优质连铸低碳线材产品的开发
车金萍 袁辉 李永东 （首钢总公司技术研究院）
摘要：优质连铸低碳线材产品的开发论述了该产品通过顶吹转炉、钢水精炼、保护浇注、连铸电磁搅拌，确保了钢坯表面质量和内在质量，轧后控冷线改为延迟型保证了线材获得粗大铁素体晶粒，从而提高了线材的拉拔性能，使拉制的细丝具有良好的性能，满足了用户要求。
关键词：低碳线材 精炼 保护浇注 控冷
1、前言
过去我公司主要通过―炼钢模铸（565*565-525*525）→初轧120方坯→线材厂复二重轧机或二线材厂高线轧机生产Q195F、S08A等低碳拔丝盘条Φ6.5mm，产品用来拔细丝（包括S08A拔细丝后做Φ0.51mm爆破线、Φ0.26mm镀锌丝，H08A最细拔至Φ0.13mm做镀锌丝）等，由于产品质量稳定，拉拔性能优良，在天津地区乃至广州地区都有优良的口碑，获得市场认可，形成较大的生产规模。
随着公司优化生产工艺取消模铸实现全连铸工艺的形成，我们开始了连铸工艺取代模铸工艺生产低碳优质产品的研究工作。我公司1999年对三炼钢厂、三线材厂进行投资改造，新上了80tLF炉，双工位VD真空炉和全保护铸机加电磁搅拌等现代化的精炼设备，建起一条精品线，除开始试制原有模铸低碳产品外，还同时根据市场要求开发了一些其他的低碳产品，产品钢号有：1006、1008、H08A、S08A、SAE1006-SAE1026，产品规格从Φ5.5mm到Φ12mm，产品发运到河北、天津、山东、东北、四川、安徽、广东等地，并且从2000年至今，陆续出口美国近10万吨低碳盘条，获得了用户的认可。至此首钢生产的优质碳素线材产品涵盖了碳含量从1006钢至80#钢的所有钢号（本文对连铸H08A、S08A暂不作介绍，实际上首钢完全能够生产满足用户使用要求的H08A-H08E、S08A产品）。
2、生产工艺研究
2.1 执行标准
钢号1006、1008、SAE1006、SAE1008、SAE1010、SAE1012、SAE1015、SAE1018、SAE1021、SAE1026执行标准为：Q309.2-2002，残余元素Ni、Cr、Cu的含量各不大于0.30%，盘条化学成分允许偏差符合GB/T222中表2的规定。牌号SAE1010-SAE1026的力学性能由双方协议，以满足用户需求为目标。
本企业标准的制定主要参照了美国标准ASTM A510M-1996，美国标准Si在实际生产中分成6个档次，分别为(0.10%,0.07%-0.15%,0.10%-0.20%,0.15%-0.30%,0.20%-0.40%,0.30%-0.60%。出口材生产至今（钢号中一般含有SAE字母），SAE1008钢号中Si含量做过3次调整（0.05%-0.10%,0.10%-0.20%,（0.14%），SAE1015钢号做过2次调整（0.10%-0.20%,0.10%-0.35%），SAE1006钢号Si含量实际生产中调整为(0.10%。其他钢号也存在美国不同用户提出不同Si含量的要求（部分用户提出对Mn含量进行微调）。美国标准对盘条力学性能没有期确要求，实际生产中是根据高线二车间实际控冷状况与用户共同协商制定，出口材的生产根据用户用途不同一般以Φ5.5mm为主，同时涵盖有Φ6.0mm、Φ6.5mm、Φ7.0mm、Φ8.0mm、Φ9.0mm、Φ10.0mm、Φ11.0mm等规格。国内用户主要订购1006及1008钢号，盘条规格以Φ5.5mm、Φ6.5mm为主。
2.2 工艺路线
优质连铸低碳产品生产工艺路线为：纯氧顶吹转炉冶炼→钢水精炼→全保护浇注（1302方坯，采用结晶器电磁搅拌工艺）→钢坯加热→轧制→控制冷却→检查验收→包装→检重→入库
目前首钢第三炼钢厂有80吨氧气顶吹转炉三座，三台方坯连铸机，一台全自动矩形坯连铸机，其中两台坯连铸机（130方）均采用全保护浇注、结晶器电磁搅拌，确保钢坯的表面质量及内部质量，提高转炉吹炼终点命中率，精炼阶段精确调控成分及钢水氧化性，保证钢水软吹时间，连铸阶段确保中间包液面防止卷渣，保证结晶器倒锥度合适等是炼钢工序中的重点控制环节。
优良的轧钢工艺是保证产品实物质量又一关键环节，为此，在提高和改善钢坯质量的同时，对轧钢工艺进行了重点研究，主要是围绕产品性能均匀和产品表面质量开展研究，高速线材厂在1999年中修改造时将钢坯断面由1202改为1302，预精轧机组增加适套自动控制，将标准型斯太尔摩风冷线改为延迟型，增加了可移式保温罩，链式运输机改为辊子运输，使斯太尔摩风冷线的温度调节范围增加，产品的适应性加强。显然改造后风冷线有利于低碳产品的生产工艺，对控制最终获得粗大铁素体晶粒提供了充分保证。
3、盘条实物质量分析
3.1 成分控制
1006、SAE1006、1008、SAE1008钢号的成分实物统计见表1。
鉴于SAE1010-SAE1026碳、硅、锰均存在范围要求，实际生产中均能按照要求进行控制，此处仅列出SAE1018、SAE1021钢P、S的实际控制水平，SAE1010、SAE1012、SAE1015、SAE1026的实际控制水平与SAE1018、SAE1021相当。
表1
1006、SAE1006、1008、SAE1008钢成分实物水平
| C,% | Si,% | Mn,% | P,% | S,% | ||
| 1006 | 平均值 | 0.06 | 0.3 | 0.31 | 0.014 | 0.019 |
| 范围 | 0.03-0.08 | 0.01-0.05 | 0.26-0.39 | 0.008-0.021 | 0.009-0.029 | |
| SAE1006 | 平均值 | 0.06 | 0.064 | 0.33 | 0.013 | 0.021 |
| 范围 | 0.03-0.08 | 0.03-0.09 | 0.26-0.39 | 0.009-0.020 | 0.007-0.028 | |
| 1008 | 平均值 | 0.070 | 0.03 | 0.38 | 0.015 | 0.019 |
| 范围 | 0.04-0.10 | 0.01-0.05 | 0.33-0.49 | 0.009-0.021 | 0.009-0.029 | |
| SAE1008 | 平均值 | 0.068 | 0.15 | 0.42 | 0.013 | 0.021 |
| 范围 | 0.04-0.09 | 0.10-0.18 | 0.38-0.50 | 0.007-0.017 | 0.016-0.028 |
表2
SAE1018、SAE1021钢P、S实际水平
| SAE1018 | 平均值 | 0.016 | 0.021 |
| 范围 | 0.008-0.024 | 0.017-0.030 | |
| SAE1021 | 平均值 | 0.015 | 0.021 |
| 范围 | 0.009-0.022 | 0.015-0.030 |
3.2 力学性能
盘条力学性能由化学成分、盘条规格、控冷状况等因素决定。在同样控冷条件下，尺寸越小盘条冷却越快，强度因此就越高，下表是部分规格低碳产品力学性能的统计分析结果。
3.3 气体含量分析
表4为SAE1008的氧、氮含量分析，SAE1010-SAE1026的盘条纯净度更高，由下表可以看出，首钢目前低碳盘条的纯净度达到一个较好水平。
表3
低碳产品的力学性能实物水平
| 钢号及规格 | σb,MPa | 钢号及规格 | σb,MPa |
| 1006 | 360(平均) | SAE1010 | 412(平均) |
| Φ6.5mm | 330-380 | Φ7.0mm | 405-420 |
| SAE1006 | 370(平均) | SAE1012 | 438(平均) |
| Φ5.5mm | 335-395 | Φ6.5mm | 420-460 |
| 1008 | 375(平均) | SAE1015 | 474(平均) |
| Φ6.5mm | 345-405 | Φ5.5mm | 435-495 |
| SAE1008 | 398(平均) | SAE1018 | 519(平均) |
| Φ5.5mm | 370-430 | -5.5mm | 480-540 |
| SAE1008 | 394(平均) | SAE1021 | 543(平均) |
| -6.0mm | 325-410 | -5.5mm | 515-560 |
| SAE1008 | 374(平均) | SAE1026 | 571(平均) |
| Φ6.5mm | 355-385 | -5.5mm | 555-585 |
表4
SAE1008气体含量
| [O],ppm | [N],ppm |
| 72 | 26 |
| 78 | 31 |
| 76 | 31 |
| 83 | 36 |
4、用户使用情况
主要的用途分几类，首钢产优质连铸低碳盘条能满足以下用户要求：
（1）拔制细丝不断线
该类产品的主要用途是用来拔细丝，成品丝直径为Φ1.2mm、Φ0.8mm，用来制作建筑编网，目前北美地区建筑一般墙面采用两层钢丝网中填充隔热材料，钢丝网市场需求量很大。目前首钢产Φ5.5mm规格SAE1008盘条在美国高速水箱连续拔丝机中能够高速连续拉拔至Φ0.8mm（中间不经任何退火工序），国内某此用户拉丝机设备虽然较为落后，但Φ5.5mm规格1006盘条不经退火也能顺利拉拔至力学性能符合要求的Φ1.2mm钢丝。
（2）表面光洁度高
该类产品主要是用来制作各种展览架，冰箱里面的金属架，超市推车筐，电扇网，制作这种物品一般盘条的拉拔加工变形量不大，进行合适的变形以满足成品表面光滑并达到合适的强度水平，一个显著特点是对盘条表面质量要求很高。
（3）制作木头钉
Φ6.5mm规格1006盘条用来制作大头钉质量稳定，使用08LS盘条则头部易裂，质量不稳定。SAE1010、SAE1012、SAE1015可以用来做变形简单的木头钉。
（4）制作小零件
Φ5.5mm规格1006盘条还可用来制作变形简单的小零件。
5、结语
优质连铸低碳线材成分及力学性能的控制范围狭窄，能够适应国外先进的高速拔丝机对原始盘条的较高要求，拔丝速度快，断丝很少，生产效率很高，钢丝表面质量及力学性能均能够满足用户使用要求，开发三年来，优质连铸低碳线材除了在国内大量销售外，在北美地区声誉越来越大，今年1-8月累计出口到美国约9.0万t，产品供不应求。
作者简介：
车金萍，女，1957年11月生，高级工程师，首钢总公司技术研究院技术管理处处长。
