[发明专利]拉拔用优质高碳钢热轧盘条的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢材线材的生产加工，具体地指一种拉拔用优质高碳钢热轧盘条的生产方法。

背景技术

碳素结构钢线材特别是碳含量达0.6～0.8％的优质高碳钢线材为制造螺丝、螺栓、螺母、钢丝、钢丝绳、钻头、滚珠、焊条以及弹簧钢丝等的重要原料。不同需求和不同用途的优质高碳钢线材，其机械性能标准也不同。而钢的化学成分、组织结构和晶粒度等对钢的机械性能起着决定性的作用，特别是对拉拔成不同规格钢丝的优质高碳钢线材而言，不但要求其强度高，而且还要求其延伸性和韧性好。

常规生产的优质高碳钢热轧盘条，一般只要求检验线材表面质量、化学成分、力学性能、低倍组织以及脱碳层。部分对质量要求严格的线材制品厂家还要求检验钢材组织中的夹杂物、索氏体率，但对索氏体片层间距未作任何要求。

在铁碳合金中，亚共析成分或共析成分的奥氏体冷却到A1以下时，将分解为铁素体与渗碳体的混合物，根据其晶粒大小的差异又分为珠光体、索氏体或屈氏体三种，它们通常呈层片状结构。索氏体组织比珠光体组织细，其碳化物分散度很大，且呈球状，因而索氏体具有良好的综合机械性能。

索氏体组织中相邻两片渗碳体或铁素体中心之间的垂直距离，称为索氏体的片层间距，片层间距的大小主要决定于索氏体的形成温度。随着冷却速度的增加，奥氏体转变为索氏体的温度逐渐降低，亦即转变时的过冷度不断增大，转变所得的索氏体片层间距也不断减小，在一般状态下索氏体的片层间距约为100～250nm。

热轧盘条拉拔属冷形变，拉拔过程中变形量大，如从Ф6mm盘条拉拔到Ф0.3mm的丝线，变形量为400倍，材料所承受的变形抗力很大。常规的优质高碳钢在拉拔时容易出现脆断，主要原因是碳偏析、组织不均匀和存在夹杂物等。例如用于拉拔的优碳70钢热轧盘条，其内部组织不能有脆硬相如马氏体、大颗粒碳化物等，但铁素体数量多时，其强度将降低。因而，拉拔用材料的综合性能特别是组织结构、洁净度等要求较高，以减少拉丝模头中热轧盘条的拉伸阻力、局部变形和脆断。只有索氏体数量多、片层间距小的热轧盘条，才能在拉拔过程中阻力小、且不易脆断。对拉拔用优碳70钢热轧盘条而言，其组织中的索氏体率应大于70％，但索氏体的性能完全决定于其片层间距。

在本发明之前，获得高碳钢热轧盘条的生产方法有中国发明专利申请公开号为CN1840729A的《可拉丝性优良的高碳钢丝线材及其制造方法》、以及公开号为CN1778486A的《钢绞线用82B盘条轧后强制冷却工艺方法》，前一种制造方法主要体现在：一是高碳钢丝线材包含0.65～1.20％的碳、0.05～1.2％的硅、0.2～1.0％的锰以及0.35％或以下(包括0％)的铬，还包含各自量限制为002％或以下的磷和硫；二是其中80％或以上的金属结构由珠光体结构构成；三是高碳钢丝线材的平均拉伸强度Rm和平均层间隙λ之间表现出Rm≤8700/(λ/Ceq)+290]]>的关系。后一种工艺方法主要体现在：采取加大相变时的辊道速度、相变处加辅助风机强化相变冷却、通过小盖板调节风量横向分配使横向冷却均匀等的措施稳定盘条组织性能，得到索氏体平均片层间距为0.18μm、平均珠光体球团直径为8.4μm、盘条抗拉强度为1160～1220Mpa、同圈性能差≤40Mpa、通条均匀索氏体组织的一种钢绞线用82B盘条。

上述两种产生方法的不足之处在于：一是珠光体片层间距大于索氏体片层间距，珠光体的综合性能较索氏体差；二是该方法只提出了平均片层间隙λ和拉伸强度Rm之间的关系，但未公开控制索氏体片层间隙的工艺方法，在实际生产中也很难准确控制索氏体的数量及片层间隙的尺寸。如何在轧制时控制索氏体的形成温度及过冷度，进而控制索氏体的片层间距，是钢铁科研人员至今为止一直在努力探索的难题。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种索氏体数量多、索氏体片层间距小、力学综合性能稳定、在生产过程中不容易局部变形或脆断的拉拔用优质高碳钢热轧盘条的生产方法。