本技術(shù)屬于鋼鐵冶煉，涉及一種5200mpa級鋼絲用熱軋盤條，還涉及一種由所述5200mpa級鋼絲用熱軋盤條進(jìn)一步加工出的5200mpa級鋼絲，以及一種5200mpa級鋼絲用熱軋盤條的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、金剛線是光伏硅片制造環(huán)節(jié)的重要耗材，主要應(yīng)用于光伏硅片的切割。作為一種線性切割工具，金剛線的制造原材料主要包括母線、金剛石微粉顆粒、鎳等。按照母線材質(zhì)不同，目前光伏硅片用金剛線主要分為高碳鋼絲金剛線（亦稱碳鋼金剛線或碳鋼線）和鎢絲金剛線（亦稱鎢絲線），高碳鋼絲金剛線是目前光伏硅片切割中應(yīng)用最多的一種。

2、硅片的切割質(zhì)量、切削損耗量與金剛線的母線直徑、金剛石微粉顆粒的粒度密切相關(guān)。為了減少切割時(shí)光伏硅片的損耗，高碳鋼絲金剛線不斷朝著直徑更細(xì)、強(qiáng)度更高的方向發(fā)展，以滿足日益提高的市場需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決如上技術(shù)問題的至少其一，本技術(shù)的目的在于提供一種5200mpa級鋼絲用熱軋盤條，還涉及一種由所述5200mpa級鋼絲用熱軋盤條進(jìn)一步加工出的5200mpa級鋼絲，以及一種5200mpa級鋼絲用熱軋盤條的生產(chǎn)方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的之一，本技術(shù)一實(shí)施方式提供了一種5200mpa級鋼絲用熱軋盤條，所述盤條的化學(xué)成分以質(zhì)量百分比計(jì)包括：c?0.95~0.98%、si?0.45~0.65%、mn?0.20~0.40%、cr?0.20~0.40%、ni?0.05~0.30%，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)，并控制雜質(zhì)元素的含量為：al≤0.002%、ti≤0.0008%、s≤0.005%、p≤0.008%、o≤0.0010%、n≤0.0020%。

3、該盤條可作為直徑為0.03~0.045mm、抗拉強(qiáng)度≥5200mpa的鋼絲的生產(chǎn)用母材，并且在所述盤條進(jìn)一步拉拔制備鋼絲的過程中可實(shí)現(xiàn)不斷絲的里程數(shù)≥300km。

4、其中，c是鋼中重要的組成元素，能顯著提高鋼材強(qiáng)度，c含量還可影響鋼材的組織結(jié)構(gòu)；在常見的鋼材組織中，共析組織具有強(qiáng)度高、加工硬化率高等特點(diǎn)，因而共析鋼特別適合高強(qiáng)鋼絲制品；然而，c含量過高會(huì)導(dǎo)致鋼材中形成先共析網(wǎng)狀滲碳體組織，該組織會(huì)破壞共析組織的連續(xù)性，導(dǎo)致拉絲加工過程中形成微裂紋，甚至造成斷絲。本技術(shù)中提高了避免出現(xiàn)局部網(wǎng)狀滲碳體的c含量上限，將c含量限定為0.95~0.98%。

5、si可以提高珠光體中鐵素體的強(qiáng)度，起到固溶強(qiáng)化的作用，進(jìn)而提高最終制備的鋼絲的強(qiáng)度，還可降低鋼中氧含量；但si含量過高會(huì)降低鋼材的塑性，加劇鋼坯脫碳傾向，不利于盤條的表面質(zhì)量控制；本技術(shù)中si含量限定為0.45~0.65%。

6、mn屬于碳化物形成元素，可起到固溶強(qiáng)化的作用，提高盤條強(qiáng)度，還可與有害元素s結(jié)合，降低熱脆性；但mn含量過高會(huì)導(dǎo)致鋼材的淬透性增強(qiáng)，熱軋后容易出現(xiàn)貝氏體或馬氏體，降低盤條的塑性和拉絲加工性能；本技術(shù)中mn含量限定為0.20~0.40%。

7、cr可細(xì)化珠光體組織，減小其片層間距，提高盤條的強(qiáng)度；但cr含量過高會(huì)提高淬透性，熱軋后容易出現(xiàn)貝氏體或馬氏體，本技術(shù)中cr含量限定為0.20~0.40%。

8、ni能夠顯著提升珠光體強(qiáng)度，但是ni含量過高時(shí)，容易在冷卻和熱處理過程形成馬氏體組織，影響盤條的拉拔性能。本技術(shù)中ni含量限定為0.05~0.30%。

9、al在本技術(shù)中屬于有害元素，al容易和鋼中的o結(jié)合形成al2o3夾雜物，al2o3尺寸大、易團(tuán)聚、熔點(diǎn)高、塑性差，是導(dǎo)致細(xì)鋼絲斷絲的主要原因之一。本技術(shù)中限定al含量≤0.002%。

10、ti在本技術(shù)中屬于有害元素，ti極易與c、n形成大尺寸夾雜物，這些夾雜物棱角分明，容易造成應(yīng)力集中，形成微裂紋。本技術(shù)中限定ti含量≤0.0008%。

11、s、p、o、n屬于有害雜質(zhì)元素，其含量越低越好，本技術(shù)中限定s≤0.005%、p≤0.008%、o≤0.0010%、n≤0.0020%。

12、綜上所述，本技術(shù)通過控制各化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比，來控制盤條的尺寸、強(qiáng)度以及純凈度，使盤條的成分偏析小、組織均勻，提高其拉拔性能；其中，提高了避免出現(xiàn)局部網(wǎng)狀滲碳體的c含量上限，使盤條組織以共析組織為主，以利于制備高強(qiáng)度的鋼絲，使盤條具有成分偏析小、組織均勻的優(yōu)點(diǎn)；通過si、mn的固溶強(qiáng)化作用以及cr、ni細(xì)化珠光體組織，提高盤條強(qiáng)度，并控制si、mn、cr、ni的含量上限，以避免盤條生產(chǎn)過程中鋼坯的脫碳傾向，避免熱軋后出現(xiàn)貝氏體或馬氏體，從而提高盤條的塑性和拉絲加工性能；通過限制雜質(zhì)元素al、ti含量上限，可以減少al2o3夾雜物和ti與c、n形成的大尺寸夾雜物，避免形成微裂紋，造成拉拔斷絲；并控制s、p、o、n有害雜質(zhì)元素，可以減少對盤條的性能損傷。

13、作為本技術(shù)一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述盤條的直徑為5.0~5.5mm，抗拉強(qiáng)度為1200~1300mpa，斷面收縮率≥28%，伸長率≥8%；

14、所述盤條在拉拔制備直徑為0.03~0.045mm的鋼絲的過程中不斷絲的里程數(shù)≥300km。

15、如此，所述盤條可進(jìn)一步拉拔制備直徑為0.03~0.045mm、抗拉強(qiáng)度≥5200mpa的鋼絲，且可以降低所述盤條在拉拔時(shí)內(nèi)部的損傷，減少拉拔時(shí)的模具損耗，且在拉拔過程中不斷絲里程數(shù)≥300km，提高了拉拔良率。

16、作為本技術(shù)一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述盤條中，夾雜物的數(shù)量密度≤5個(gè)/mm2，夾雜物中尺寸≤4μm的夾雜物占比≥90%，最大夾雜物尺寸≤6μm；夾雜物中，al2o3夾雜物的占比≤3%，mns夾雜物的占比≥85%，其余為sio2及其它夾雜物；

17、采用苦味酸鈉腐蝕，所述盤條的金相組織中無網(wǎng)狀碳化物；

18、采用硝酸酒精腐蝕，所述盤條中無馬氏體和貝氏體組織。

19、如此可見所述盤條中夾雜物整體含量少，尤其是大尺寸夾雜物較少，尺寸小的夾雜物占比較大，al2o3夾雜物含量較少，盤條具有優(yōu)異的內(nèi)部質(zhì)量和組織，拉拔性能優(yōu)異。

20、為實(shí)現(xiàn)上述目的之一，本技術(shù)一實(shí)施方式提供了一種5200mpa級鋼絲，所述鋼絲由前述熱軋盤條為母材制備而成。

21、作為本技術(shù)一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述鋼絲經(jīng)由以下步驟制備而成：

22、粗拉，將所述盤條粗拉拉拔至直徑為2.3mm后，加熱至970~990℃，再送入鹽浴槽中進(jìn)行鹽浴處理，鹽浴溫度為560~600℃；

23、中拉，將所述盤條中拉拉拔至直徑為1.3mm后，加熱至940~950℃，再送入鹽浴槽中進(jìn)行鹽浴處理，鹽浴溫度為580~610℃；

24、精拉，將所述盤條精拉成直徑為0.38mm后，加熱至920~940℃，再送入鹽浴槽中進(jìn)行鹽浴處理，鹽浴溫度為550~590℃；

25、鍍銅和水箱拉絲，得到直徑為0.03~0.045mm的鋼絲。

26、通過對所述盤條進(jìn)行粗拉-中拉-精拉，并在每次拉拔后進(jìn)行熱處理，結(jié)合對熱處理中的加熱溫度和鹽浴處理溫度，進(jìn)一步在精拉后進(jìn)行鍍銅和水箱拉絲，可以使得最終制備的直徑為0.03~0.045mm的鋼絲具有極高的強(qiáng)度，而且可以大大提高所述盤條拉拔制備鋼絲的過程中的不斷絲里程數(shù)。

27、作為本技術(shù)一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述鋼絲的直徑為0.03~0.045mm，抗拉強(qiáng)度≥5200mpa。該鋼絲不僅直徑小，而且具有極高的強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度級別達(dá)到了5200mpa級，可以用于金剛線母線用原料，并且在用于光伏硅片切割時(shí)，可以提高硅片切割質(zhì)量，降低切削損耗。

28、為實(shí)現(xiàn)上述目的之一，本技術(shù)一實(shí)施方式提供了一種5200mpa級鋼絲用熱軋盤條的生產(chǎn)方法，所述盤條的化學(xué)成分以質(zhì)量百分比計(jì)包括：c?0.95~0.98%、si?0.45~0.65%、mn0.20~0.40%、cr?0.20~0.40%、ni?0.05~0.30%，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)，并控制雜質(zhì)元素的含量為：al≤0.002%、ti≤0.0008%、s≤0.005%、p≤0.008%、o≤0.0010%、n≤0.0020%；

29、所述盤條的生產(chǎn)方法包括如下工序：

30、真空熔煉，在真空感應(yīng)熔煉爐中熔化爐料，進(jìn)行精煉并調(diào)控鋼液中的化學(xué)成分和夾雜物，出鋼澆注得到鋼錠；

31、重熔，將鋼錠作為自耗電極棒進(jìn)行真空自耗結(jié)晶再重熔，得到重熔錠，所得重熔錠的偏析比為0.98~1.02；

32、開坯，將所得重熔錠開坯成小方坯，待小方坯的溫度降至950~1000℃時(shí)進(jìn)行冷卻，控制小方坯的表面冷卻速度≤6℃/s，角部冷卻速度≤9℃/s，冷卻至600~650℃時(shí)入保溫坑緩冷，小方坯在保溫坑中的冷卻速度≤3℃/s；

33、修磨；

34、高線軋制，對小方坯加熱后依序進(jìn)行粗軋、中軋、預(yù)精軋、精軋、減定徑軋制，得到盤條，加熱時(shí)控制小方坯的表面與芯部的溫差≤10℃，軋制時(shí)控制軋件扭轉(zhuǎn)角度≤20°，對粗軋前四架軋機(jī)的軋輥進(jìn)行水冷，以控制坯料的角部溫度為1050~1100℃，精軋的開軋溫度為920~950℃，減定徑軋制時(shí)的軋制溫度為860~880℃；

35、斯太爾摩控冷，開啟第1~4臺(tái)風(fēng)機(jī)和第7~8臺(tái)風(fēng)機(jī)，其余風(fēng)機(jī)關(guān)閉，關(guān)閉第5~6臺(tái)風(fēng)機(jī)對應(yīng)的保溫罩，其余保溫罩開啟，采用佳靈裝置調(diào)節(jié)第1~4臺(tái)風(fēng)機(jī)所對應(yīng)的輥道上盤條搭接點(diǎn)處風(fēng)速為非搭接點(diǎn)處風(fēng)速的1.5~2.0倍，調(diào)節(jié)第5~8臺(tái)風(fēng)機(jī)所對應(yīng)的輥道上盤條搭接點(diǎn)處風(fēng)速為非搭接點(diǎn)處風(fēng)速的1.2~1.6倍。

36、在本技術(shù)中，在前述化學(xué)成分設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，通過生產(chǎn)方法的改進(jìn)，可以在避免出現(xiàn)局部網(wǎng)狀滲碳體的前提下盡量提高化學(xué)成分中的c含量，提高了避免出現(xiàn)局部網(wǎng)狀滲碳體的c含量上限；結(jié)合si、mn、cr、ni的強(qiáng)化作用以及重熔、開坯、高線軋制工序，避免了盤條生產(chǎn)過程中鋼坯的脫碳傾向，避免熱軋后出現(xiàn)貝氏體或馬氏體，從而提高盤條的塑性和拉絲加工性能；通過限制雜質(zhì)元素al、ti含量上限，結(jié)合真空熔煉和重熔工序，可以實(shí)現(xiàn)對盤條化學(xué)成分的精確控制，減少al2o3夾雜物和ti與c、n形成的大尺寸夾雜物，實(shí)現(xiàn)對夾雜物的成分和結(jié)晶方向的控制，提高其純凈度，避免形成微裂紋，并進(jìn)一步控制盤條無中心偏析；結(jié)合斯太爾摩控冷工序中對風(fēng)機(jī)、保溫罩、風(fēng)速的控制，可以提高相變前中期盤條的冷卻均勻性，降低相變中后期的冷速，改善盤條的組織均勻性，提高拉拔性能，降低網(wǎng)狀碳化物和馬氏體等異常組織的產(chǎn)生；總而言之，使最終制備的盤條具有成分偏析小、組織均勻、拉拔性能優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)，保證其具有高強(qiáng)度、優(yōu)異的拉拔性能以及高純凈度，進(jìn)而確保其拉拔制備出的鋼絲具有超小直徑、超高抗拉強(qiáng)度、超長不斷絲里程數(shù)和超高純凈度，為制備5200mpa級鋼絲奠定了基礎(chǔ)。

37、作為本技術(shù)一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述真空熔煉工序中，將超純fe塊、金屬cr、金屬ni、碳粒送入真空熔煉爐中通電熔煉，熔煉溫度為1620~1625℃，爐內(nèi)的真空壓力<0.3mbar，熔煉期間加入金屬mn、硅鐵進(jìn)行成分調(diào)整，至目標(biāo)成分后加入合成渣造渣并攪拌，造渣完成后將爐渣撈出，出鋼；

38、其中，所述超純鐵塊的純度≥99.96%。如此，可以控制超純鐵塊中的雜質(zhì)元素含量≤0.04%，從而減少真空熔煉過程中雜質(zhì)元素的帶入，降低最終制備的盤條中的雜質(zhì)元素含量。

39、作為本技術(shù)一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述真空熔煉工序中，熔煉期間向真空熔煉爐底部通入氬氣對鋼液進(jìn)行攪拌。氬氣攪拌可以促使鋼液的內(nèi)部循環(huán)，加快夾雜物的上浮以及小尺寸夾雜物的聚集長大并上浮，進(jìn)而減少鋼液中的夾雜物，提升鋼液的純凈度。

40、作為本技術(shù)一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述真空熔煉工序中，合成渣的堿度為0.95~0.98。也就是說，控制合成渣為酸性渣，通過調(diào)控sio2和cao的比例，以將夾雜物調(diào)整至適合變形的塑性夾雜物區(qū)間。

41、作為本技術(shù)一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述真空熔煉工序中，造渣完成后通過撈渣棒將爐渣撈出，出鋼溫度為1552~1558℃。該溫度區(qū)間不僅可以保證鋼液具有良好的可澆鑄性，還可以保證夾雜物的穩(wěn)定上浮，進(jìn)一步提升鋼液的純凈度。

42、作為本技術(shù)一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述重熔工序中，重熔的熔速為2.5~2.8kg/min。該范圍內(nèi)的熔速不僅能夠保證重熔錠具有良好的結(jié)晶質(zhì)量和表面質(zhì)量，且重熔錠中無縮孔、疏松、偏析等凝固缺陷，重熔錠表面光潔，進(jìn)而保證最終所制備的盤條具有高強(qiáng)度、優(yōu)異的韌性和拉拔性能。

43、作為本技術(shù)一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述開坯工序中，對所得重熔錠進(jìn)行6道次往復(fù)式開坯，得到小方坯，開軋溫度為1180~1230℃，前三道次的延伸系數(shù)為1.82~1.90，后三道次的延伸系數(shù)為1.58~1.72。通過開坯工序采用大壓下軋制，并根據(jù)鋼種特性控制軋制溫度，可以提高小方坯的組織成分均勻性。

44、作為本技術(shù)一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述修磨工序采用24目砂輪，單次修磨深度≤0.4mm，修磨總深度≥1.2mm，修磨時(shí)控制砂輪的線速度為72~76m/s，修磨表面時(shí)砂輪壓力控制為65~78mpa，修磨角部時(shí)砂輪壓力控制為48~60mpa。坯料表面的修磨質(zhì)量與砂輪顆粒度密切相關(guān)，采用24目砂輪可以保證修磨后坯料表面的粗糙度更合適；通過控制修磨過程砂輪壓力，可以減少修磨毛刺的產(chǎn)生，進(jìn)一步提升修磨后坯料表面的質(zhì)量。

45、作為本技術(shù)一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述修磨工序中，控制修磨后小方坯的探傷缺陷數(shù)量≤0.2個(gè)/m，以減少最終制備的盤條的表面缺陷，降低拉拔斷絲率。

46、作為本技術(shù)一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述高線軋制工序中，加熱時(shí)向加熱爐中通入高爐煤氣和空氣，控制爐內(nèi)壓力為6.5~8kpa，控制預(yù)熱段和加熱段的溫度≥960℃，控制加熱爐中爐頂?shù)臏囟雀哂跔t底的溫度，且爐頂與爐底的溫度差≤100℃。這樣可以保證小方坯上下表面加熱均勻。

47、作為本技術(shù)一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述高線軋制工序采用28機(jī)架軋機(jī)進(jìn)行軋制，28機(jī)架軋機(jī)包括6架次粗軋機(jī)+6架次中軋機(jī)+4架次預(yù)精軋機(jī)+10架次精軋機(jī)+2架次減定徑軋機(jī)。

48、作為本技術(shù)一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述高線軋制工序中，對粗軋前四架軋機(jī)的軋輥進(jìn)行水冷時(shí)，控制冷卻水的溫度≤30℃，水壓為0.1~0.8mpa。通過控制冷卻水的溫度和水壓，可以將軋件軋制過程表面和角部溫度控制到合適的溫度，減少表面尤其是角部裂紋的產(chǎn)生。

49、作為本技術(shù)一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述斯太爾摩控冷工序中，所述第1~4臺(tái)風(fēng)機(jī)所對應(yīng)的佳靈裝置的角度為10~13°，所述第5~8臺(tái)風(fēng)機(jī)所對應(yīng)的佳靈裝置的角度為8~11°。通過對佳靈裝置角度的調(diào)整，可以提升冷風(fēng)在斯太爾摩冷卻線的橫向分布均勻性，根據(jù)斯太爾摩冷卻線上不同區(qū)域盤條的相變特點(diǎn)對風(fēng)機(jī)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整，從而對冷卻速度進(jìn)行控制，進(jìn)而提高盤條的組織性能均勻性。

50、作為本技術(shù)一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述斯太爾摩控冷工序中，風(fēng)機(jī)的最大風(fēng)量為28萬m3/h，控制第1~4臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為30~100%，第7~8臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為20~30%。如此，可以合理地控制盤條在相變前中后期的冷速，進(jìn)而提高盤條的組織均勻性，提高拉拔性能，降低網(wǎng)狀碳化物和馬氏體等異常組織的產(chǎn)生。