[发明专利]一种高碳钢线材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金领域，具体涉及一种高碳钢线材及其制备方法。

背景技术

高碳钢线材可用于生产高强度预应力钢丝、钢绞线、弹簧钢丝、钢丝绳及钢帘线等产品。这些产品需高碳钢线材经过多次的拉拔来生产，拉拔减面率最高可以达到96%。高的拉拔减面率必然对高碳钢材的强度、塑性、表面质量及纯净度等方面具有较高的要求。

目前，国内市场的预应力钢丝及钢绞线主要以1860MPa级产品为主，其所使用的原材料主要为直径在11-13mm的SWRH82B高碳钢线材，其强度通常在1130～1200MPa之间。目前也出现了1960MPa乃至2100MPa级的预应力钢绞线。在钢铁制造业，开发高强度的钢材一直是该领域研发的方向，钢材强度的提高，可减少钢材的使用量，例如，2300MPa级钢绞线与1860MPa级钢绞线相比，钢材用量可以减少约24%，同时，钢材强度的提高还可简化预应力结构，降低施工成本，具有显著的经济与社会效益。

中国专利文件CN103122437A公开的钒硅复合微合金化超高强度盘条及其制备方法，该盘条包括C0.85–0.95%、Si0.95–1.10%、Mn0.50–0.60%、Cr0.20–0.35%、Ti0.01-0.05%、Al0.005–0.050%、V0.11–0.15%，还包括Ni0.001-0.15%、Cu0.001-0.25%、B0.0001–0.005%、Nb0.01-0.03%、Mo0.001–0.03%中的一种或几种，余量为铁和杂质。上述盘条具有较高的强度，其抗拉强度在1370MPa以上，可用于生产2140MPa级的预应力钢绞线，但是，上述盘条无法满足更高强度预应力的要求，实现更高强度的预应力钢绞线的制备仍是合金领域的研究热点。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题是提供一种抗拉强度在1530MPa以上，可满足2300MPa级预应力钢绞线的制备要求的高碳钢线材。

本发明还提供了所述高碳钢线材的制备方法。

本发明的高碳钢线材，按重量百分比计算，包括以下成分：

余量为Fe。

所述高碳钢线材还含有：

优选的，所述高碳钢线材，按重量百分比计算，包括以下成分：C:0.92%；Si:1.35%；Mn:0.50%；Cr:0.26%；V:0.18%；Ti:0.07%；余量为Fe。

需要说明的是，本发明的高碳钢线材在制备过程中可能会含有微量的不可避免的杂质，但不影响本发明的实施及技术效果的实现。

所述的高碳钢线材的制备方法，包括以下步骤：

1）冶炼：将金属原料熔融，冶炼至C含量为0.2-0.7%，P含量小于110ppm，在1590-1610℃下，出钢；

所述金属原料中，熔融后的铁水占所述金属原料的总重量的百分比为70-85%；

2）精炼：加入含Cr、Si、Mn、Al、Ti、V、B、Mo或Nb中的一种或多种的合金材料，精炼大于或等于40min；

3）连铸：控制过热度小于或等于30℃，保持2.50-2.60m/min的恒拉速，得连铸坯；

4）轧制：保持空煤比小于或等于0.7加热，在温度900℃-1100℃下对步骤3）中得到的连铸坯进行轧制，吐丝温度为830-860℃；

5）冷却：采用斯太尔摩控制冷却，奥氏体相变前保持8-11K/s的冷却速度，奥氏体相变后期采用1-2K/s的冷却速度，终冷温度大于500℃。

其中，所述过热度是连铸浇铸温度与钢液熔点之间的差值。所述空煤比为加热炉所使用的空气与高炉煤气的体积比。

步骤1）中，所述金属原料为废钢与铁水的混合物。

在步骤1）冶炼前，先对熔融的铁水进行预脱硫处理，脱硫至铁水中硫含量小于0.005%。

步骤2）具体为：依次加入含Cr、Si、Mn、Al、Mo、Nb、Ti、V的合金材料，精炼，保持精炼渣碱度为2.8-3.0，精炼结束前15min，加入含B的合金材料，惰性气体软搅拌大于或者等于15min。

步骤3）中连铸分为一冷及二冷；所述一冷为水冷，控制比水量为4.1-4.5L/kg；所述二冷为气雾冷却，控制比水量为1.8-2.0L/kg。

步骤4）中所述轧制包括粗轧与精轧，在1000℃-1100℃下对步骤3）中得到的连铸坯先进行粗轧，再在温度900-950℃下精轧。