一种新能源汽车充电桩引线用高电导率用钢及生产方法与流程

1.本发明涉及电缆用钢及生产方法，具体属于一种新能源汽车充电桩引线用高电导率用钢及生产方法。


背景技术：

2.电缆用钢，俗称铜包钢，主要用途经一系列工艺制成铜包钢线，在通讯电讯中，铜包钢线融合了钢的抗拉强度及韧性(为纯铜线的2倍)、铜的导电性能及高频特性，质量轻(比纯铜线轻12％)，无蠕变，经受得起风雪冰雹的袭击，经得起大跨度、盐雾和易腐蚀环境，所以能减少传输信息的畸变、失真，提高了传输质量。并且具有节约铜材、降低成本的优点，是纯铜线产品的替代品，为此被广泛应用于平行双芯电话用户通信的芯线，各种电子元器件的接插件，军用被复线芯线，电力传输和电话线路的架空线，电气化铁路、电气化轻轨接触网架空线，电力电缆的编织屏蔽线，铜包钢铰线承力索及吊弦，电力工业接地棒等方面。
3.由于电缆用钢轧制的特殊性，其c含量要求极低，且其他元素也要求低，这就会使现轧制过程中轧制产生的热低，不能弥补过程中温降，且冷却较快，易使尾部温度容易进入两相区，进而会导致晶粒长大不均匀，大小晶粒极差大于2级而发生混晶，从而导致用户在拉拔过程中钢丝表面存在凸凹不平的缺陷。
4.目前市场上在本领域所用的电缆用钢，存在的主要问题是导电率不高，即其导电率不超过16.8％，相同规格镀铜下，传输效率满足不了用户需求，如果要达到或者更高的要求则要增加一定的镀铜量以及拉拔量，则要增加生产成本，如经检索的：
5.中国专利申请号为cn201711084878.8的专利文献，公开了《一种铜包钢复合屏蔽线用钢线材及其生产方法》，所述钢线材化学成分及质量百分含量为c≤0.010％，si≤0.010％，mn≤0.07％，p≤0.010％，s≤0.010％，al≤0.004％，ti≤0.003％，b:0.0060～0.0120％，余量为fe和不可避免的杂质。所述生产方法包括钢坯冶炼、钢坯加热、线材轧制和线材冷却工序；加热工序采用连铸坯加热和热轧坯二次加热方式，加热炉温度为1150
±
10℃；线材冷却工序采用缓冷工艺。其虽然可以实现拉拔至0.08mm不断丝，导电率可达16.3％以上，其最高在16.8％，但其由于吐丝温度太高，表面形成的氧化铁皮太厚，导致后面剥离时剥离不干净而会在细拉时产生断丝现象，且由于没有任何控冷手段，盘条搭接点温度会相对于其它地方有过高的温度而使盘条整圈均匀性不好，晶粒度容易小于4级而引起混晶，同时其导电率也没有超过16.8％。
6.中国专利申请号为cn201710489758.x的文献，公开了《一种半硬态电缆钢及生产方法》，其该半硬态电缆钢化学成分的质量百分比为：c≤0.02％、si≤0.02％、mn：0.05～0.1％、p≤0.020％、s≤0.015％、als：0.005～0.01％，其余为fe和不可避免的杂质，且上述元素满足cu+ni+cr+mo≤0.030％，mn/s≥10；其生产方法包括：铁水脱硫、转炉冶炼、吹氩、rh炉处理、连铸、方坯加热、高线轧制、斯太尔摩控冷的步骤。该文献虽制得的产品的抗拉强度可达到560～750mpa，且其导电率在16.2％以上，具有良好的拉拔性能；且其生产方法通过机械除鳞，免除酸洗对环境的污染，且操作简单，满足生产要求，但其存在的不足：一是导
电率没有达到很高水平，即也没超过16.7％；二是其为半硬态电缆用钢，加工后强度太高，延伸率低，对于目前cp线来说，不能够满足使用要求。


技术实现要素：

7.本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种通过炼钢过程中控制b类夹杂物颗粒数目及大小，在保证抗拉强度≤310mpa，延伸率a≥40％的前提下，提高导电率至不低于17％，并能减少镀铜量的新能源汽车充电桩引线用高电导率用钢及生产方法。
8.实现上述目的的措施：
9.一种新能源汽车充电桩引线用高电导率用钢，其组分及重量百分比含量为：c：不超过0.003％，si：不超过0.02％，mn：不超过0.03％，p≦0.015％，s≦0.005％，n≦0.003％，alt不超过0.01％，cu+cr+ni+mo≦0.05％，其余为fe及不可避免的杂质。
10.优选地：c的重量百分比含量不超过0.002％。
11.优选地：si的重量百分比含量不超过0.01％。
12.优选地：mn的重量百分比含量不超过0.025％。
13.生产一种新能源汽车充电桩引线用高电导率用钢的方法，其步骤：
14.1)铁水脱硫后进行炼钢，控制钢水终点自由氧含量不超过600ppm，控制出钢温度在1630～1650℃；
16.2)进行rh真空处理，控制在真空度≤67pa，真空处理时间不低于8min，真空处理终点n含量不超过30ppm；
17.3)进行连铸，控制中包钢水温度在其液相温度线以上不低于25℃；控制铸坯拉速在
18.1.8～2.0m/min；中包氧在120～180ppm；
19.4)堆垛自然冷却至室温，其间严禁向铸坯表面浇水；
20.5)对铸坯加热，控制均热段温度在1050～1150℃，加热时间大于90min；
21.6)进行粗轧，并控制其开轧温度不低于960℃；
22.7)进行精轧，控制其开轧温度在920～950℃；
23.8)进行吐丝，控制吐丝温度在900～920℃；
24.9)进行保温，其间控制：0#辊道运行速度在12～15m/min，其余辊道运行速度均按照
25.各自前一辊道速度的1.21倍递增；保温盖处于全部关闭状态；
26.10)待用。
27.优选地：粗轧开轧温度在977～1033℃。
28.优选地：精轧开轧温度在926～942℃。
29.本发明中各原料及主要工艺的作用及机理
30.c：c在钢中起固溶强化的作用，提高钢材的强度。但c含量过高会降低钢材的韧性，
31.且从导电性能的角度看，碳的含量不能过高，因此本发明将c控制在0.003％的范围。
32.si：si在钢中起固溶强化作用，同时具有脱氧作用。且从导电性能的角度看，的含量不能
33.过高，因此，本发明将si控制在0.02％的范围内。
34.mn：mn在钢中起固溶强化的作用,可以细化晶粒，提高强度，同时具有良好的脱氧作用,也可以和s形成mns，消除s的有害作用，改善钢的加工性能，且从导电性能的角度看，晶粒细小对导电率是有害的，因此为了兼顾强度、导电率，mn的含量不能超过0.03％。
35.p：p为钢中的杂质元素，p会在钢种析出fe3p，增加钢的冷脆性，同时p易在结晶过程中产生偏析，影响产品的韧性，因此，本发明中p含量越低越好，控制范围为p≦0.015％；
36.s：s为钢中的杂质元素，s易与fe形成fes，fes熔点低，在900℃加热时熔解形成裂纹，增加钢的热脆性，因此，本发明中s含量越低越好，控制范围为s≦0.005％。
37.n：n是一种间隙原子，在钢中起固溶强化的作用，对钢的导电率和塑性有一定的影响，会增加应变时效性，控制范围为n≦0.005％
38.alt：al是用于脱氧，降低钢的氧含量，但al有细化晶粒的作用，与n形成细小的难熔化台物，对盘条的导电率不利，同时容易在水口结瘤，塞棒堵，导致生产不顺行，增加生产成本，或结瘤脱落后，容易形成大颗粒夹杂，后期拉拔时导致盘条断裂。因此，本发明将al控制不超过0.01％。
39.cu+cr+ni+mo：作为一种残余元素，在钢中起固溶强化的作用，对钢的导电率和塑性有一定的影响，含量越多，晶格畸变越厉害，导电率越差，控制范围为≦0.03％
40.本发明之所以控制钢水终点自由氧含量不超过600ppm，是由于防止钢水过氧化，后期少添加脱氧剂al的量，从而减少al2o3夹杂，防止塞棒结瘤导致浇铸困难。
41.本发明之所以控制在真空压力≤67pa的处理时间不低于8min，且处理结束时rh炉n不高于30ppm，是由于低的真空值下游足够的循环时间保证夹杂物上浮，同时降低钢水中的n含量，在连铸时钢水吸n后仍能保证n不超标，从而减少n的应变时效。
42.本发明之所以控制中包钢水温度在其钢种液相温度线上不低于25℃，控制铸坯拉速在1.8～2.0m/min；是由于在相对较高的过热度，可有利于铸坯柱状晶的生长，后期配合加热工艺时，可以有效提高晶粒的大小、形状以及方向，从而显著提高导电率。
43.本发明之所以控制精轧开轧温度在920～950℃，优选地精轧开轧温度在930～945℃，吐丝在900～920℃，使得最后一个道次之前的轧制过程都在单相的奥氏体区，最后一道次在两相区轧制，部分区域存在不完全再结晶，存在具有方向性的晶粒，长宽比大于4，有利于电导率的提高。
44.本发明之所以控制：0#辊道运行速度在12～15m/min，自0#辊道后，其它辊道运行速度均为前一辊道速度的1.21倍递增；保温盖处于全部关闭状态，是为保证晶粒有足够的时间长大至4-6级，同时集卷温度又不会超过700℃，过高的温度会引起乱线。
45.本发明由于控制均热温度1150℃以上，吐丝在900～920℃，一是使得最后一个道次之前的轧制过程都在单相的奥氏体区，最后一道次在两相区轧制，部分区域存在不完全再结晶，存在具有方向性的晶粒，长宽比大于4，有利于电导率的提高；二是可以利于晶粒长大，晶界减少，晶界对电子波的阻碍作用减少，降低了散射能力，晶粒长大的过程也是晶粒中杂质随晶界迁移，并停留在晶界上，使单个晶粒净化，从而减少晶粒对电子波的阻碍，提高电导率，三较粗大的晶粒能够降低钢的强度，从而使得加工过程中不会快速。本发明对电缆用钢电导率的提高程度获得了意想不到的效果。
46.本发明与现有技术相比，在保证抗拉强度≤310mpa，延伸率a≥40％前提下，导电
率≥17％，并能减少镀铜量，满足高导电率用户要求的新能源汽车充电桩引线用高电导率用钢及生产方法。
附图说明
47.图1为本发明的典型金相组织图。
具体实施方式
48.下面对本发明予以详细描述：
49.表1为本发明各实施例的化学成分列表；
50.表2为本发明各实施例的主要工艺参数列表；
51.表3为本发明各实施例性能检测情况列表。
52.本发明各实施例按照以下步骤生产
53.1)铁水脱硫后进行炼钢，控制钢水终点自由氧含量不超过600ppm，控制出钢温度在1630～1650℃；
55.2)进行rh真空处理，控制在真空度≤67pa，真空处理时间不低于8min，真空处理终点n含量不超过30ppm；
56.3)进行连铸，控制中包钢水温度在其液相温度线以上不低于25℃；控制铸坯拉速在
57.1.8～2.0m/min；中包氧在120～180ppm；
58.4)堆垛自然冷却至室温，其间严禁向铸坯表面浇水；
59.5)对铸坯加热，控制均热段温度在1050～1150℃，加热时间大于90min；
60.6)进行粗轧，并控制其开轧温度不低于960℃；
61.7)进行精轧，控制其开轧温度在920～950℃；
62.8)进行吐丝，控制吐丝温度在900～920℃；
63.9)进行保温，其间控制：0#辊道运行速度在12～15m/min，其余辊道运行速度均按照
64.各自前一辊道速度的1.21倍递增；保温盖处于全部关闭状态；
65.10)待用。
66.表1本发明各实施例及对比例的化学成分(wt％)
67.[0068][0069]
表2本发明各实施例及对比例的工艺参数
[0070][0071]
表2本发明各实施例及对比例的工艺参数
[0072]
[0073][0074]
续表2
[0075][0076]
说明：各实施例的辊道均有13道，其自1#辊道开始，其它辊道运行速度均为各自前一辊道速度的1.21倍递增设定即可。
[0077]
表3本发明各实施例及对比例的盘条性能及应用对比
[0078][0079]
从表3可以看出，按照本发明步骤生产的盘条导电率都在17％以上，比对比实施例平均高0.5％，可以少镀铜从而节约成本。
[0080]
本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。

技术特征：
1.一种新能源汽车充电桩引线用高电导率用钢，其组分及重量百分比含量为：c：不超过0.003％，si：不超过0.02％，mn：不超过0.03％，p≦0.015％，s≦0.005％，n≦0.003％，alt不超过0.01％，cu+cr+ni+mo≦0.05％，其余为fe及不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的一种新能源汽车充电桩引线用高电导率用钢，其特征在于：c的重量百分比含量不超过0.002％。3.如权利要求1所述的一种新能源汽车充电桩引线用高电导率用钢，其特征在于：si的重量百分比含量不超过0.01％。4.如权利要求1所述的一种新能源汽车充电桩引线用高电导率用钢，其特征在于：mn的重量百分比含量不超过0.025％。5.如权利要求1所述的一种新能源汽车充电桩引线用高电导率用钢的生产方法，其步骤：1)铁水脱硫后进行炼钢，控制钢水终点自由氧含量不超过600ppm，控制出钢温度在1630～1650℃；2)进行rh真空处理，控制在真空度≤67pa，真空处理时间不低于8min，真空处理终点n含量不超过30ppm；3)进行连铸，控制中包钢水温度在其液相温度线以上不低于25℃；控制铸坯拉速在1.8～2.0m/min；中包氧在120～180ppm；4)堆垛自然冷却至室温，其间严禁向铸坯表面浇水；5)对铸坯加热，控制均热段温度在1050～1150℃，加热时间大于90min；6)进行粗轧，并控制其开轧温度不低于960℃；7)进行精轧，控制其开轧温度在920～950℃；8)进行吐丝，控制吐丝温度在900～920℃；9)进行保温，其间控制：0#辊道运行速度在12～15m/min，其余辊道运行速度均按照各自前一辊道速度的1.21倍递增；保温盖处于全部关闭状态；10)待用。6.权利要求5述的一种新能源汽车充电桩引线用高电导率用钢的生产方法，其特征在于：粗轧开轧温度在977～1033℃。7.权利要求5述的一种新能源汽车充电桩引线用高电导率用钢的生产方法，其特征在于：精轧开轧温度在926～942℃。

技术总结
一种新能源汽车充电桩引线用高电导率用钢，其组分及wt％为：C：不超过0.003％，Si：不超过0.02％，Mn：不超过0.03％，P≦0.015％，S≦0.005％，N≦0.003％，AlT不超过0.01％，Cu+Cr+Ni+Mo≦0.05％；生产步骤：铁水脱硫后炼钢；RH真空处理；连铸；堆垛自然冷却至室温；对铸坯加热；粗轧；精轧；吐丝；保温；待用。本发明在保证抗拉强度≤310MPa，延伸率A≥40％前提下，使导电率≥17％，并能减少镀铜量使生产成本降低，满足高导电率用户要求。满足高导电率用户要求。满足高导电率用户要求。


技术研发人员：徐志东 廖扬标 张向亮
受保护的技术使用者：武汉钢铁有限公司
技术研发日：2023.02.27
技术公布日：2023/7/21