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1、(10)申请公布号 CN 103320604 A (43)申请公布日 2013.09.25 CN 103320604 A *CN103320604A* (21)申请号 201310281262.5 (22)申请日 2013.07.05 C21D 9/70(2006.01) (71)申请人 武汉科技大学 地址 430081 湖北省武汉市青山区建设一路 (72)发明人 张京 熊锐 邹峰 雷家柳 蒋跃东 薛正良 (74)专利代理机构 武汉科皓知识产权代理事务 所 ( 特殊普通合伙 ) 42222 代理人 张火春 (54) 发明名称 控制过共析帘线钢盘条中钛夹杂尺寸的轧制 前加热工艺 (57) 摘要 。
2、本发明涉及一种控制过共析帘线钢盘条中 钛夹杂尺寸的轧制前加热工艺。其技术方案是 ： 将过共析帘线钢连铸坯在轧钢加热炉中加热至 1150 1250， 加热时间为 2 6h， 这一过程中 铸坯中的钛夹杂 （TiN 或 Ti(C， N)） 发生分解 （即 固溶） ， 小夹杂消失， 较大尺寸钛夹杂的尺寸变小 ； 再将高温加热的过共析帘线钢铸坯通过水雾冷却 或气雾冷却至过共析帘线钢正常开轧温度 ； 然后 进入高线轧机轧制。本发明实现了对超高强度的 过共析帘线钢盘条中钛夹杂的弥散分布， 使铸坯 中钛夹杂的数量及尺寸得到有效控制。本发明具 有钛夹杂量少、 尺寸小、 弥散分布和工艺可靠的特 点， 能有效降低过。
3、共析帘线钢盘条钛夹杂罚分率。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 103320604 A CN 103320604 A *CN103320604A* 1/1 页 2 1. 一种控制过共析帘线钢盘条中钛夹杂尺寸的轧制前加热工艺， 其特征在于 ： 先将过 共析帘线钢连铸坯在轧钢加热炉中加热至 1150 1250， 加热时间为 2 6h， 再将高温加 热的过共析帘线钢铸坯通过水雾冷却或气雾冷却至过共析帘线钢正常开轧温度 ； 然后进入 高线轧机轧制。 权 利 要 求。
4、 书 CN 103320604 A 2 1/4 页 3 控制过共析帘线钢盘条中钛夹杂尺寸的轧制前加热工艺 技术领域 0001 本发明属于帘线钢轧制前加热工艺技术领域。 具体涉及一种控制过共析帘线钢盘 条中钛夹杂尺寸的轧制前加热工艺。 背景技术 0002 帘线钢是一种高技术产品， 主要应用于生产轮胎子午线， 俗称钢帘线。 钢帘线用于 轮胎增强骨架， 具有强度高、 韧性好的特点。生产钢帘线的过程是将 5.5mm 的帘线钢盘条 拉拔成 0.150.38 的细丝， 此过程使线材长度增加 10001400 倍， 截面缩小至原来的 0.08%， 已接近高碳钢拉拔工艺的极限， 并且要求拉拔 100km 断丝。
5、不超过 1 次。 0003 随着汽车轻量化及从提高轿车安全性出发， 轿车轮胎帘线钢丝的强度级别在不 断提高 ； 二十世纪九十年代以前轮胎钢丝产品的主流是 1750MPa 普通强度的 SWRH62A 和 SWRH67A 牌号， 二十世纪九十年代以后轮胎钢丝产品主流是 1870 MPa 高强度的 SWRH72A。 进入二十一世纪轮胎钢丝产品主流是超高强度级的过共析钢 SWRH82A 及含碳量达到 0.920.95 wt% 更高强度级别的牌号。 0004 生产统计表明， 钢中存在的脆性夹杂物是造成钢丝拉拔过程中发生断裂的重要原 因 (Y. Yamada, S. Shimazu 等 . 高强度钢帘线盘。
6、条 . 国际金属线杂志 , 986 （4） ： 5365 ； Y. Shinsho, T. Nozaki 等 . 二次精炼对帘线用高碳钢中的非金属夹杂物的影响， 国际金 属线杂志， 1988.9 ： 145153)。经验表明， 当脆性夹杂物的尺寸大于被加工钢丝直径的 2% 时， 就会导致钢丝在冷拔及捻股过程中发生脆性断裂 （王建新 . 影响钢帘线用钢丝的几个 因素. 金属制品， 1993.5: 3334） 。 即使通过钢丝拉拔和捻股关， 也会在成品帘线的动态疲 劳性能试验或者在轮胎的实际应用中导致早期断裂 ( 张清珍 . 影响钢帘线动态疲劳性能 主要因素探讨 . 金属制品 , 1993, 19。
7、(2): 18)。因此， 帘线钢对钢水纯净度、 脆性夹杂物 的尺寸、 形态都有极高的要求， 是线材中质量要求最高、 生产难度最大的钢种之一。 0005 通过大量的理论研究， 逐步形成了帘线钢生产过程中的氧化物夹杂成分和形态控 制理论， 并应用于生产实践， 实现了帘线钢生产中氧化物夹杂物的塑性化， 解决了亚共析帘 线钢 （SWRH62A、 SWRH67A 和 SWRH72A） 因脆性氧化物夹杂造成的拉拔断丝问题。帘线钢钢水 浇铸过程中， 在固液两相区析出的钛夹杂 （TiN 或 Ti(C,N)） 尺寸远小于氧化物夹杂的尺寸， 它对强度相对较低的亚共析帘线钢的影响并不明显。但随着帘线强度级别的提高，。
8、 对脆性 夹杂的尺寸越来越敏感。如生产实践中发现， 对超高强度级别的过共析帘线钢， 因钛夹杂 原因造成的拉拔断丝现象明显增加 （刘宏玉 , 郑建强 , 李玉华等 . 帘线钢中 Ti 夹杂物研 究. 北京科技大学学报, 2010,32 (7): 866871; 李玉华, 郑建强, 林国强. 帘线钢中 钛夹杂物形貌和析出尺寸的计算 , 南钢科技与管理， 2012 (1): 14） 。 0006 为了控制过共析帘线钢中钛夹杂的析出， 工厂实施了苛刻的炼钢和精炼工艺措 施， 以尽最大可能将钢液中的杂质元素 Ti 和 N 去除到极限含量。尽管如此， 在目前炼钢生 产技术所能达到的帘线钢 Ti、 N 含量。
9、水平下， 凝固前沿析出钛夹杂仍然是无法避免的 （雷 家柳 , 薛正良 , 蒋跃东等 . 过共析钢凝固过程中 TiN 夹杂析出理论分析 . 国际冶金 . 说 明 书 CN 103320604 A 3 2/4 页 4 2012， 17(9) ： 1015） 。 而随着钢水碳含量增加 （也即帘线钢强度级别提高） ， 帘线钢凝固前沿 温度降低， 导致凝固前沿析出钛夹杂所需的钛氮活度积降低， 在同样的钢水初始 Ti、 N 含量 条件下 （也是目前炼钢能够达到的极限 Ti、 N 含量） ， 凝固析出的钛夹杂尺寸将增大。因此， 要解决超高强度级别的过共析帘线钢因钛夹杂造成的拉拔断丝问题， 必须从炼钢和轧钢同。
10、 时采取措施。 发明内容 0007 本发明的目的是提供一种控制过共析帘线钢盘条中钛夹杂尺寸的轧制前加热工 艺， 实现对过共析帘线钢盘条中钛夹杂的有效控制， 降低过共析帘线钢盘条钛夹杂罚分率。 0008 为了实现上述目的， 本发明所采用的技术方案是 ： 先将过共析帘线钢连铸坯在轧 钢加热炉中加热至 1150 1250， 加热时间为 2 6h， 再将高温加热的过共析帘线钢铸坯 通过水雾冷却或气雾冷却至过共析帘线钢正常开轧温度。然后进入高线轧机轧制。 0009 所述过共析帘线钢连铸坯是 ： 浇铸前的钢液中杂质元素 Ti 为 46ppm， N 为 3040ppm， 钢水经连铸机浇铸成 15015020。
11、0200mm2小方坯。 0010 所述过共析帘线钢正常开轧温度为 990 1020。 0011 由于采用上述技术方案， 将过共析帘线钢铸坯在轧钢加热炉中的均热温度从目前 的 1000 1050提高到 11501250， 将加热时间从 1.5 2h 延长到 2 6h。使得 TiN 夹杂在奥氏体中的溶解度增大， TiN 夹杂分解后向周围基体充分溶解和扩散。 0012 本申请的实验证明， 当加热炉温度提高到 1150时， TiN 夹杂会不断分解 （固溶于 奥氏体中） ， 分解出的 Ti 和 N 在夹杂物周边的奥氏体中不断堆积， 并向远离夹杂物的奥氏体 中扩散， 当 TiN 夹杂分解速度大于 Ti、 。
12、N 向奥氏体深处扩散的速度时， 夹杂物周边的 Ti、 N 浓 度不断增加， 直到夹杂物周边 Ti、 N 浓度积大于该温度下的平衡浓度积时 TiN 夹杂停止分 解。 0013 铸坯加热温度越高， TiN 夹杂分解的倾向越大， TiN 夹杂在奥氏体中固溶后尺寸逐 渐变小 （小尺寸夹杂物消失和较大尺寸夹杂物逐渐变小） 。铸坯在加热炉中加热时间越长， 较大尺寸的 TiN 夹杂尺寸就会变得越小。实验证明， 铸坯在轧钢加热炉中高温加热的时间 为 26h， 提高加热温度可相应减少加热时间。 0014 高温加热后的铸坯在冷却降温过程中， 奥氏体中的 Ti、 N 会重新结合析出 TiN 夹 杂， 并以未分解完的。
13、钛夹杂为形核核心析出长大。本发明将高温加热的铸坯进行水雾或气 雾冷却， 将铸坯温度快速降到过共析帘线钢的开轧温度 （1000左右） ， 使铸坯在冷却降温 过程中， 避免了奥氏体中TiN夹杂的重新长大， 从而达到有效控制TiN夹杂数量与尺寸的目 的。本发明的统计结果显示， 尺寸 2m 的小颗粒 TiN 夹杂数量大幅度减少， 尺寸 5m 的较大颗粒 TiN 夹杂数量明显减少。 0015 本发明无需对现有的工艺作较大改变， 采用所述的轧制前加热工艺， 可行性高和 工艺可靠， 能有效控制过共析帘线钢盘条中钛夹杂物的数量和尺寸， 从而明显地降低了过 共析帘线钢的钛夹杂罚分率。 0016 本发明实现了对超。
14、高强度的过共析帘线钢盘条中钛夹杂的弥散分布， 使铸坯中钛 夹杂的数量及尺寸得到有效控制。 本发明具有钛夹杂量少、 尺寸小、 弥散分布和工艺可靠的 特点， 能有效降低过共析帘线钢盘条钛夹杂罚分率。 说 明 书 CN 103320604 A 4 3/4 页 5 具体实施方式 0017 下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述， 并非对保护范围的限制。 0018 实施例 1 一种控制过共析帘线钢盘条中钛夹杂尺寸的轧制前加热工艺。 先将过共析帘线钢连铸 坯在轧钢加热炉中加热至 1150 1200， 加热时间为 4 6h， 再将高温加热的过共析帘线 钢铸坯通过气雾冷却至过共析帘线钢正常开轧温度。然后进。
15、入高线轧机轧制。 0019 本实施例所述过共析帘线钢为 SWRH82A， 其连铸坯是 ： 浇铸前的钢液中杂质元素 Ti 为 46ppm， N 为 3540ppm， 钢水经连铸机浇铸成 150150mm2小方坯。 0020 本实施例所述过共析帘线钢正常开轧温度为 1000 1020。 0021 实施例 2 一种控制过共析帘线钢盘条中钛夹杂尺寸的轧制前加热工艺。 先将过共析帘线钢连铸 坯在轧钢加热炉中加热至 1200 1250， 加热时间为 2 4h， 再将高温加热的过共析帘线 钢铸坯通过气雾冷却至过共析帘线钢正常开轧温度。然后进入高线轧机轧制。 0022 本实施例所述过共析帘线钢为 SWRH82。
16、A， 其连铸坯是 ： 浇铸前的钢液中杂质元素 Ti 为 46ppm， N 为 3540ppm， 钢水经连铸机浇铸成 200200mm2小方坯。 0023 本实施例所述过共析帘线钢正常开轧温度为 1000 1020。 0024 实施例 3 一种控制过共析帘线钢盘条中钛夹杂尺寸的轧制前加热工艺。 先将过共析帘线钢连铸 坯在轧钢加热炉中加热至 1180 1230， 加热时间为 3 5h， 再将高温加热的过共析帘线 钢铸坯通过水雾冷却至过共析帘线钢正常开轧温度。然后进入高线轧机轧制。 0025 本实施例所述过共析帘线钢为 SWRH92A， 其连铸坯是 ： 浇铸前的钢液中杂质元素 Ti 为 46ppm，。
17、 N 为 3035ppm， 钢水经连铸机浇铸成 200200mm2小方坯。 0026 本实施例所述过共析帘线钢正常开轧温度为 990 1010。 0027 本具体实施方式将过共析帘线钢铸坯在轧钢加热炉中的均热温度从目前的 1000 1050提高到 11501250， 将加热时间从 1.5 2h 延长到 2 6h。使得 TiN 夹 杂在奥氏体中的溶解度增大， TiN 夹杂分解后向周围基体充分溶解和扩散。 0028 本申请的实验证明， 当加热炉温度提高到 1150时， TiN 夹杂会不断分解 （固溶于 奥氏体中） ， 分解出的 Ti 和 N 在夹杂物周边的奥氏体中不断堆积， 并向远离夹杂物的奥氏体。
18、 中扩散， 当 TiN 夹杂分解速度大于 Ti、 N 向奥氏体深处扩散的速度时， 夹杂物周边的 Ti、 N 浓 度不断增加， 直到夹杂物周边 Ti、 N 浓度积大于该温度下的平衡浓度积时 TiN 夹杂停止分 解。 0029 铸坯加热温度越高， TiN 夹杂分解的倾向越大， TiN 夹杂在奥氏体中固溶后尺寸逐 渐变小 （小尺寸夹杂物消失和较大尺寸夹杂物逐渐变小） 。铸坯在加热炉中加热时间越长， 较大尺寸的 TiN 夹杂尺寸就会变得越小。实验证明， 铸坯在轧钢加热炉中高温加热的时间 为 26h， 提高加热温度可相应减少加热时间。 0030 高温加热后的铸坯在冷却降温过程中， 奥氏体中的 Ti、 N。
19、 会重新结合析出 TiN 夹 杂， 并以未分解完的钛夹杂为形核核心析出长大。本发明将高温加热的铸坯进行水雾或气 雾冷却， 将铸坯温度快速降到过共析帘线钢的开轧温度 （1000左右） ， 使铸坯在冷却降温 说 明 书 CN 103320604 A 5 4/4 页 6 过程中， 避免了奥氏体中TiN夹杂的重新长大， 从而达到有效控制TiN夹杂数量与尺寸的目 的。本发明的统计结果显示， 尺寸 2m 的小颗粒 TiN 夹杂数量大幅度减少， 尺寸 5m 的较大颗粒 TiN 夹杂数量明显减少。 0031 本具体实施方式无需对现有的工艺作较大改变， 采用所述的轧制前加热工艺， 可 行性高和工艺可靠， 能有效控制过共析帘线钢盘条中钛夹杂物的数量和尺寸， 从而明显地 降低了过共析帘线钢的钛夹杂罚分率。 0032 因此， 本具体实施方式实现了对超高强度的过共析帘线钢盘条中钛夹杂的弥散分 布， 使铸坯中钛夹杂的数量及尺寸得到有效控制 ； 具有钛夹杂量少、 尺寸小、 弥散分布和工 艺可靠的特点， 能有效降低过共析帘线钢盘条钛夹杂罚分率。 说 明 书 CN 103320604 A 6 。