全文摘要
本发明公开了一种改善高碳过共析桥梁缆索用盘条中心碳偏析的方法，将前期的方坯连铸改为板坯连铸，将板坯切割为方坯，对中心碳偏析严重的方坯进行降低处理，具体操作为：1)连铸工艺要求：中包钢水过热度为15‑30℃、拉速0.6‑1.2m\/min、采用轻压下，压下量按10mm目标值进行控制；2)切割工艺要求：板坯切割成方坯的数量按照板坯尺寸而定，一般应以5块或7块等奇数为宜；切割边宽度波动范围为±10.0mm，切割坯横断面对角线之差小于13.5mm，切割坯不得有尺寸超过25.0mm坑蚀及凸台。该方法将方坯+二火工艺改变为板坯+切割工艺，操作简便，可行性强；在不降低钢丝强度的条件下，显著改善高碳过共析桥索钢坯及盘条的成分和组织均匀性，保证钢丝的韧性，大幅度提高钢丝性能合格率。
主设计要求
1.一种改善高碳过共析桥梁缆索用盘条中心碳偏析的方法，其特征在于：将前期的方坯连铸改为板坯连铸，将板坯切割为方坯，对中心碳偏析严重的方坯进行降低处理，具体操作为：1)连铸工艺要求：中包钢水过热度为15-30℃、拉速0.6-1.2m\/min、采用轻压下，压下量按10mm目标值进行控制；2)切割工艺要求：板坯切割成方坯，切割边宽度波动范围为±10.0mm，切割坯横断面对角线之差小于13.5mm，铸坯单道切割损耗量4.0-8.0mm。
设计方案
1.一种改善高碳过共析桥梁缆索用盘条中心碳偏析的方法，其特征在于：
将前期的方坯连铸改为板坯连铸，将板坯切割为方坯，对中心碳偏析严重的方坯进行降低处理，具体操作为：
1)连铸工艺要求：中包钢水过热度为15-30℃、拉速0.6-1.2m\/min、采用轻压下，压下量按10mm目标值进行控制；
2)切割工艺要求：板坯切割成方坯，切割边宽度波动范围为±10.0mm，切割坯横断面对角线之差小于13.5mm，铸坯单道切割损耗量4.0-8.0mm。
2.如权利要求1所述的改善高碳过共析桥梁缆索用盘条中心碳偏析的方法，其特征在于：切割工艺中，切割坯不得有尺寸超过25.0mm坑蚀及凸台。
3.如权利要求1所述的改善高碳过共析桥梁缆索用盘条中心碳偏析的方法，其特征在于：切割工艺中，板坯切割成方坯的数量优选奇数，包括5块或7块。
设计说明书
技术领域
本发明涉及钢铁连铸技术领域，尤其涉及一种改善高碳过共析桥梁缆索用盘条中心碳偏析的方法。
背景技术
伴随着国家大跨度桥梁建设愈发兴盛，对应的桥索钢丝的需求量日益增大，高强度钢丝可以降低桥梁工程自身重量、提高安全性，是桥梁缆索钢丝发展的趋势。桥梁缆索钢丝强度的提高依赖其原材料盘条的强度，为了适应钢丝的强度要求，目前的桥索钢盘的强度要求也不断提高。碳元素一直是钢材强化的主要且常规的元素之一，但过高的碳含量会导致碳偏析控制难度增大。以Φ7.0mm-2000MPa级高强钢丝为例，其原材料盘条的碳含量约为1.0％，因此高碳桥索钢盘条的碳元素中心偏析的趋势更强，盘条的强化元素会聚集于钢坯心部，进而遗传至盘条中心，最终在钢丝成品中形成元素偏析，元素的不均匀会造成盘条组织及性能的不均匀。但高强桥索钢丝不仅对强度有要求，对于韧性也要求严格，其中一半要求为弯曲(次\/180°)、缠绕(3d×8 圈)≥8、扭转(次\/360°)≥12。钢丝组织和性能的不均匀会显著破坏其扭转性能。因此，为保证桥索钢丝的扭转性能，其母材(盘条)的成分及组织均匀性要求非常高。成分的不均匀性通常利用测量数据中的元素含量最大值与平均值的比例进行量化，铸坯的最大碳偏析指数应≤1.10，其中部分特殊钢种要求≤1.05，而目前高碳过共析桥缆钢坯的碳偏析指数一般控制水平约1.30。
对于强度要求越高的桥索钢丝而言，其盘条碳含量越高，元素的均匀性控制难度更大，组织均匀性更差，其韧性难以保证。铸坯中的元素偏析和晶粒尺寸均匀性是高强桥索钢制造过程中的主要控制难点，也是限制桥索钢强度进一步提高的瓶颈。
目前桥索钢的连铸工艺均采用大方坯，易在铸坯中心位置产生元素偏析，该种元素偏析较难清除；而且大方坯心部和边部的等轴晶和柱状晶区域在后期轧制过程中易形成混晶，造成盘条组织不均匀。
有鉴于此，本发明提出一种改善高碳过共析桥梁缆索用盘条中心碳偏析的方法。
通过检索，与《一种改善高碳过共析桥梁缆索用盘条成分和组织均匀性的制造方法》内容相关报道罗列如下：
谢鑫等人在专利《板坯连铸用凸足辊及改善连铸板坯中心偏析与疏松的方法》(申请公布号CN107774942A)中介绍了一种凸足辊装置，并阐述了其在中心偏析与疏松方面的原理。
陈海军等人在专利《一种控制82B小方坯碳偏析的连铸方法》(申请公布号CN103028713A)中介绍了一种控制82B小方坯碳偏析的连铸方法，主要包括连铸过程的相关具体参数控制范围。
张剑桥等人在专利《一种宽幅度高碳马氏体不锈钢板坯的连铸方法》(申请公布号CN201310284151.X)中涉及了一种宽幅度高碳马氏体不锈钢板坯的连铸方法，专利主要包括钢种成分要求，VD、LF、大包及中包的相关控制参数。
董延亮等人在专利《控制高碳硬线钢小方坯中心碳偏析的连铸方法》(申请公布号CN201510509858.5)中公开了一种控制高碳硬线钢小方坯中心碳偏析的连铸方法，主要涉及了连铸过程工艺具体参数及改进效果。
郭亮亮等人在专利《一种高碳高铬钢及其板坯生产方法》(申请公布号CN201610265393.8)中公开了一种高碳高铬钢板及其板坯连铸生产工艺，主要对其钢种化学元素进行了限制，并针对性的对其连铸工艺进行了参数约束。
张洪才等人在专利《车轮用连铸圆坯碳偏析控制方法》(申请公布号CN201611241049.1)中公开了一种车轮用连铸圆坯碳偏析控制方法，主要包括缩小化学成分、降低钢水过热度及复合搅拌等。
雷洪波等人在专利《一种减少高碳钢内部碳偏析的方法》(申请公布号CN200910012026.7)中介绍了一种减少高碳钢内部碳偏析的方法，主要对生产工艺流程、加热炉控制参数范围、轧制温度等进行了保护。
于小方等人在专利《一种改善帘线钢中心碳偏析的方法》(申请公布号CN201010017997.3)中介绍了一种改善帘线钢中心碳偏析的方法，主要对冶炼及连铸工序的相关参数进行了限定。
王文军等人在专利《一种有效控制连铸板坯中心偏析的工艺》(申请公布号CN201010260144.2)中涉及了一种有效控制连铸板坯中心偏析的工艺，特别是厚度大于300mm的连铸坯中心偏析的控制方法，主要方法为二冷水量及轻压下工艺的调整。
徐志东等人在专利《一种生产高强度桥索钢盘条的方法》(申请公布号CN201510437468)中公开了一种高强度桥索钢盘条的生产方法，采用传统的方坯+二火开坯工艺，并对各流程的主要参数进行了限定。
陈华标等人在专利《一种通过添加稀土元素改善钢坯中溶质碳偏析的方法》(申请公布号CN201610338226.1)中公开了一种通过添加稀土元素改善钢坯中溶质碳偏析的方法，对其中的冶炼过程进行了针对性的调整控制。
张立明等人在专利《一种降低风电中碳钢连铸圆坯碳偏析的连铸工艺》(申请公布号CN201611103692.8)中公开了一种降低风电中碳钢连铸圆坯碳偏析的连铸工艺，主要涉及结晶器电磁搅拌、末端电磁搅拌等工艺参数的设计。
在上述所查的文献范围中，未见与本专利创新点相同的报道。
发明内容
基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种改善高碳过共析桥梁缆索用盘条中心碳偏析的方法，该方法在不降低钢丝强度的条件下，显著改善高碳过共析桥索钢坯及盘条的成分和组织均匀性，保证钢丝的韧性，大幅度提高钢丝性能合格率。
传统的桥索钢连铸坯尺寸断面为矩形(尺寸为320mm*420mm、 380mm*450mm或其他类似尺寸)，经过二次开坯后，轧制坯的断面为正方形(尺寸为185mm*185mm、200mm*200mm或其他类似尺寸)，高碳过共析铸坯的中心会形成元素偏析，该偏析控制难度很大；而且方坯中存在着等轴晶和柱状晶区，轧制过程中会造成晶界尺寸不均。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种改善高碳过共析桥梁缆索用盘条中心碳偏析的方法，将前期的方坯连铸改为板坯连铸，将板坯切割为方坯，对中心碳偏析严重的方坯进行降低处理，具体操作为：
1)连铸工艺要求：中包钢水过热度为15-30℃、拉速0.6-1.2m\/min、采用轻压下，压下量按10mm目标值进行控制。
2)切割工艺要求：板坯切割成方坯的数量按照板坯尺寸而定，一般应以5 块或7块等奇数为宜。切割边宽度波动范围为±10.0mm，切割坯横断面对角线之差小于13.5mm，切割坯不得有尺寸超过25.0mm坑蚀及凸台，铸坯单道切割损耗量4.0-8.0mm。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
1)本发明对高碳过共析桥索钢坯的连铸工艺进行了更改，由之前的方坯+ 二火工艺改变为板坯+切割工艺，操作简便，可行性强。
2)板坯+切割工艺较方坯+二火工艺更为节能，减少了钢坯的重新再次加热。
3)板坯+切割工艺可以将中心碳偏析程度严重的钢坯区域进行切除，中心元素不均匀程度改善明显。
4)板坯+切割工艺可以避免等轴晶和柱状晶区混轧，钢坯晶粒均匀性大幅度提高。
5)适用范围较广，对于目前韧性要求较高的高碳钢均有工艺改进指导作用。
6)保证钢丝强度不变的条件下，可以大幅度提高钢丝韧性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1是方坯和板坯的横截面中碳偏析严重的中心区域示意图；
图2是方坯和板坯的横截面中等轴晶区和柱状晶区的示意图。
具体实施方式
下面详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。
实施例1:尺寸200mm*200mm碳含量1.05％桥索钢坯的生产
采用板坯+切割工艺进行钢坯制造，其中：
1)连铸工艺要求：中包钢水过热度为16-28℃、拉速1.10m\/min、采用轻压下，压下量按10mm目标值进行控制，连铸板坯断面尺寸为200mm*1020mm，碳含量为1.05％。
2)切割工艺要求：1块板坯切割成5块方坯，切割边宽度波动范围为±10.0mm，切割坯横断面对角线之差小于13.5mm，切割坯不得有尺寸超过 25.0mm坑蚀及凸台，铸坯单道切割损耗量为6.0mm。
图1A所示为方坯的横截面，其中碳偏析严重的中心区域如其中阴影区域所示，位于方坯的几何中心区域，该区域的碳偏析控制难度较大，且难以消除。
图1B所示为板坯的横截面，其中碳偏析严重的中心区域如其中阴影区域所示，呈椭圆状。对板坯按照粗虚线所示切割成为5块，且将中心块(第三块) 进行改判降级，其余部位(第一、二、四、五块)作为高碳过共析桥索钢坯；
图2C为方坯的横截面，和图2D所示为板坯的横截面，其中，中心竖线阴影区域为钢坯的等轴晶区，剩余的横线阴影区域为柱状晶区；对板坯按照粗虚线所示切割成为5块，且将中心块(第三块)进行改判降级，其余部位(第一、二、四、五块)作为高碳过共析桥索钢坯。可见，经过切割分块后，可以大幅度避免钢坯出现等轴晶和柱状晶区混轧，钢坯晶粒均匀性大幅度提高。
3)切割坯的目标尺寸为200mm*200mm，将第3块进行降级处理，其余方坯的碳偏析最大指数为1.07，元素均匀性满足要求。
实施例2:尺寸185mm*185mm碳含量0.98％桥索钢坯的生产
采用板坯+切割工艺进行钢坯制造，其中：
1)连铸工艺要求：中包钢水过热度为18-30℃、拉速0.90m\/min、采用轻压下，压下量按10mm目标值进行控制，连铸板坯断面尺寸为185mm*945mm，碳含量为0.98％。
2)切割工艺要求：1块板坯切割成5块方坯，切割边宽度波动范围为±10.0mm，切割坯横断面对角线之差小于13.5mm，切割坯不得有尺寸超过 25.0mm坑蚀及凸台，铸坯单道切割损耗量为6.3mm。
3)切割坯的目标尺寸为185mm*185mm，将第3块进行降级处理，其余方坯的碳偏析最大指数为1.06，元素均匀性满足要求。
实施例3:尺寸170mm*170mm碳含量0.97％桥索钢坯的生产
采用板坯+切割工艺进行钢坯制造，其中：
1)连铸工艺要求：中包钢水过热度为18-28℃、拉速0.80m\/min、采用轻压下，压下量按10mm目标值进行控制，连铸板坯断面尺寸为170mm*1220mm，碳含量为0.97％。
2)切割工艺要求：1块板坯切割成7块方坯，切割边宽度波动范围为±10.0mm，切割坯横断面对角线之差小于13.5mm，切割坯不得有尺寸超过 25.0mm坑蚀及凸台，铸坯单道切割损耗量为5.5mm。
3)切割坯的目标尺寸为170mm*170mm，将第5块进行降级处理，其余方坯的碳偏析最大指数为1.03，元素均匀性满足要求。
实施例4:尺寸185mm*185mm碳含量0.95％桥索钢坯的生产
采用板坯+切割工艺进行钢坯制造，其中：
1)连铸工艺要求：中包钢水过热度为16-29℃、拉速1.05m\/min、采用轻压下，压下量按10mm目标值进行控制，连铸板坯断面尺寸为185mm*955mm，碳含量为0.95％。
2)切割工艺要求：1块板坯切割成5块方坯，切割边宽度波动范围为±10.0mm，切割坯横断面对角线之差小于13.5mm，切割坯不得有尺寸超过25.0mm坑蚀及凸台，铸坯单道切割损耗量为6.0mm。
3)切割坯的目标尺寸为185mm*185mm，将第3块进行降级处理，其余方坯的碳偏析最大指数为1.04，元素均匀性满足要求。
实施例5:尺寸200mm*200mm碳含量0.98％桥索钢坯的生产
采用板坯+切割工艺进行钢坯制造，其中：
1)连铸工艺要求：中包钢水过热度为17-29℃、拉速0.70m\/min、采用轻压下，压下量按10mm目标值进行控制，连铸板坯断面尺寸为200mm*1030mm，碳含量为0.98％。
2)切割工艺要求：1块板坯切割成5块方坯，切割边宽度波动范围为±10.0mm，切割坯横断面对角线之差小于13.5mm，切割坯不得有尺寸超过 25.0mm坑蚀及凸台，铸坯单道切割损耗量为6.8mm。
3)切割坯的目标尺寸为200mm*200mm，将第3块进行降级处理，其余方坯的碳偏析最大指数为1.04，元素均匀性满足要求。
本发明所列举的各原料，以及本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数(如温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201910563083.8
申请日:2019-06-26
公开号:CN110252976A
公开日:2019-09-20
国家:CN
国家/省市:83(武汉)
授权编号:授权时间:主分类号:B22D 11/12
专利分类号:B22D11/12;B22D11/126;B22D11/16;B22D11/18;B22D11/20
范畴分类:25D;
申请人:武汉钢铁有限公司
第一申请人:武汉钢铁有限公司
申请人地址:430083 湖北省武汉市青山区厂前2号门内
发明人:鲁修宇;仇东丽;任安超;蒋跃东;李建华;夏艳花;张帆;周勇
第一发明人:鲁修宇
当前权利人:武汉钢铁有限公司
代理人:钟锋;李丹
代理机构:42102
代理机构编号:湖北武汉永嘉专利代理有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计