石 磊， 王 鑫

（陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司， 陜西 勉縣 724200）

高碳鋼SWRH82B熱軋盤條是生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的重要原料，通常用Φ11 ～13 mm的SWRH82B熱軋盤條經(jīng)過冷拔、捻制、穩(wěn)定化處理成為預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線。目前在國內(nèi)用途最廣的是強(qiáng)度等級(jí)為1 860 MPa、直徑為15.2 mm的7根鋼絲捻制的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，要求盤條必須有足夠的強(qiáng)度、面縮率和良好的拉拔性能[1]。

陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱“漢鋼”）為積極響應(yīng)國家供給側(cè)改革，延伸企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，與天津冶金鋼線鋼纜集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“天津線纜集團(tuán)”）達(dá)成合作協(xié)議，合資建設(shè)鋼絞線生產(chǎn)線。漢鋼公司科技部、鋼軋事業(yè)部、計(jì)量檢驗(yàn)中心的技術(shù)人員對(duì)SWRH82B鋼轉(zhuǎn)爐、精煉、連鑄、軋制等工藝通過試驗(yàn)研究和系統(tǒng)分析，成功開發(fā)了天津線纜集團(tuán)所需的1 860 MPa級(jí)鋼絞線用SWRH82B高碳鋼熱軋盤條。

1 試驗(yàn)研究

1.1 生產(chǎn)工藝流程

漢鋼SWRH82B熱軋盤條的生產(chǎn)工藝流程:高爐鐵水→900 t混鐵爐→120 t轉(zhuǎn)爐冶煉→LF精煉爐→150 mm×150 mm方坯連鑄機(jī)→加熱爐→高壓水除鱗→高速線材軋制→吐絲→斯太爾摩冷卻→集卷→P/F線運(yùn)輸→檢驗(yàn)→包裝→入庫。

1.2 冶煉成分要求

漢鋼針對(duì)天津線纜集團(tuán)SWRH82B盤條的性能及使用要求，重點(diǎn)分析研究了C、Mn、Cr、S、P，其中C、Mn、Cr均采用窄范圍控制，P、S有害元素含量控制要低，結(jié)合漢鋼工藝裝備條件，SWRH82B鋼設(shè)計(jì)化學(xué)成分見表1。

表1 SWRH82B鋼化學(xué)成分內(nèi)控要求 %

1.3 煉鋼工序

1.3.1 轉(zhuǎn)爐工藝

采用高拉碳冶煉工藝[2]，在冶煉過程中，關(guān)鍵是控制鋼中的碳、錳和鉻含量在較窄的范圍內(nèi)，同時(shí)要求鋼中磷、硫及殘余元素含量滿足要求。轉(zhuǎn)爐配備副槍系統(tǒng)可以對(duì)冶煉過程溫度和碳含量進(jìn)行測(cè)定，保證冶煉終點(diǎn)w(C)控制在0.20%以上；根據(jù)脫磷需要低溫（1 570 ～1 590℃）、高氧化鐵、高堿度的環(huán)境，將冶煉堿度控制在2.7 ～3.2之間，出鋼溫度控制在1 580 ～1 650℃左右；出鋼時(shí)加頂渣料石灰、螢石，預(yù)脫氧合金化優(yōu)先采用硅錳合金并補(bǔ)加少量硅鐵，終脫氧采用電石、碳化硅、鋁線，二次擋渣，出鋼嚴(yán)禁下渣。

1.3.2 精煉工藝

SWRH82B精煉過程主要任務(wù)就是脫硫、脫氧；要求精煉需要高溫、高堿度、低氧化鐵含量，LF精煉爐精煉時(shí)間不低于40 min，Al2O3-CaO-SiO2渣系堿度控制在3.5 ～4.0，白渣保持時(shí)間不低于15min，控制爐內(nèi)良好的還原性氣氛，避免爐渣二次氧化。軟吹時(shí)間保證在15 ～20 min。

1.3.3 連鑄工藝

連鑄坯的質(zhì)量對(duì)最終產(chǎn)品性能有很大影響，鑄坯內(nèi)部中心區(qū)要致密（疏松、縮孔要?。?，鑄坯中心偏析要小，中心偏析和成分波動(dòng)會(huì)引起線材的通條性能不均勻，易造成拉拔斷裂。為確保獲得良好的鑄坯凝固質(zhì)量，連鑄采用塞棒控流、液面自動(dòng)控制等工藝技術(shù)，同時(shí)澆鑄過程采用全保護(hù)澆鑄，確保長水口氬封，保證浸入式水口在結(jié)晶器內(nèi)對(duì)中。采用結(jié)晶器和末端電磁攪拌，中間包內(nèi)加雙層覆蓋劑，下層為中性覆蓋劑，上層為碳化稻殼，要求過熱度不大于30℃[3]，拉速控制在1.8 ～2.0 m/s。

1.4 軋制工序

1.4.1 加熱工藝

由于SWRH82B鋼屬于高碳鋼，含碳量較高加熱時(shí)表面易脫碳，鋼的硬度、沖擊韌性等性能會(huì)明顯下降，拉拔過程中容易發(fā)生斷絲。所以SWRH82B鋼的加熱工藝是重點(diǎn)解決好脫碳問題，嚴(yán)格控制加熱、保溫時(shí)間，爐內(nèi)為微還原性氣氛[4]，加熱段溫度控制在1 120 ～1 150℃，均熱段溫度控制在1 080～1 110℃。

1.4.2 控軋工藝

SWRH82B鋼控軋工藝主要是通過對(duì)軋制過程中各關(guān)鍵點(diǎn)溫度的控制來實(shí)現(xiàn)。從開軋溫度到終冷溫度，控制SWRH82B原始奧氏體晶粒尺寸，從而細(xì)化鋼材晶粒。漢鋼2號(hào)高線擁有30架軋機(jī)為全連軋無扭布置。軋機(jī)分為5組:粗軋機(jī)組6架，中軋機(jī)組8架，預(yù)精軋機(jī)組4架，精軋機(jī)組8架，減定徑機(jī)組4架。采用美國摩根公司“8+4”軋機(jī)專利技術(shù)，即在精軋機(jī)組水冷段后減定徑機(jī)組增設(shè)4架軋機(jī)。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是可以降低精軋機(jī)組高速軋制后軋件因變形帶來的急速溫升，使得減定徑機(jī)組低溫高速控溫軋制，確保了SWRH82B熱軋盤條的組織性能；其次減定徑機(jī)組軋制可得到高精度幾何尺寸、均勻通條性以及光滑、無缺陷的熱軋盤條。預(yù)精軋、精軋和減定徑機(jī)組后均設(shè)有自動(dòng)水冷控制箱，要求進(jìn)精軋溫度控制在900℃左右，吐絲溫度控制在870～890℃左右。

1.4.3 控冷工藝

SWRH82B鋼控冷工藝的主要目的是控制散卷冷卻速率，得到強(qiáng)度、韌性較好的索氏體組織。漢鋼的斯太爾摩風(fēng)冷線，配備了帶有“佳靈”裝置大風(fēng)量高風(fēng)壓的風(fēng)機(jī)，風(fēng)冷線全長103 m，保溫罩長80 m，運(yùn)輸速度為0.1～2.0 m/s，冷卻速率0.3 ～20℃/s，設(shè)有14臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)，其中1號(hào)-6號(hào)風(fēng)機(jī)，每臺(tái)風(fēng)量190 000 m3/h，風(fēng)壓 5.0 kPa；7號(hào)-14號(hào)風(fēng)機(jī)，每臺(tái)風(fēng)量154 000 m3/h，風(fēng)壓3.0 kPa；每臺(tái)風(fēng)機(jī)送風(fēng)管配備有“佳靈”電動(dòng)氣流分配器。

軋制大規(guī)格SWRH82B盤條時(shí)，斯太爾摩風(fēng)機(jī)應(yīng)投入較多，風(fēng)門100%開啟，已獲得大風(fēng)量、大風(fēng)壓對(duì)盤條進(jìn)行強(qiáng)冷。應(yīng)控制相變前的冷卻速度大于10℃/s，以抑制先共析滲碳體組織的析出，否則盤條在冷拔過程中已發(fā)生脆斷[5]。

2 試制結(jié)果及質(zhì)量分析

2.1 試制結(jié)果

試驗(yàn)生產(chǎn)SWRH82B成分見表2。SWRH82B方坯低倍組織見圖1。軋制后SWRH82B盤條力學(xué)性能統(tǒng)計(jì)見表 3。SWRH82B盤條金相組織見圖 2。SWRH82B盤條夾雜物和晶粒度見圖3。

表2 SWRH82B鋼試驗(yàn)化學(xué)成分 %

圖1 方坯低倍組織（中心疏松0.5級(jí)、角部裂紋0.5級(jí)）

圖2 珠光體+索氏體+少量鐵素體（×500）

表3 SWRH82B盤條力學(xué)性能統(tǒng)計(jì)

圖3 夾雜物和晶粒度

2.2 質(zhì)量分析

SWRH82B盤條的化學(xué)成分符合試驗(yàn)方案要求，C，Mn，Cr元素成分控制精確，有害元素w(S)控制低于0.010%，冶煉成分波動(dòng)范圍較小，為盤條得到均勻的組織和性能提供了保障。

SWRH82B盤條的抗拉強(qiáng)度、斷后伸長率、斷面收縮率達(dá)到了天津線纜集團(tuán)質(zhì)量要求；金相組織為索氏體+珠光體+少量鐵素體，無有害組織且索氏體化率較高，晶粒度達(dá)到了8.0級(jí)，都有利于盤條的后期拉拔加工。但方坯低倍組織檢驗(yàn)存在中心疏松、角部裂紋，C類硅酸鹽夾雜物級(jí)別較高，后期生產(chǎn)中應(yīng)強(qiáng)化冶煉工藝過程控制，得到質(zhì)量更高的產(chǎn)品。

3 產(chǎn)品使用情況

天津線纜集團(tuán)的第二預(yù)應(yīng)力鋼絲廠將漢鋼的 SWRH82BΦ12.5 mm盤條經(jīng)過一次拉拔到Φ5.08 mm光面鋼絲，拉拔過程中未發(fā)生斷裂，拉拔鋼絲力學(xué)性能檢驗(yàn)合格:抗拉強(qiáng)度1 860～1 950 MPa（標(biāo)準(zhǔn)值大于1 860 MPa），延伸率4.0%～4.5%（標(biāo)準(zhǔn)值大于3%），180°反復(fù)彎曲7 ～8次（標(biāo)準(zhǔn)值大于4次），360°扭轉(zhuǎn)次數(shù)為30 ～35次（標(biāo)準(zhǔn)值大于25次）。產(chǎn)品質(zhì)量滿足使用要求，使用效果較好。

4 結(jié)語

漢鋼公司試驗(yàn)生產(chǎn)的SWRH82B盤條化學(xué)成分中 C、Mn、Cr等元素控制范圍較窄，P，S等有害元素含量較低，組織性能控制較好，有利于盤條的拉拔加工。經(jīng)天津線纜集團(tuán)第二預(yù)應(yīng)力鋼絲廠使用，跟蹤反饋盤條表面質(zhì)量好、脫碳少，索氏體化率高，力學(xué)性能穩(wěn)定，完全滿足使用要求。