[发明专利]一种高碳钢线材用连铸坯及其制备方法

说明书

本发明公开一种高碳钢线材用连铸坯的制备方法，包括将精炼后的钢水经过连铸工序得到所述连铸坯；所述连铸工序中，连铸机矫直位置包括6台拉矫机，沿拉坯方向依次为第一拉矫机、第二拉矫机、第三拉矫机、第四拉矫机、第五拉矫机和第六拉矫机；各拉矫机限定压力和压下率。本发明还提供上述制备方法得到的连铸坯。本发明制备方法中通过限定连铸工序中矫直过程中拉矫机的压力和压下率，控制矫直位置铸坯凝固前沿受力小于铸坯允许变形的应力值，最终得到的连铸坯中间裂纹≤0.5级。

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼领域，具体涉及一种高碳钢线材用连铸坯及其制备方法。

背景技术

高碳钢线材具有强度高、加工硬化率高、拉丝性能好等优点，广泛应用于钢绞线、缆索、钢丝绳、钢帘线、轴承、工具等领域。连铸坯质量缺陷往往会遗传至高碳钢线材，造成线材结疤、凹坑、折叠、裂纹、网碳等质量缺陷。因此，对生产高碳钢线材用连铸坯质量有着严格要求。

连铸坯质量主要分为表面质量和内部质量，其中内部质量包括中间裂纹、中心疏松、中心偏析等。连铸坯产生中间裂纹的位置，往往伴随着成分偏析，若裂纹等级高，轧制无法轧合时，盘条对应裂纹位置易形成网状渗碳体组织，后续拉拔时发生脆断，导致性能不达标。因此，应控制高碳钢线材用连铸坯中间裂纹等级。关于中间裂纹形成的机理研究，目前主要包括力学、冶金学和凝固学三种观点。力学观点包括临界应力理论和临界应变理论；冶金学观点包括晶界脆化理论、柱状晶区的切口效应理论、硫化物脆性理论、质点沉淀理论和凝固收缩理论；凝固学观点包括液膜理论和强度理论。这些理论从不同角度揭示了中间裂纹的形成原因，但从本质来讲，最终导致裂纹产生的原因是，凝固前沿所受的应力和应变超过其所能承受的临界应力和临界应变。一般来说，大方坯在浇注过程中，存在以下四种应变：(1)鼓肚应变；(2)矫直应变；(3)热应力应变；(4)相变应力应变。也就是说施加于钢水凝固前沿的以上四种应力之和超过了其固液界面所能承受的最大应力时，便会在铸坯内部固液界面处，偏向于固相一侧产生裂纹缺陷。另一方面，冶金学观点中晶界脆化理论及质点沉淀理论均与析出物有关：晶界脆化理论认为在连铸坯凝固前沿大约液相分率10％富集溶质的液体薄膜(如硫化物)包围树枝晶，降低了固相线温度附近钢的延性和强度，当收到外力作用时裂纹就沿晶界发生，致使凝固前沿产生裂纹；质点沉淀理论认为连铸坯冷却过程中AlN、(Ti,V)N等析出物质点在晶界面沉淀，增加晶界脆性与裂纹敏感性。

中国专利文献CN107537989A提供了一种控制含硼钢板坯中间裂纹的制造方法，通过依据铸坯宽度、厚度及拉速控制含硼钢板坯连铸过程中二冷区水量及合理分配各区水量，改善板坯中间裂纹，该方法改善的主要是由于板坯表面降温、回温过大导致的中间裂纹，并未阐述如何改善由于析出物、矫直应力导致的中间裂纹。

中国专利文献CN113088613A提供了一种控制400系不锈钢板坯中间裂纹的操作方法，通过控制铁水脱磷、TSR炉冶炼、LF精炼、连铸等工序工艺参数，改善了400系不锈钢板坯中间裂纹，但并未阐述如何改善由于析出物导致的中间裂纹。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术很难改善由于析出物和矫直应力导致的中间裂纹的问题，从而提供一种高碳钢线材用连铸坯及其制备方法。

为此，本发明采用如下技术方案：

一种高碳钢线材用连铸坯的制备方法，

包括将精炼后的钢水经过连铸工序得到所述连铸坯；

所述连铸工序中，连铸机矫直位置包括6台拉矫机，沿拉坯方向依次为第一拉矫机、第二拉矫机、第三拉矫机、第四拉矫机、第五拉矫机和第六拉矫机；

其中，第一拉矫机压力为20～35bar，压下率为0～0.2mm/m；

第三拉矫机压力为25～40bar，压下率为0.1～0.3mm/m；

第五拉矫机压力为35～50bar，压下率为0.3～0.5mm/m；