一种深拉拔切割钢丝中夹杂物尺寸细小化的方法

摘要

本发明属于冶金工业领域，为一种深拉拔切割钢丝中夹杂物尺寸细小化的方法。所述方法包括炼钢、连铸、热轧和冷拉拔四个步骤，通过控制四个步骤中的条件，在炼钢步骤中将夹杂物集中控制在低熔点锰铝榴石夹杂物与鳞石英区域，并随后生成为包括MnO‑SiO2‑Al2O3母体相和在母体相上析出的SiO2石英相的两相夹杂物，将两相夹杂物经多道次热轧逐步发生延伸形变，并利用MnO‑SiO2‑Al2O3母体相与SiO2石英相在变形性能上的差异，采用多道次的冷变形加工，逐步实现MnO‑SiO2‑Al2O3母体相与SiO2石英相的相分离，利用硬质石英相分割MnO‑SiO2‑Al2O3母体相而最终实现夹杂物尺寸细小化。

说明书

技术领域

本发明属于冶金工业领域，为一种深拉拔切割钢丝中夹杂物尺寸细小化的方法。

背景技术

深拉拔切割钢丝径向尺寸约φ0.08～φ0.20mm，主要用于光伏发电晶体硅片、航空与半导体用石英片的切割加工。为避免夹杂物导致的拉拔断丝，深拉拔切割钢丝在炼钢中要求最好钢中夹杂物控制在MnO-SiO₂-Al₂O₃相图中锰铝榴石低熔点区域，各组元成分范围为wt%MnO=30~50%、wt%SiO₂=30~50%、wt%Al₂O₃=10~20%。成分位于该区域的夹杂物具有均匀、单一的相组成，在热轧时沿着钢基体的变形方向塑性延伸成为长条状，可满足径向尺寸较大的钢丝如钢帘线的拉拔要求（几十至几百公里不断丝），但缺点在于延伸变形后的尺寸较大，不能满足深拉拔切割钢丝的拉拔要求（几千至几万公里不断丝）。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种深拉拔切割钢丝中夹杂物尺寸细小化的方法。要求控制并协同匹配炼钢、连铸、热轧、冷拉拔工艺，将夹杂物控制为(MnO-SiO₂-Al₂O₃)+SiO₂两相夹杂物（即锰铝榴石与石英两相共存），利用其在多道次热轧与冷拉拔过程中的变形特性实现最终尺寸的细小化。

本发明所用的技术方案为：

一种深拉拔切割钢丝中夹杂物尺寸细小化的方法，所述方法包括炼钢、连铸、热轧和冷拉拔四个步骤，通过控制四个步骤中的条件，在所述炼钢步骤中将夹杂物集中控制在低熔点锰铝榴石夹杂物与鳞石英区域，在连铸步骤中控制所述夹杂物生成为包括MnO-SiO₂-Al₂O₃母体相和在母体相上析出的SiO₂石英相的两相夹杂物，在热轧步骤中使所述两相夹杂物经多道次热轧逐步发生延伸形变，在冷拉拔步骤中利用MnO-SiO₂-Al₂O₃母体相与SiO₂石英相在变形性能上的差异，采用多道次的冷变形加工，逐步实现MnO-SiO₂-Al₂O₃母体相与SiO₂石英相的相分离，并利用硬质石英相分割MnO-SiO₂-Al₂O₃母体相而最终实现夹杂物尺寸细小化。

进一步地，所述炼钢步骤中具体条件为，出钢约1/5~2/5时向钢包内按吨钢加入量1.5~3kg计加入低铝硅铁、低铝锰铁进行脱氧（超过此加入量易导致钢中大量生成SiO₂夹杂物并残留于钢中，另外可能使钢液中硅含量超标；低于此加入量则不能有效充分地脱氧，不利于夹杂物控制）；钢包精炼时炉渣碱度控制为0.5~1.0（高于该范围时夹杂物组成将向高CaO含量区域偏移；低于范围则易在精炼过程中便大量生成纯SiO₂夹杂物且钢液中溶解氧含量过高），Al₂O₃含量控制在0~10wt%（高于该范围时易导致钢液中酸溶铝含量超标而使夹杂物中Al₂O₃含量过高），（Fe_tO+MnO）的含量<2wt%（含量过高不利于控制炉渣对钢液的二次氧化过程）；钢包内气氛压力大于1个大气压、浇注时中间包内氧气浓度均控制低于0.5%（氧浓度高于该范围不利于控制钢液的二次氧化）：中间包在开浇前通入Ar气5~20min并在浇注全程中持续通入Ar气进行密封操作，包内气氛压力大于1个大气压。

进一步地，所述连铸步骤中具体条件为，连铸所用连铸坯的横截面不小于200mm×200mm，1100~1270℃加热并保温3~10小时。

进一步地，所述热轧步骤中具体条件为，压缩比不低于5~10，热轧3~7次。

进一步地，所述冷拉拔步骤中具体条件为，2~3道次、每道次压缩比不低于1.5。

采用本发明的有益效果在于：

通过在深拉拔切割钢丝中控制生成(MnO-SiO₂-Al₂O₃)+SiO₂系两相夹杂物，利用其在多道次热轧与冷轧过程中的变形特性可有效实现夹杂物尺寸的细小化，从而大幅度提高深拉拔切割钢丝的拉拔性能。

附图说明

图1、深拉拔切割钢丝中夹杂物尺寸细小化的方法示意图；

图2、采用本发明后深拉拔切割钢丝中典型(MnO-SiO₂-Al₂O₃)+SiO₂系两相夹杂物。

具体实施方式

为使本发明的技术理念、要解决的技术问题、技术方案和要点更加清楚明了，下面将结合附图对本发明的具体实施案例进行详细描述。

本发明实施方式如下：

（1）转炉/电炉出钢约1/5~2/5时向钢包内按吨钢加入量约1.5~3kg加入低铝硅铁、低铝锰铁进行脱氧；

（2）钢包精炼时炉渣须同时控制碱度约0.5~1.0，Al₂O₃含量控制在0~10wt%，（Fe_tO+MnO）<2wt%；

（3）精炼时钢包内、浇注时中间包内氧气浓度均控制低于0.5%：钢包精炼时需通入氩气保证炉内气氛压力大于1个大气压，中间包在开浇前须通入Ar气5~20min并在浇注全程中持续通入Ar气进行密封操作，包内气氛压力大于1个大气压；

（4）采用大断面连铸坯进行连铸，连铸坯热轧前加热至1100~1270℃并长时间保温（3~10小时）后进行热轧；

（5）根据切割钢丝产品要求的径向尺寸，控制、匹配热轧盘条在冷拉拔过程中各道次的变形量。

根据本发明的技术方法，国内某钢厂进行了工业试验：转炉出钢时按2kg吨钢加入量加入低铝硅铁、低铝锰铁进行脱氧；精炼时炉渣碱度约1.0、Al₂O₃含量约5wt%、（Fe_tO+MnO）约1.8wt%，精炼全程采用底吹Ar操作并保证炉内氧气浓度低于0.5wt%；中间包开浇前通入高纯Ar气10min使包内氧气浓度小于5wt%；采用325mm×280mm断面规格大方坯进行连铸，连铸坯加热至1250℃后保温5h后进行热轧；冷拉拔0.12mm切割钢丝时，变形量匹配方式为：φ5.5mm盘条拉拔至4.3mm中丝、0.89mm中丝后最终拉拔为0.12mm切割钢丝。钢丝生产过程中，φ5.5mm盘条连续拉拔29602公里不断丝。