本發(fā)明涉及一種盤條及其制備方法，尤其涉及一種纜索用盤條及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、盤條是生產(chǎn)高強(qiáng)度橋梁纜索用鋼絲、鋼絞線的原料，大規(guī)格盤條通過拉拔、鍍鋅、穩(wěn)定化等工藝，可以制成高強(qiáng)鋼絲。而要完成大減面率鋼絲拉拔過程，盤條首先需具備良好的可拉拔性能。

2、此外，鋼絲強(qiáng)度等級的提高也需要盤條強(qiáng)度不斷提升。合金強(qiáng)化和組織細(xì)化是提高盤條強(qiáng)度的兩種最有效手段。例如，采用高碳高硅合金成分設(shè)計(jì)，通過提高盤條中c、si和mn元素來提高材料強(qiáng)度，開發(fā)的0.87-0.92％碳含量材料，實(shí)現(xiàn)盤條及鋼絲強(qiáng)度的提升。

3、高碳盤條得到高索氏體化組織是實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度提升的另一重要手段。目前盤條高索氏體化主要通過軋后控制冷卻來實(shí)現(xiàn)，例如采用斯太爾摩風(fēng)冷工藝，其把終軋后的盤條通過水冷后再在風(fēng)冷段中實(shí)現(xiàn)索氏體連續(xù)組織轉(zhuǎn)變。然而，斯太爾摩冷卻工藝在生產(chǎn)大規(guī)格盤條時(shí)存在冷卻能力不足及溫度均勻性較差的問題。對此一些現(xiàn)有技術(shù)通過盤條熱軋后的熱處理來控制組織，例如，公開號為cn107299280，公開日為2018年1月16日，名稱為“一種抗拉強(qiáng)度≥2100mpa橋梁纜索用鋼及生產(chǎn)方法”的中國專利文獻(xiàn)，其化學(xué)成分為nb：0.04～0.08％、al：0.16～0.20％、b：0.001～0.0015％、zr：0.002～0.005％，合金含量較高，冶煉控制難度大，同時(shí)要連鑄后室內(nèi)堆垛緩冷，火焰縱向切割鑄坯，重新加熱后開軋成小方坯，再進(jìn)行盤條軋制，生產(chǎn)成本較高。

4、然而，目前的直接熱軋高碳盤條，當(dāng)鋼絲強(qiáng)度達(dá)到1960mpa以上時(shí)，無法同時(shí)滿足強(qiáng)度和高塑韌性的要求，需要對盤條進(jìn)行離線等溫處理，或添加大量合金元素、大方坯兩次軋制生產(chǎn)等，其質(zhì)量控制難度大，生產(chǎn)成本高。

5、基于此，期望提供一種高強(qiáng)度冷拉鋼絲加工用盤條及其制造方法，其能夠以較為簡便的制造工藝制得高強(qiáng)度和和高塑韌性兼具的盤條。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一在于提供一種高強(qiáng)度冷拉鋼絲加工用盤條，其通過合理的化學(xué)成分設(shè)計(jì)，能夠以簡便的生產(chǎn)流程，滿足2100mpa高強(qiáng)度高扭轉(zhuǎn)性能鍍鋅鋼絲的加工需求。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種高強(qiáng)度冷拉鋼絲加工用盤條，其含有fe和不可避免的雜質(zhì)，此外還含有質(zhì)量百分含量如下的下述各化學(xué)元素：

3、c：0.89-0.94％；

4、si：0.70-1.20％；

5、mn：0.30-0.80％；

6、cr：0.30-0.60％；

7、v：0.03-0.10％；

8、nb：0.03-0.08％；

9、w：0.1-0.4％；

10、al：0.02-0.05％；

11、o：0.0015-0.0035％；

12、n：0.004-0.008％。

13、進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供了一種高強(qiáng)度冷拉鋼絲加工用盤條，其各化學(xué)元素質(zhì)量百分含量為：

14、c：0.89-0.94％；

15、si：0.70-1.20％；

16、mn：0.30-0.80％；

17、cr：0.30-0.60％；

18、v：0.03-0.10％；

19、nb：0.03-0.08％；

20、w：0.1-0.4％；

21、al：0.02-0.05％；

22、o：0.0015-0.0035％；

23、n：0.004-0.008％；

24、余量為fe和其他不可避免的雜質(zhì)。

25、在本發(fā)明所述的高強(qiáng)度冷拉鋼絲加工用盤條中，各化學(xué)元素的設(shè)計(jì)原理具體如下所述：

26、c：c元素是保證盤條及鍍鋅鋼絲高強(qiáng)度所必需的化學(xué)成分，c元素含量決定了高碳盤條索氏體組織中滲碳體體積分?jǐn)?shù)，提高盤條中碳含量有利于形成更多滲碳體片層，細(xì)化的索氏體片層組織具有更好的變形性能和加工硬化性能，有利于后續(xù)加工過程中鋼絲強(qiáng)度的提升?；诖耍景l(fā)明控制碳含量在0.89％以上。然而，隨著材料中碳含量的增加，會(huì)造成冶煉連鑄過程中偏析控制難度加大，特別是形成沿晶界析出的網(wǎng)狀滲碳體將使材料塑韌性急劇降低，同時(shí)碳含量增加后在軋后冷卻過程中易于發(fā)生滲碳體球化現(xiàn)象，因此本發(fā)明控制碳含量上限為0.94％。

27、si：冶煉過程中si元素常作為脫氧劑加入鋼中，同時(shí)固溶于盤條鐵素體相中的si將顯著提高材料強(qiáng)度。此外，在本發(fā)明中，盤條冷卻相變過程中si元素還將在鐵素體相和滲碳體相界面富集，經(jīng)過大減面率拉拔的鋼絲在鉛浴脫脂和熱鍍鋅過程中，si元素在相界面的富集將減緩大變形滲碳體片層的分解，減小鋼絲強(qiáng)度的損失。基于此，為了保證盤條高強(qiáng)度以及拉拔加工后的鋼絲具有更高的強(qiáng)度，本發(fā)明控制si含量高于0.7％，但過高的si將顯著降低鋼的塑性，材料脆化，扭轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)劈裂，因此本發(fā)明將si元素含量控制在0.70-1.20％范圍。

28、mn：mn元素在煉鋼過程也常作為脫氧劑添加，同時(shí)mn易與鋼中的有害元素s結(jié)合形成mns，降低其危害。mn也是鋼中常用的強(qiáng)化元素，主要起到固溶強(qiáng)化的作用，形成的合金滲碳體具有更高的強(qiáng)度，因此合金中mn含量需控制高于0.30％。但對于本發(fā)明來說，當(dāng)mn含量過高時(shí)將增大材料加熱過程中晶粒粗化傾向，增大控冷組織控制難度，特別是在材料中c、si含量較高情況下，基于此，本發(fā)明控制mn元素添加量低于0.80％。

29、cr：本發(fā)明通過cr元素的添加以細(xì)化盤條中索氏體組織片層結(jié)構(gòu)，同時(shí)提高滲碳體強(qiáng)度，對材料強(qiáng)度和塑性均有改善?；诖耍景l(fā)明添加cr含量高于0.30％，另一方面，本發(fā)明為了防止出現(xiàn)馬氏體異常組織，降低組織控制難度，同時(shí)cr含量提高后，滲碳體球化趨勢更強(qiáng)，因此控制cr含量低于0.60％。

30、w：本發(fā)明添加w元素將有利于盤條控軋冷卻過程中滲碳體片層的生長，w原子的拖拽作用將提升合金滲碳體片層穩(wěn)定性和強(qiáng)韌性，降低退化滲碳體比例，為充分發(fā)揮w元素有益作用，本發(fā)明控制w含量高于0.1％，然而過多的w元素添加有碳化物粗化趨勢，因此本發(fā)明控制w含量上限為0.4％。

31、v、nb、n：v、nb元素易于與c、n結(jié)合，生成納米級的碳氮析出物，在盤條熱軋過程中有利于細(xì)化奧氏體組織、析出強(qiáng)化，特別是當(dāng)v、nb兩種元素復(fù)合添加時(shí)作用更顯著。對于本發(fā)明來說，晶粒細(xì)化將提高組織中晶界面積，為索氏體組織轉(zhuǎn)變提供更形核點(diǎn)，便于形成良好的層片狀的索氏體片層組織，降低球狀和短棒狀退化滲碳體比例，有利于熱軋盤條在后續(xù)直接拉拔過程中鋼絲強(qiáng)度的提升和扭轉(zhuǎn)性能的提高。

32、本發(fā)明為了控制v、nb元素在1150℃溫度條件下氮碳化物約占比10％，v、nb、w復(fù)合碳氮化物在850-950℃溫度范圍內(nèi)充分析出，同時(shí)防止v、nb過量促進(jìn)大顆粒球化碳化物形核生長，控制v添加范圍為0.03-0.10％，nb添加范圍為0.03-0.08％，n元素含量為0.004-0.008％。

33、al和o：al元素與o元素結(jié)合生成氧化鋁，為發(fā)揮al元素細(xì)化晶粒作用，本發(fā)明控制al含量范圍為0.02-0.05％，o含量高于0.0015％，同時(shí)為了防止產(chǎn)生過多的氧化鋁劣化性能，控制o含量低于0.0035％。

34、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的高強(qiáng)度冷拉鋼絲加工用盤條中，其化學(xué)元素質(zhì)量百分含量還滿足：(v+2nb)/(c+100n)+w/c≥1/5，式中各化學(xué)元素代入相應(yīng)化學(xué)元素質(zhì)量百分含量百分號前的數(shù)值。

35、本發(fā)明為了進(jìn)一步更好地控制v、nb元素在1150℃溫度條件下氮碳化物約占比10％，v、nb、w復(fù)合碳氮化物在850-950℃溫度范圍內(nèi)充分析出，同時(shí)防止v、nb過量促進(jìn)大顆粒球化碳化物形核生長，控制(v+2nb)/(c+100n)+w/c≥1/5。

36、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的高強(qiáng)度冷拉鋼絲加工用盤條的其他不可避免的雜質(zhì)中：ti≤0.003％，p≤0.010％，s≤0.010％。

37、本發(fā)明中不可避免的雜質(zhì)主要是p、s和ti。其中p和s元素含量過高將增加材料脆性，特別是當(dāng)出現(xiàn)偏析時(shí)。因此，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，控制p含量低于0.010％、s含量低于0.010％。

38、ti元素過高時(shí)，在鋼中形成大量碳氮化物，不利于鋼絲扭轉(zhuǎn)性能和疲勞壽命，因此在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，控制ti含量在0.003％以下。

39、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的高強(qiáng)度冷拉鋼絲加工用盤條中，其微觀組織包括索氏體球團(tuán)，索氏體球團(tuán)的尺寸范圍為2-25μm。

40、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的高強(qiáng)度冷拉鋼絲加工用盤條中，其微觀組織中的球狀和短棒狀退化滲碳體的體積占比低于0.5％。

41、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的高強(qiáng)度冷拉鋼絲加工用盤條中，其抗拉強(qiáng)度≥1400mpa，面縮率≥30％。

42、本發(fā)明的另一目的在于提供一種高強(qiáng)度冷拉鋼絲加工用盤條的制造方法，其采用較為簡單的加工工藝，可以制得滿足2100mpa高強(qiáng)度高扭轉(zhuǎn)性能鍍鋅鋼絲加工需求的高碳鋼盤條。

43、基于上述目的，本發(fā)明還提供了一種高強(qiáng)度冷拉鋼絲加工用盤條的制造方法，其包括步驟：

44、(1)冶煉；

45、(2)采用小方坯連鑄機(jī)澆注方坯；

46、(3)加熱：加熱至950-1150℃，保溫1.5-2.5h；

47、(4)盤條軋制：控制軋制速度為20-60m/s；

48、(5)斯太爾摩風(fēng)機(jī)冷卻。

49、在本發(fā)明所述的制造方法中，其中澆鑄過程可以采用氬氣保護(hù)，小方坯尺寸可以為≤260mm，寬厚比≤4：3。此外，可以通過調(diào)整連鑄過程中拉速、冷卻及末端輕壓下參數(shù)，控制坯料心部碳偏析低于1.08。

50、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的制造方法的步驟(4)中，控制精軋機(jī)組進(jìn)口溫度為920-980℃，減定徑機(jī)組進(jìn)口溫度為920-980℃，吐絲溫度為900-970℃。

51、進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的制造方法的步驟(5)中，控制斯太爾摩線的風(fēng)量調(diào)整范圍為：f1-f7風(fēng)機(jī)風(fēng)量為80-100％，f8-f14風(fēng)機(jī)風(fēng)量為0-45％。

52、在本發(fā)明所述的制造方法中，盤條軋制后通過調(diào)整斯太爾摩線風(fēng)機(jī)分量控制盤條組織轉(zhuǎn)變，優(yōu)化盤條組織。經(jīng)斯太爾摩冷卻后盤條形成良好的層片狀的索氏體片層組織，無馬氏體異常組織，索氏體球團(tuán)尺寸2-25μm，盤條中球狀和短棒狀退化滲碳體占比低于0.5％，有利于后續(xù)鋼絲拉拔。

53、本發(fā)明還提供了一種鍍鋅鋼絲，其采用如上文所述的高強(qiáng)度冷拉鋼絲加工用盤條經(jīng)拉拔、鍍鋅和穩(wěn)定化處理后獲得，所述鍍鋅鋼絲的抗拉強(qiáng)度≥2100mpa；扭轉(zhuǎn)值≥12次。

54、其中的拉拔、鍍鋅和穩(wěn)定化處理均為本領(lǐng)域內(nèi)常規(guī)工藝，本發(fā)明對其并無改進(jìn)，因此在此不再贅述。

55、本發(fā)明所述的高強(qiáng)度冷拉鋼絲加工用盤條具有如下所述的優(yōu)點(diǎn)以及有益效果：

56、本發(fā)明所述的高強(qiáng)度冷拉鋼絲加工用盤條制造方法工藝簡單，無需采用等溫處理等步驟，就可以獲得所獲得具有良好的強(qiáng)塑性匹配能力的盤條，可以滿足2100mpa強(qiáng)度鋼絲拉拔、鍍鋅加工要求。

57、本發(fā)明所述的高強(qiáng)度冷拉鋼絲加工用盤條的顯微組織主要以索氏體為主，并且索氏體球團(tuán)尺寸細(xì)化至2-30μm，盤條中球狀和短棒狀退化滲碳體體積占比低于0.6％，心部碳偏析低于1.06，組織中無異常組織。

58、本發(fā)明所述的高強(qiáng)度冷拉鋼絲加工用盤條的抗拉強(qiáng)度可達(dá)1400mpa以上，同時(shí)具有良好的塑性，面縮率高于30％。因此該盤條可直接進(jìn)行拉拔、鍍鋅、穩(wěn)定化處理生產(chǎn)強(qiáng)度高于2100mpa、扭轉(zhuǎn)值高于12次的橋梁纜索和高強(qiáng)鋼絞線用鍍鋅鋼絲，加工成本低，可滿足大跨徑橋梁、建筑工程的使用要求，降低項(xiàng)目投資，節(jié)約成本。