本技術屬于鋼鐵冶煉，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：

1、金剛線是光伏硅片制造環(huán)節(jié)的重要耗材，主要應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用最多的一種。

2、硅片的切割質量、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。為了減少切割時光伏硅片的損耗，高碳鋼絲金剛線不斷朝著直徑更細、強度更高的方向發(fā)展，以滿足日益提高的市場需求。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決如上技術問題的至少其一，本技術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、為實現(xiàn)上述目的之一，本技術一實施方式提供了一種5200mpa級鋼絲用熱軋盤條，所述盤條的化學成分以質量百分比計包括：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，并控制雜質元素的含量為：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、抗拉強度≥5200mpa的鋼絲的生產(chǎn)用母材，并且在所述盤條進一步拉拔制備鋼絲的過程中可實現(xiàn)不斷絲的里程數(shù)≥300km。

4、其中，c是鋼中重要的組成元素，能顯著提高鋼材強度，c含量還可影響鋼材的組織結構；在常見的鋼材組織中，共析組織具有強度高、加工硬化率高等特點，因而共析鋼特別適合高強鋼絲制品；然而，c含量過高會導致鋼材中形成先共析網(wǎng)狀滲碳體組織，該組織會破壞共析組織的連續(xù)性，導致拉絲加工過程中形成微裂紋，甚至造成斷絲。本技術中提高了避免出現(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度，起到固溶強化的作用，進而提高最終制備的鋼絲的強度，還可降低鋼中氧含量；但si含量過高會降低鋼材的塑性，加劇鋼坯脫碳傾向，不利于盤條的表面質量控制；本技術中si含量限定為0.45~0.65%。

6、mn屬于碳化物形成元素，可起到固溶強化的作用，提高盤條強度，還可與有害元素s結合，降低熱脆性；但mn含量過高會導致鋼材的淬透性增強，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；本技術中mn含量限定為0.20~0.40%。

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

8、ni能夠顯著提升珠光體強度，但是ni含量過高時，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。本技術中ni含量限定為0.05~0.30%。

9、al在本技術中屬于有害元素，al容易和鋼中的o結合形成al2o3夾雜物，al2o3尺寸大、易團聚、熔點高、塑性差，是導致細鋼絲斷絲的主要原因之一。本技術中限定al含量≤0.002%。

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

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

12、綜上所述，本技術通過控制各化學成分及其質量百分比，來控制盤條的尺寸、強度以及純凈度，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，以利于制備高強度的鋼絲，使盤條具有成分偏析小、組織均勻的優(yōu)點；通過si、mn的固溶強化作用以及cr、ni細化珠光體組織，提高盤條強度，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有害雜質元素，可以減少對盤條的性能損傷。

13、作為本技術一實施方式的進一步改進，所述盤條的直徑為5.0~5.5mm，抗拉強度為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，所述盤條可進一步拉拔制備直徑為0.03~0.045mm、抗拉強度≥5200mpa的鋼絲，且可以降低所述盤條在拉拔時內(nèi)部的損傷，減少拉拔時的模具損耗，且在拉拔過程中不斷絲里程數(shù)≥300km，提高了拉拔良率。

16、作為本技術一實施方式的進一步改進，所述盤條中，夾雜物的數(shù)量密度≤5個/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)部質量和組織，拉拔性能優(yōu)異。

20、為實現(xiàn)上述目的之一，本技術一實施方式提供了一種5200mpa級鋼絲，所述鋼絲由前述熱軋盤條為母材制備而成。

21、作為本技術一實施方式的進一步改進，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、通過對所述盤條進行粗拉-中拉-精拉，并在每次拉拔后進行熱處理，結合對熱處理中的加熱溫度和鹽浴處理溫度，進一步在精拉后進行鍍銅和水箱拉絲，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、作為本技術一實施方式的進一步改進，所述鋼絲的直徑為0.03~0.045mm，抗拉強度≥5200mpa。該鋼絲不僅直徑小，而且具有極高的強度，抗拉強度級別達到了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，可以提高硅片切割質量，降低切削損耗。

28、為實現(xiàn)上述目的之一，本技術一實施方式提供了一種5200mpa級鋼絲用熱軋盤條的生產(chǎn)方法，所述盤條的化學成分以質量百分比計包括：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，并控制雜質元素的含量為：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，在真空感應熔煉爐中熔化爐料，進行精煉并調控鋼液中的化學成分和夾雜物，出鋼澆注得到鋼錠；

31、重熔，將鋼錠作為自耗電極棒進行真空自耗結晶再重熔，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℃時進行冷卻，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行粗軋、中軋、預精軋、精軋、減定徑軋制，得到盤條，加熱時控制小方坯的表面與芯部的溫差≤10℃，軋制時控制軋件扭轉角度≤20°，對粗軋前四架軋機的軋輥進行水冷，以控制坯料的角部溫度為1050~1100℃，精軋的開軋溫度為920~950℃，減定徑軋制時的軋制溫度為860~880℃；

35、斯太爾摩控冷，開啟第1~4臺風機和第7~8臺風機，其余風機關閉，關閉第5~6臺風機對應的保溫罩，其余保溫罩開啟，采用佳靈裝置調節(jié)第1~4臺風機所對應的輥道上盤條搭接點處風速為非搭接點處風速的1.5~2.0倍，調節(jié)第5~8臺風機所對應的輥道上盤條搭接點處風速為非搭接點處風速的1.2~1.6倍。

36、在本技術中，在前述化學成分設計方案的基礎上，通過生產(chǎn)方法的改進，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；結合si、mn、cr、ni的強化作用以及重熔、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；通過限制雜質元素al、ti含量上限，結合真空熔煉和重熔工序，可以實現(xiàn)對盤條化學成分的精確控制，減少al2o3夾雜物和ti與c、n形成的大尺寸夾雜物，實現(xiàn)對夾雜物的成分和結晶方向的控制，提高其純凈度，避免形成微裂紋，并進一步控制盤條無中心偏析；結合斯太爾摩控冷工序中對風機、保溫罩、風速的控制，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，保證其具有高強度、優(yōu)異的拉拔性能以及高純凈度，進而確保其拉拔制備出的鋼絲具有超小直徑、超高抗拉強度、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。

37、作為本技術一實施方式的進一步改進，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、硅鐵進行成分調整，至目標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元素含量≤0.04%，從而減少真空熔煉過程中雜質元素的帶入，降低最終制備的盤條中的雜質元素含量。

39、作為本技術一實施方式的進一步改進，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，進而減少鋼液中的夾雜物，提升鋼液的純凈度。

40、作為本技術一實施方式的進一步改進，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，通過調控sio2和cao的比例，以將夾雜物調整至適合變形的塑性夾雜物區(qū)間。

41、作為本技術一實施方式的進一步改進，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，進一步提升鋼液的純凈度。

42、作為本技術一實施方式的進一步改進，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晶質量和表面質量，且重熔錠中無縮孔、疏松、偏析等凝固缺陷，重熔錠表面光潔，進而保證最終所制備的盤條具有高強度、優(yōu)異的韌性和拉拔性能。

43、作為本技術一實施方式的進一步改進，所述開坯工序中，對所得重熔錠進行6道次往復式開坯，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、作為本技術一實施方式的進一步改進，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，修磨時控制砂輪的線速度為72~76m/s，修磨表面時砂輪壓力控制為65~78mpa，修磨角部時砂輪壓力控制為48~60mpa。坯料表面的修磨質量與砂輪顆粒度密切相關，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，進一步提升修磨后坯料表面的質量。

45、作為本技術一實施方式的進一步改進，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/m，以減少最終制備的盤條的表面缺陷，降低拉拔斷絲率。

46、作為本技術一實施方式的進一步改進，所述高線軋制工序中，加熱時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、作為本技術一實施方式的進一步改進，所述高線軋制工序采用28機架軋機進行軋制，28機架軋機包括6架次粗軋機+6架次中軋機+4架次預精軋機+10架次精軋機+2架次減定徑軋機。

48、作為本技術一實施方式的進一步改進，所述高線軋制工序中，對粗軋前四架軋機的軋輥進行水冷時，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、作為本技術一實施方式的進一步改進，所述斯太爾摩控冷工序中，所述第1~4臺風機所對應的佳靈裝置的角度為10~13°，所述第5~8臺風機所對應的佳靈裝置的角度為8~11°。通過對佳靈裝置角度的調整，可以提升冷風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)域盤條的相變特點對風機風量進行調整，從而對冷卻速度進行控制，進而提高盤條的組織性能均勻性。

50、作為本技術一實施方式的進一步改進，所述斯太爾摩控冷工序中，風機的最大風量為28萬m3/h，控制第1~4臺風機的風量為30~100%，第7~8臺風機的風量為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。