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CN110230008B - 超细超高强度钢丝、盘条及盘条的生产方法 - Google Patents

超细超高强度钢丝、盘条及盘条的生产方法 Download PDF

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CN110230008B CN201910638740.0A CN201910638740A CN110230008B CN 110230008 B CN110230008 B CN 110230008B CN 201910638740 A CN201910638740 A CN 201910638740A CN 110230008 B CN110230008 B CN 110230008B
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Abstract

本发明揭示了一种超细超高强度钢丝、超细超高强度钢丝用盘条及其生产方法。所述超细超高强度钢丝用盘条的化学成分以质量百分比计包括：C 0.90～0.96％，Si 0.12～0.30％，Mn 0.30～0.65％，Cr 0.10～0.30％，Al≤0.004％，Ti≤0.001％，Cu≤0.01％，Ni≤0.01％，S≤0.01％，P≤0.01％，O≤0.0006％，N≤0.0006％，其余为Fe和不可避免的杂质元素，其中的夹杂物尺寸≤4μm，脆性夹杂物平均密度≤2个/mm2。所述超细超高强度钢丝用盘条，可作为直径为50～60μm、抗拉强度≥4500MPa的超细超纲强度钢丝的生产用母材，且在在拉拔制备成超细超高强度钢丝的过程中可实现不断丝的里程数≥300km。所述生产方法包括真空感应熔炼、重熔、锻造和轧钢。

Description

超细超高强度钢丝、盘条及盘条的生产方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，涉及一种超细超高强度钢丝用盘条，还涉及一种由所述超细超高强度钢丝用盘条进一步加工出的超细超高强度钢丝，以及一种超细超高强度钢丝用盘条的生产方法。
背景技术
超细超高强度钢丝是工业化应用中的一种高强度钢丝，常被用作切割钢丝，用于切割太阳能硅片、石英材料、单晶硅等材料。切割钢丝，又称切割丝、切割钢线、切割线，是一种用于分割的特制线材，也是一种直径小于0.20mm的表面镀锌铜的特种钢丝，它作为一种消耗材料被广泛应用于能源、航空、设备及公共设施领域。甚至还可以把金刚石的微小颗粒镶嵌在切割钢丝上，做成金刚石切割线，或称为金刚线、钻石切割线、钻石线。
为了减少被切割材料例如硅材料在切割过程中的损耗，切割钢丝的性能向着直径更细、不断丝里程数更长、强度更高的方向发展，这些性能又受到切割钢丝用盘条的夹杂物、抗拉强度的影响。鉴于目前本技术领域的生产工艺所制备的切割钢丝用盘条，存在夹杂物尺寸大、夹杂物数量密度大、抗拉强度低等问题，使得目前现有切割钢丝的性能无法满足市场需求。
发明内容
为了解决如上技术问题的至少其一，本发明的目的在于提供一种超细超高强度钢丝用盘条，还涉及一种由所述超细超高强度钢丝用盘条进一步加工出的超细超高强度钢丝，以及一种超细超高强度钢丝用盘条的生产方法。
为实现上述目的之一，本发明一实施方式提供了一种超细超高强度钢丝用盘条，其化学成分以质量百分比计包括：C 0.90～0.96％，Si 0.12～0.30％，Mn0.30～0.65％，Cr0.10～0.30％，Al≤0.004％，Ti≤0.001％，Cu≤0.01％，Ni≤0.01％，S≤0.01％，P≤0.01％，O≤0.0006％，N≤0.0006％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。该超细超高强度钢丝用盘条可作为直径为50～60μm、抗拉强度≥4500MPa的超细超高强度钢丝的生产用母材，并且在所述超细超高强度钢丝用盘条进一步拉拔制备超细超高强度钢丝的过程中可实现不断丝的里程数≥300km。
通过控制化学成分及质量百分比，来控制超细超高强度钢丝用盘条的尺寸、强度以及纯净度，其中，通过控制盘条中的C、Si、Mn、Cr等元素含量及无碳偏析来控制超细超高强度钢丝用盘条的组织及强度；通过控制Al、Ti、O、N等产生脆性夹杂物的元素含量进而控制夹杂物数量。
其中，C是钢的主要组成元素，决定钢液凝固后的金相组织和性能，C含量过低不利于钢丝的拉拔强度，C含量过高将会导致盘条在拉拔过程中硬化速度过快，增加盘条的拉拔断丝率，控制盘条中C含量为0.90～0.96％，既可保证盘条及钢丝的强度，又可降低盘条和钢丝的拉拔断丝率，以制备超细超高强度钢丝用盘条。
Si是冶炼过程的主要脱氧元素，Si含量过低将导致钢液脱氧不充分，Si含量过高会降低钢材的塑性和延伸性，尤其当Si以硅酸盐夹杂物出现在钢材中，易造成拉丝断裂，控制盘条中Si含量为0.12～0.30％，一方面保证钢液充分脱氧，另一方面提高盘条和钢丝的延伸性，降低盘条和钢丝的拉拔断丝率。
Mn作为脱氧剂和脱硫剂，与O、S的亲和力大于Fe，但其含量过高时，淬透性增强，热轧后钢组织容易转变为贝氏体或马氏体，导致钢材的韧性变差，成材率低，控制盘条中Mn含量为0.30～0.65％，一方面保证脱氧和脱硫效果，另一方面保证盘条及钢丝的韧性和稳定性，降低拉拔断丝率。
Cr可提高盘条的强度和淬透性，细化高碳钢盘条组织，减小索氏体片层间距，提高盘条的拉拔性能，但Cr含量过高会使盘条的强度和硬度过大，导致盘条在拉拔过程中加工硬化严重，拉拔性能差，控制盘条中Cr含量为0.10～0.30％，使盘条兼具高强度和优良的拉拔性能。
Al在钢中用作脱氧剂，降低钢液中的全氧含量，但Al易形成Al2O3，Al2O3变形性极差，是钢盘条、钢丝等极力避免的夹杂物，含量越低越好，控制盘条中Al≤0.004％，以减少夹杂物含量，提高盘条纯净度。
Ti是有害残余元素，极易与C、N等间隙原子形成具有棱角的立方体或长方体Ti(C，N)，影响钢材的拉拔性能和抗疲劳性能，含量越低越好，控制盘条中Ti≤0.001％，避免对盘条的拉拔性能和抗疲劳性能造成影响。
Cu、Ni、S、P作为有害杂质元素，含量越低越好，控制盘条中Cu≤0.01％，Ni≤0.01％，S≤0.01％，P≤0.01％，避免其对盘条的各项性能产生不利影响。
钢材中的非金属夹杂物主要是氧化物，室温下钢材中O几乎全部以氧化物存在，全氧含量越高表示氧化物夹杂的含量越多，对拉拔钢丝的纯净度和成品尺寸都会产生不利影响，因此控制全氧≤0.0006％，可大幅降低盘条中的夹杂物数量，提高盘条和钢丝的纯净度，制备直径更细、不断丝里程数更长的拉拔钢丝。
N元素会造成盘条加工过程中加工硬化，断丝率增加，控制N≤0.0006％，增加盘条在拉拔制备钢丝过程中不断丝的里程数。
优选地，所述超细超高强度钢丝用盘条，其化学成分以质量百分比计包括：C 0.90～0.94％，Si 0.12～0.30％，Mn 0.30～0.65％，Cr 0.10～0.30％，Al≤0.004％，Ti≤0.001％，Cu≤0.01％，Ni≤0.01％，S≤0.01％，P≤0.01％，O≤0.0006％，N≤0.0006％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
优选地，所述超细超高强度钢丝用盘条的夹杂物尺寸≤4μm，脆性夹杂物平均密度≤2个/mm2，可进一步拉拔制备更细、不断丝里程数更长、具有超高纯净度的超细超高强度钢丝。
优选地，所述超细超高强度钢丝用盘条的直径为5.5mm，可进一步拉拔制备直径为50～60μm的超细钢丝。
优选地，所述超细超高强度钢丝用盘条的索氏体化率≥95％，面缩率≥40％，抗拉强度≥1300MPa，可进一步拉拔制备更细、抗拉强度更高、不断丝里程数更长的超细超高强度钢丝。
相应的，为实现上述目的之一，本发明一实施方式还提供了一种超细超高强度钢丝，所述超细超高强度钢丝由所述超细超高强度钢丝用盘条为母材制备而成。
优选地，所述超细超高强度钢丝的直径为50～60μm，抗拉强度≥4500MPa，在拉拔制备过程中不断丝的里程数≥300km，不仅能够满足当前行业对切割钢丝的直径、不断丝里程数、强度的要求，而且还可以实现规模化生产。
为实现上述目的之一，本发明一实施方式还提供了一种超细超高强度钢丝用盘条的生产方法，所述生产方法包括以下工序，
熔炼：在真空感应熔炼炉中熔化炉料，进行精炼并调控钢液中的化学成分和夹杂物，出钢浇铸得到钢锭；
重熔：将钢锭进行结晶再重熔，得到重熔锭；
锻造：对重熔锭进成行均匀化热处理后，锻造，得到钢坯；
轧钢：将钢坯在900～1100℃温度下进行轧钢，制备成超细超高强度钢丝用盘条，所述超细超高强度钢丝用盘条的化学成分以质量百分比计包括：C 0.90～0.96％，Si 0.12～0.30％，Mn 0.30～0.65％，Cr 0.10～0.30％，Al≤0.004％，Ti≤0.001％，Cu≤0.01％，Ni≤0.01％，S≤0.01％，P≤0.01％，O≤0.0006％，N≤0.0006％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
这样，本发明一实施方式的所述生产方法，一方面，通过熔炼、重熔等工序，实现对超细超高强度钢丝用盘条的化学成分的精确控制，提高其强度和拉拔性能，另一方面，通过重熔实现对夹杂物的成分和结晶方向的控制，更大程度地去除夹杂物，降低夹杂物尺寸，提高其纯净度，并进一步控制盘条无中心偏析，使制备得到的超细超高强度钢丝用盘条的化学成分和夹杂物都得到有效精确控制，保证其具有高强度、优异的拉拔性能以及高纯净度，进而确保其拉拔制备出的超细超高强度钢丝具有超小直径、超高抗拉强度、超长不断丝里程数和超高纯净度。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述重熔工序包括电渣重熔，或者/以及，真空自耗重熔。
其中，电渣重熔利用电流通过电渣渣料时产生的电阻热进行加热，通过钢液-渣料反应以及高温气化可进一步对钢锭进行提纯，去除非金属夹杂物，使钢锭表面洁净光滑，同时由于传热的方向性，可控制结晶方向，有效减少偏析，因此组织更加均匀致密，钢锭的低温、室温、高温下的塑性和韧性得到增强，进一步保证最终所制备的超细超高强度钢丝用盘条具有高强度、高纯净度、以及优异的韧性和拉拔性能。真空自耗重熔通过电弧加热，在真空和高温条件下，可避免重熔时钢液与大气接触，部分非金属夹杂物发生解离或碳还原而被去除，同时可进一步去除气体及某些低熔点的有害杂质，从而使钢锭的冷、热加工性能、塑性和力学性能、物理性能得到明显改善，尤其是改善了纵向和横向性能的差异，提高其稳定性、一致性和可靠性，进一步保证最终所制备的超细超高强度钢丝用盘条具有高强度、高纯净度、以及优异的韧性和拉拔性能。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述电渣重熔工序中，所述渣料的化学成分以质量百分比计包括：CaO 6～14％，Al2O3 8～15％，SiO2 20～28％，MgO<5％，其余为CaF2。通过优化渣料的配比，保证电渣重熔工序中的造渣效果，进一步保证最终所制备的超细超高强度钢丝用盘条中的夹杂物组分、尺寸及数量密度得到优化。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述电渣重熔工序中，所述渣料的化学成分以质量百分比计包括：CaO 10％，Al2O3 10％，SiO2 25％，其余为CaF2。通过对渣料配比的进一步优化，保证电渣重熔工序中的造渣效果达到最优，进一步保证最终所制备的超细超高强度钢丝用盘条中的夹杂物组分、尺寸及数量密度得到最优化。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述电渣重熔工序中，重熔的熔速为6.5～7.5kg/min。该范围内的熔速不仅能够保证钢锭具有良好的结晶质量和表面质量，钢锭中无缩孔、疏松、偏析等凝固缺陷，钢锭表面光洁，还能够最大限度地降低电耗，节约能源，进而保证最终所制备的超细超高强度钢丝用盘条具有高强度、优异的韧性和拉拔性能。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述电渣重熔工序包括依序进行的：
造渣阶段；
控压阶段：控制熔炼室压强为2～5MPa，结晶器内的冷却水压为2～5MPa；
电渣熔炼阶段：电压为35～38V，电流为8500～9500A，冷却水温度为35～40℃，冷却水流量为130～150m3/h。
通过控制电渣重熔工序中熔炼室的压强、冷却水压、电压、电流、水温、水流量等参数，控制电渣重熔工序中的钢液-渣料反应过程以及高温气化效果，有效控制保温和补缩，保证钢锭的致密性，进而保证最终所制备的超细超高强度钢丝用盘条的强度、韧性和拉拔性能。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述真空自耗重熔工序中，将自耗电极棒在0.01～1Pa的真空度下进行真空自耗结晶再重熔。通过优化真空自耗重熔工序中的真空度，确保重熔时钢液不受污染，同时保证非金属夹杂物发生解离或碳还原的反应条件，从而达到进一步提纯的目的，进而保证最终所制备的超细超高强度钢丝用盘条的纯净度。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述真空自耗重熔工序中，将钢锭作为自耗电极棒，给电起弧后重熔，给电起弧的电压为20～26V，电弧为15～20mm。通过控制给电起弧的电压和电弧长，确保重熔温度达到非金属夹杂物发生解离或碳还原的反应条件，进一步提纯，进而保证最终所制备的超细超高强度钢丝用盘条的纯净度。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述真空自耗重熔工序中，重熔的熔速为3.5～4.5kg/min。该范围内的熔速不仅能够保证钢锭具有良好的结晶质量和表面质量，钢锭中无缩孔、疏松、偏析等凝固缺陷，钢锭表面光洁，还能够最大限度地降低电耗，节约能源，进而保证最终所制备的超细超高强度钢丝用盘条的强度、韧性和拉拔性能。
附图说明
图1是本发明实施例1的超细超高强度钢丝用盘条的金相组织图；
图2是本发明实施例2的超细超高强度钢丝用盘条的金相组织图；
图3是本发明实施例3的超细超高强度钢丝用盘条的金相组织图。
具体实施方式
本发明一实施方式提供了一种超细超高强度钢丝用盘条，以及一种超细超高强度钢丝用盘条的生产方法。
本发明的超细超高强度钢丝用盘条，其化学成分以质量百分比计包括：C0.90～0.96％，Si 0.12～0.30％，Mn 0.30～0.65％，Cr 0.10～0.30％，Al≤0.004％，Ti≤0.001％，Cu≤0.01％，Ni≤0.01％，S≤0.01％，P≤0.01％，O≤0.0006％，N≤0.0006％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
进一步地，所述超细超高强度钢丝用盘条，其化学成分以质量百分比计包括：C0.90～0.94％，Si 0.12～0.30％，Mn 0.30～0.65％，Cr 0.10～0.30％，Al≤0.004％，Ti≤0.001％，Cu≤0.01％，Ni≤0.01％，S≤0.01％，P≤0.01％，O≤0.0006％，N≤0.0006％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
并且，所述超细超高强度钢丝用盘条的夹杂物尺寸≤4μm，脆性夹杂物平均密度≤2个/mm2，直径为5.5mm。另外，经大量试验研究可证，所述超细超高强度钢丝用盘条的索氏体化率≥95％，面缩率≥40％，抗拉强度≥1300MPa。
并且，所述超细超高强度钢丝用盘条可作为直径为50～60μm、抗拉强度≥4500MPa的超细超高强度钢丝的生产用母材，并且在所述超细超高强度钢丝用盘条进一步拉拔制备成直径为50～60μm的超细超高强度钢丝的过程中可实现不断丝的里程数≥300km。
换个角度讲，本发明一实施方式还提供一种超细超高强度钢丝，所述超细超高强度钢丝由所述超细超高强度钢丝用盘条为母材制备而成。例如，所述超细超高强度钢丝用盘条进一步进行拉拔工序即可制备得到所述超细超高强度钢丝，所述超细超高强度钢丝的直径为50～60μm，抗拉强度≥4500MPa，且在拉拔制备过程中不断丝的里程数≥300km。
本发明一实施方式还提供了一种制备所述超细超高强度钢丝用盘条的生产方法，如前所述，本发明的所述生产方法，是依照大量的试验研究而得到的，以下结合具体实施例对所述生产方法中的各个工序作进一步说明。
第一实施方式
一种制备所述超细超高强度钢丝用盘条的生产方法，包括以下工序：
(1)熔炼工序
在真空感应熔炼炉中熔化炉料，进行精炼并调控钢液中的化学成分和夹杂物，出钢浇铸得到钢锭。
进一步地，加热熔化炉料至炉料全部熔清后，向熔炼室内充氩气至(0.8～1)×104Pa，搅拌2～4min，调温至154015℃进行精炼。精炼分两次完成，一次精炼期内，每精炼10min后搅拌2～4min，一次精炼时长为25～40min；取样分析钢液中的化学成分和夹杂物后，补充氩气至(2.5～3)×104Pa，加入电解锰，搅拌2～4min后，进入二次精炼，二次精炼时长为15～25min；取样分析，进行夹杂物去除，搅拌2～4min后，调温至160015℃，出钢浇铸得到钢锭。其中，可依照最终钢液所需成分，通过加入化学元素的方式进行化学成分调整。
(2)重熔工序
将熔炼后的钢锭进行结晶再重熔，得到重熔锭。
进一步地，所述重熔工序包括电渣重熔工序：将熔炼后的钢锭作为自耗电极母材，锻造成适合电渣炉电渣重熔尺寸的自耗电极棒，去除自耗电极棒表面的氧化皮，在电渣炉底的水箱上铺设引弧剂，使自耗电极棒、引弧剂和水箱三者紧密接触，将渣料在600～800℃下进行烘烤后起弧造渣，向熔炼室内充入氩气加压后开始电渣熔炼，补缩后抬升自耗电极棒结束冶炼，泄压降温后脱出重熔锭。
优选地，所述电渣重熔工序包括依序进行的：
造渣阶段；
控压阶段：控制熔炼室压强为2～5MPa，结晶器内的冷却水压为2～5MPa；
电渣熔炼阶段：电压为35～38V，电流为8500～9500A，冷却水温度为35～40℃，冷却水流量为130～150m3/h。
优选地，所述渣料的化学成分以质量百分比计包括：CaO 6～14％，Al2O3 8～15％，SiO2 20～28％，MgO<5％，其余为CaF2。
再优选地，所述渣料的化学成分以质量百分比计包括：CaO 10％，Al2O3 10％，SiO225％，其余为CaF2。
优选地，重熔的熔速为6.5～7.5kg/min。
(3)锻造工序
对重熔锭进成行均匀化热处理后，锻造，得到钢坯。
优选地，开锻温度为1140-1160℃，终锻温度为800-900℃。
(4)轧钢工序
将锻造后的钢坯在900～1100℃温度下进行轧钢，制备成超细超高强度钢丝用盘条，所述超细超高强度钢丝用盘条的化学成分以质量百分比计包括：C0.90～0.96％，Si0.12～0.30％，Mn 0.30～0.65％，Cr 0.10～0.30％，Al≤0.004％，Ti≤0.001％，Cu≤0.01％，Ni≤0.01％，S≤0.01％，P≤0.01％，O≤0.0006％，N≤0.0006％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
进一步地，所述超细超高强度钢丝用盘条制备成直径为5.5mm。其中，所述轧钢工序可包括钢坯加热、热轧、斯太尔摩冷却控制等工艺。
以下通过实施例进行具体介绍。
实施例1
(1)熔炼
在真空感应熔炼炉中熔化炉料，加热至炉料全部熔清后，向熔炼室内充氩气至0.8×104Pa，搅拌4min，调温至1540℃进行精炼，一次精炼期内，每精炼10min后搅拌4min，一次精炼时长为40min；取样分析钢液中的化学成分和夹杂物后，补充氩气至2.5×104Pa，加入电解锰，搅拌4min后，进入二次精炼，二次精炼时长为25min；取样分析，进行夹杂物去除，搅拌4min后，调温至1600℃，出钢浇铸得到钢锭。
(2)电渣重熔
将熔炼制得的钢锭作为自耗电极母材，锻造成适合电渣炉电渣重熔尺寸的自耗电极棒，去除自耗电极棒表面的氧化皮，在电渣炉底的水箱上铺设引弧剂，使自耗电极棒、引弧剂和水箱三者紧密接触，将渣料在600℃下进行烘烤后起弧造渣，造渣完成后向熔炼室内充入氩气增压至2MPa，同步调整电渣炉结晶器内的冷却水压力至2MPa，向熔炼室内充入氩气加压后开始电渣熔炼，电渣熔炼时，电压为38V，电流为9500A，冷却水温度为35℃，冷却水流量为150m3/h。补缩后抬升自耗电极棒结束冶炼，泄压降温后脱出重熔锭。
其中，所述渣料的化学成分以质量百分比计包括：CaO 6％，Al2O3 15％，SiO220％，MgO 5％，其余为CaF2。所述电渣熔炼的熔速为6.5kg/min。
(3)锻造
对重熔锭进成行均匀化热处理后进行锻造，得到钢坯。其中，开锻温度为1140℃，终锻温度为800℃。
(4)轧钢
将锻造后的钢坯在900℃温度下进行轧钢，采用包括钢坯加热、热轧、斯太尔摩冷却控制等在内的轧制工艺，制备成直径为5.5mm的超细超高强度钢丝用盘条，所述超细超高强度钢丝用盘条的化学成分及其质量百分比信息如表1。
对制得的超细超高强度钢丝用盘条进行性能检测，测得的抗拉强度、面缩率、索氏体含量、夹杂物信息等如表2，盘条组织主要为索氏体，以及少量珠光体，金相组织如图1，盘条基本无组织偏析；进一步对该盘条进行深加工处理，拉拔成超细超高强度钢丝，并对其进行测量和性能检测，超细超高强度钢丝的直径、抗拉强度、拉拔公里数(也即盘条拉拔成钢丝时的不断丝里程数)等信息如表3所示。
第二实施方式
第二实施方式与第一实施方式的区别仅在于，所述重熔工序不同，具体如下：
所述重熔工序包括真空自耗重熔工序：将熔炼后的钢锭作为自耗电极棒，置于真空自耗重熔炉中，给电起弧后，进行真空自耗结晶再重熔，得到重熔锭。
优选地，将所述自耗电极棒在0.01～1Pa的真空度下进行真空自耗结晶再重熔。
优选地，所述给电起弧的电压为20～26V，电弧为15～20mm。
优选地，所述真空自耗再重熔的熔速为3.5～4.5kg/min。
第二实施方式与第一实施除上述区别外，其他工序均相同，于此，不再赘述。
以下通过实施例进行具体介绍。
实施例2
(1)熔炼
在真空感应熔炼炉中熔化炉料，加热至炉料全部熔清后，向熔炼室内充氩气至1.0×104Pa，搅拌2min，调温至1545℃进行精炼，一次精炼期内，每精炼10min后搅拌3min，一次精炼时长为25min；取样分析钢液中的化学成分和夹杂物后，补充氩气至3×104Pa，加入电解锰，搅拌3min后，进入二次精炼，二次精炼时长为20min；取样分析，进行夹杂物去除，搅拌3min后，调温至1605℃，出钢浇铸得到钢锭。
(2)真空自耗重熔
将熔炼后的钢锭作为自耗电极棒，将自耗电极棒置于真空自耗重熔炉中，控制真空自耗重熔炉中的真空度为0.01Pa、给电起弧的电压为20V、电弧为20mm，给电起弧后，进行真空自耗结晶再重熔，熔速为4.5kg/min，制备得到重熔锭。
(3)锻造
对重熔锭进成行均匀化热处理后，锻造，得到钢坯。其中，开锻温度为1160℃，终锻温度为900℃。
(4)轧钢
将锻造后的钢坯在1000℃温度下进行轧钢，采用包括钢坯加热、热轧、斯太尔摩冷却控制等在内的轧制工艺，制备成直径为5.5mm的超细超高强度钢丝用盘条，所述超细超高强度钢丝用盘条的化学成分及其质量百分比信息如表1。
对制得的超细超高强度钢丝用盘条进行性能检测，测得的抗拉强度、面缩率、索氏体含量、夹杂物信息等如表2，盘条组织主要为索氏体，以及少量珠光体，金相组织如图2，盘条基本无组织偏析；进一步对该盘条进行深加工处理，拉拔成超细超高强度钢丝，并对其进行测量和性能检测，超细超高强度钢丝的直径、抗拉强度、拉拔公里数(也即盘条拉拔成钢丝时的不断丝里程数)等信息如表3所示。
第三实施方式
第三实施方式与第一实施方式的区别仅在于，所述重熔工序不同，具体如下：
所述重熔工序包括
(1)电渣重熔工序：将熔炼后的钢锭作为自耗电极母材，锻造成适合电渣炉电渣重熔尺寸的自耗电极棒，去除自耗电极棒表面的氧化皮，在电渣炉底的水箱上铺设引弧剂，使自耗电极棒、引弧剂和水箱三者紧密接触，将渣料在600～800℃下进行烘烤后起弧造渣，向熔炼室内充入氩气加压后开始电渣冶炼，补缩后抬升自耗电极棒结束冶炼，泄压降温后脱出重熔锭。
优选地，所述电渣重熔工序包括依序进行的：
造渣阶段；
控压阶段：控制熔炼室压强为2～5MPa，结晶器内的冷却水压为2～5MPa；
电渣熔炼阶段：电压为35～38V，电流为8500～9500A，冷却水温度为35～40℃，冷却水流量为130～150m3/h。
优选地，所述渣料的化学成分以质量百分比计包括：CaO 6～14％，Al2O3 8～15％，SiO2 20～28％，MgO<5％，其余为CaF2。
再优选地，所述渣料的化学成分以质量百分比计包括：CaO 10％，Al2O3 10％，SiO225％，其余为CaF2。
优选地，所述电渣重熔的熔速为6.5～7.5kg/min。
(2)真空自耗重熔工序：将电渣重熔后的重熔锭作为自耗电极棒，置于真空自耗重熔炉中，给电起弧后，进行真空自耗结晶再重熔，得到重熔锭。
优选地，所述自耗电极棒在0.01～1Pa的真空度下进行真空自耗结晶再重熔。
优选地，所述给电起弧的电压为20～26V，电弧为15～20mm。
优选地，所述真空自耗再重熔的熔速为3.5～4.5kg/min。
第三实施方式与第一实施除上述区别外，其他工序均相同，于此，不再赘述。
以下通过实施例进行具体介绍。
实施例3
(1)熔炼
在真空感应熔炼炉中熔化炉料，加热至炉料全部熔清后，向熔炼室内充氩气至0.9×104Pa，搅拌3min，调温至1535℃进行精炼，一次精炼期内，每精炼10min后搅拌2min，一次精炼时长为32min；取样分析钢液中的化学成分和夹杂物后，补充氩气至2.8×104Pa，加入电解锰，搅拌2min后，进入二次精炼，二次精炼时长为15min；取样分析，进行夹杂物去除，搅拌2min后，调温至1595℃，出钢浇铸得到钢锭。
(2)电渣重熔
将熔炼后的钢锭作为自耗电极母材，锻造成适合电渣炉电渣重熔尺寸的自耗电极棒，去除自耗电极棒表面的氧化皮，在电渣炉底的水箱上铺设引弧剂，使自耗电极棒、引弧剂和水箱三者紧密接触，将渣料在800℃下进行烘烤后起弧造渣，造渣完成后向熔炼室内充入氩气增压至5MPa，同步调整电渣炉结晶器内的冷却水压力为5MPa，向熔炼室内充入氩气加压后开始电渣冶炼，电渣冶炼时，电压为35V，电流为8500A，冷却水温度为40℃，冷却水流量为130m3/h。补缩后抬升自耗电极棒结束冶炼，泄压降温后脱出重熔锭。
其中，所述渣料的化学成分以质量百分比计包括：CaO 14％，Al2O3 8％，SiO228％，MgO 3％，其余为CaF2。所述电渣熔炼的熔速为7.5kg/min。
(3)真空自耗重熔
将电渣重熔后的重熔锭作为自耗电极棒，置于真空自耗重熔炉中，控制真空自耗重熔炉中的真空度为1Pa、给电起弧的电压为26V、电弧为15mm，给电起弧后，进行真空自耗结晶再重熔，熔速为3.5kg/min，制备得到钢锭。
(4)锻造
对真空自耗重熔后的钢锭进成行均匀化热处理后进行锻造，得到钢坯。其中，开锻温度为1150℃，终锻温度为850℃。
(5)轧钢
将锻造后的钢坯在1100℃温度下进行轧钢，采用包括钢坯加热、热轧、斯太尔摩冷却控制等在内的轧制工艺，制备成直径为5.5mm的超细超高强度钢丝用盘条，所述超细超高强度钢丝用盘条的化学成分及其质量百分比信息如表1。
对制得的超细超高强度钢丝用盘条进行性能检测，测得的抗拉强度、面缩率、索氏体含量、夹杂物信息等如表2，盘条组织主要为索氏体，以及少量珠光体，金相组织如图3，盘条基本无组织偏析；进一步对该盘条进行深加工处理，拉拔成超细超高强度钢丝，并对其进行测量和性能检测，超细超高强度钢丝的直径、抗拉强度、拉拔公里数(也即盘条拉拔成钢丝时的不断丝里程数)等信息如表3所示。
[表1]
化学成分，wt％ 实施例1 实施例2 实施例3
C 0.90 0.92 0.94
Si 0.30 0.20 0.12
Mn 0.65 0.45 0.30
Cr 0.10 0.20 0.30
Al 0.004 0.003 0.002
Ti 0.0007 0.0005 0.001
Cu 0.01 0.005 0.006
Ni 0.01 0.006 0.008
S 0.01 0.002 0.0018
P 0.01 0.005 0.0044
O 0.0006 0.00044 0.0004
N 0.0006 0.0006 0.00055
Fe和不可避免的杂质元素 Bal Bal Bal
[表2]
Figure BDA0002131160990000141
Figure BDA0002131160990000151
[表3]
实施例 实施例1 实施例2 实施例3
直径，μm 60 55 50
抗拉强度，MPa 4512 4608 4720
拉拔公里数，km ≥300 ≥300 ≥300
综上所述，相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)通过控制化学成分及质量百分比，来控制超细超高强度钢丝用盘条的尺寸、强度以及纯净度，其中，通过控制盘条中的C、Si、Mn、Cr等元素含量及无碳偏析来控制超细超高强度钢丝用盘条的组织及强度；通过控制Al、Ti、O、N等产生脆性夹杂物的元素含量进而控制夹杂物数量；最终制备的超细超高强度钢丝用盘条中，全氧含量≤0.0006％、N含量≤0.0006％，夹杂物尺寸≤4μm，脆性夹杂物平均密度≤2个/mm2，直径为5.5mm的所述超细超高强度钢丝用盘条的索氏体化率≥95％，面缩率≥40％，抗拉强度≥1300MPa，大幅提高了其纯净度，具备优良的强度、韧性、拉拔性能，利于制备纯净度更高、直径更细、不断丝里程数更长的拉拔钢丝。
(2)一方面，通过熔炼、重熔等操作，实现对超细超高强度钢丝用盘条的化学成分的精确控制，提高其强度和拉拔性能，另一方面，通过重熔实现对夹杂物的成分和结晶方向进行控制，更大程度地去除夹杂物数量，降低夹杂物尺寸，提高其纯净度，并进一步控制盘条无中心偏析，组织更加均匀致密，钢锭中无缩孔、疏松、偏析等凝固缺陷，钢锭的低温、室温、高温下的塑性和韧性得到增强，使最终制备得到的超细超高强度钢丝用盘条的化学成分和夹杂物都得到有效精确控制，且保证其具有高强度、优异的拉拔性能以及高纯净度，进而确保其拉拔制备出的超细超高强度钢丝具有超小直径、超高抗拉强度、超长不断丝里程数和超高纯净度。

Claims (12)

1.一种超细超高强度钢丝用盘条的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下工序，
熔炼：在真空感应熔炼炉中熔化炉料，进行精炼并调控钢液中的化学成分和夹杂物，出钢浇铸得到钢锭；
电渣重熔：将钢锭进行结晶再重熔，得到重熔锭，其中，渣料的化学成分以质量百分比计包括：CaO 6～14％，Al2O3 8～15％，SiO2 20～28％，MgO<5％，其余为CaF2；
锻造：对重熔锭进行均匀化热处理后，锻造，得到钢坯；
轧钢：将钢坯在900～1100℃温度下进行轧钢，制备成超细超高强度钢丝用盘条，所述超细超高强度钢丝用盘条的化学成分以质量百分比计包括：C 0.90～0.96％，Si 0.12～0.30％，Mn 0.30～0.65％，Cr 0.10～0.30％，Al≤0.004％，Ti≤0.001％，Cu≤0.01％，Ni≤0.01％，S≤0.01％，P≤0.01％，O≤0.0006％，N≤0.0006％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的超细超高强度钢丝用盘条的生产方法，其特征在于，所述电渣重熔工序中，所述渣料的的化学成分以质量百分比计包括：CaO 10％，Al2O3 10％，SiO225％，其余为CaF2。
3.根据权利要求1所述的超细超高强度钢丝用盘条的生产方法，其特征在于，所述电渣重熔工序中，重熔的熔速为6.5～7.5kg/min。
4.根据权利要求1所述的超细超高强度钢丝用盘条的生产方法，其特征在于，所述电渣重熔工序包括依序进行的：
造渣阶段；
控压阶段：控制熔炼室压强为2～5MPa，结晶器内的冷却水压为2～5MPa；
电渣熔炼阶段：电压为35～38V，电流为8500～9500A，冷却水温度为35～40℃，冷却水流量为130～150m3/h。
5.一种超细超高强度钢丝用盘条的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下工序，
熔炼：在真空感应熔炼炉中熔化炉料，进行精炼并调控钢液中的化学成分和夹杂物，出钢浇铸得到钢锭；
真空自耗重熔：将钢锭作为自耗电极棒，在0.01～1Pa的真空度下，给电起弧后重熔，得到重熔锭，其中，给电起弧的电压为20～26V，电弧为15～20mm，重熔的熔速为3.5～4.5kg/min；
锻造：对重熔锭进行均匀化热处理后，锻造，得到钢坯；
轧钢：将钢坯在900～1100℃温度下进行轧钢，制备成超细超高强度钢丝用盘条，所述超细超高强度钢丝用盘条的化学成分以质量百分比计包括：C 0.90～0.96％，Si 0.12～0.30％，Mn 0.30～0.65％，Cr 0.10～0.30％，Al≤0.004％，Ti≤0.001％，Cu≤0.01％，Ni≤0.01％，S≤0.01％，P≤0.01％，O≤0.0006％，N≤0.0006％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
6.一种超细超高强度钢丝用盘条，其特征在于，采用权利要求1～5任一项所述的超细超高强度钢丝用盘条的生产方法制备而成，所述超细超高强度钢丝用盘条的化学成分以质量百分比计包括：C 0.90～0.96％，Si 0.12～0.30％，Mn0.30～0.65％，Cr 0.10～0.30％，Al≤0.004％，Ti≤0.001％，Cu≤0.01％，Ni≤0.01％，S≤0.01％，P≤0.01％，O≤0.0006％，N≤0.0006％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
7.根据权利要求6所述的超细超高强度钢丝用盘条，其特征在于，其化学成分以质量百分比计包括：C 0.90～0.94％，Si 0.12～0.30％，Mn 0.30～0.65％，Cr 0.10～0.30％，Al≤0.004％，Ti≤0.001％，Cu≤0.01％，Ni≤0.01％，S≤0.01％，P≤0.01％，O≤0.0006％，N≤0.0006％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
8.根据权利要求6所述的超细超高强度钢丝用盘条，其特征在于，其夹杂物尺寸≤4μm，脆性夹杂物平均密度≤2个/mm2。
9.根据权利要求6所述的超细超高强度钢丝用盘条，其特征在于，其直径为5.5mm。
10.根据权利要求6所述的超细超高强度钢丝用盘条，其特征在于，其索氏体化率≥95％，面缩率≥40％，抗拉强度≥1300MPa。
11.一种超细超高强度钢丝，其特征在于，所述超细超高强度钢丝由权利要求6所述的超细超高强度钢丝用盘条为母材制备而成。
12.根据权利要求11所述的超细超高强度钢丝，其特征在于，其直径为50～60μm，抗拉强度≥4500MPa，在拉拔制备过程中不断丝的里程数≥300km。
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