CN103643146A - 一种铬钼低合金预应力铝包钢丝的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铬钼低合金预应力铝包钢丝的制造方法，以铬镍钼合金结构钢为坯料，所述铬镍钼合金结构钢包括以下质量百分比的各组分：碳：0.28%-0.38%，硅：0-0.35%，锰：0-0.90%，铬：0.80%-1.50%，镍：3.00%-4.00%，钼：0.40%-0.60%，磷：0-0.015%，硫：0-0.015%，氢：0-2.0ppm，钒：0.10-0.20%，钛：0-0.025%，铜：0-0.20%，铝：0-0.05%，0-0.50%残余元素，其余为Fe；本发明所设计的一种铬钼低合金预应力铝包钢丝的制造方法能够大大提高钢丝的强度与韧性，增强钢丝耐腐蚀度、延长其使用寿命。

Description

一种铬钼低合金预应力铝包钢丝的制造方法

技术领域

本发明涉及一种铬钼低合金预应力铝包钢丝的制造方法。

背景技术

预应力钢丝属于双金属符合材料，主要用于桥梁缆索制造，现有技术中使用的往往是光滑面的预应力钢绞线，存在严重的腐蚀与使用寿命短的问题。

同时，钢材原料成分中碳和氮元素的原子活性较低，各原子形成的气团不能与位错形成强烈的相互作用，外界无需提供较大的应力就能开动位错，从而使性能很不稳定，同时钢绞线中氢含量在2.0ppm 以上，钢绞线容易产生裂纹从而诱发氢致裂纹及氢致延迟滞后裂纹。

现有技术中一般只采用单一的淬火方式，这样就不能防止了锻件的淬火开裂和内裂，同时碳化物不能进一步充分溶解，无法均匀扩散，从而不能避免碳化物在晶间的析出造成晶间腐蚀和点蚀超标，影响了前面冶炼后热处理工艺产生的技术效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种能够大大提高钢丝的强度与韧性，增强钢丝耐腐蚀度、延长其使用寿命的铬钼低合金预应力铝包钢丝的制造方法。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种铬钼低合金预应力铝包钢丝的制造方法，包括以下具体步骤：

步骤（1）：以铬镍钼合金结构钢为坯料，铬镍钼合金结构钢包括以下质量百分比的各组分：碳：0.28%-0.38%，硅：0-0.35%，锰：0-0.90%，铬：0.80%-1.50%，镍：3.00%-4.00%，钼：0.40%-0.60%，磷：0-0.015%，硫：0-0.015%，氢：0-2.0ppm，钒：0.10-0.20%，钛：0-0.025%，铜：0-0.20%，铝：0-0.05%，0-0.50%残余元素，其余为Fe；

将上述坯料冶炼并精轧到需要尺寸的钢丝坯料，冶炼温度为800℃-850℃；

步骤（2）：对步骤（1）得到的钢丝坯料进行扩氢热处理；

步骤（3）：对步骤（2）得到的钢丝坯料经机械去磷设备去除热轧氧化皮，然后依次进入清洗槽、酸洗槽及磷化设备分别进行清洗、酸洗及磷化处理，最后进入烘干设备烘干，得到预处理线材；

步骤（4）：对步骤（3）中得到的预处理线材依次进行正火处理，并将正火处理后的预处理线材进入连续挤压包覆机的一端，并从连续挤压包覆机的另一端伸入电工铝杆，连续挤压包覆机挤压电工铝杆，并将挤压出的铝包覆在预处理线材的表面；

步骤（5）：对步骤（4）中得到的铝包预处理线材依次进行淬火处理与干燥处理，并层卷包装，检验入库。

本发明进一步限定的技术方案是：

进一步的，前述的铬钼低合金预应力铝包钢丝的制造方法，铬镍钼合金结构钢包括以下质量百分比的各组分：碳：0.28%，硅：0%，锰：0%，铬：0.80%，镍：3.00%，钼：0.40%，磷：0%，硫：0%，氢：1.0ppm，钒：0.10%，钛：0%，铜：0%，铝：0%，0%残余元素，其余为Fe。

前述的铬钼低合金预应力铝包钢丝的制造方法，铬镍钼合金结构钢包括以下质量百分比的各组分：碳：0.38%，硅：0.35%，锰：0.90%，铬：1.50%，镍：4.00%，钼：0.60%，磷：0.015%，硫：0.015%，氢：2.0ppm，钒：0.20%，钛：0.025%，铜：0.20%，铝：0.05%，0-0.50%残余元素，其余为Fe。

前述的铬钼低合金预应力铝包钢丝的制造方法，步骤（2）中的扩氢热处理具体包括：将步骤（1）得到的钢丝坯料进炉加热至880±10℃并保温360分钟，空冷至300±10℃保温180分钟，然后再加热至600±15℃保温650分钟，炉冷至360±20℃出炉空冷。

前述的铬钼低合金预应力铝包钢丝的制造方法，步骤（4）中正火处理加热温度为885℃，连续挤压包覆机在包覆过程中其膜内的温度为480℃-500℃，压力为70-80Mpa，包覆速度为100-160米/分钟。

前述的铬钼低合金预应力铝包钢丝的制造方法，淬火工序具体包括：

第一冷却工序：采用水冷以24-26℃/s的冷却速率将预处理线材水冷至650-750℃；

第二冷却工序：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1.5-3℃/s的冷却速率将钢筋水冷至420-460℃，然后空冷至290-320℃，再采用水冷以2.5-4℃/s的冷却速率将钢筋水冷至180-200℃，最后空冷至室温。

本发明的有益效果是：

本发明以铬镍钼合金结构钢为坯料，可提高钢的韧性、弹性、耐磨性及抗击性能，并使钢质紧密，并且钢中的钒非常稳定，不易被盐酸、硫酸所分解，加入钒后的钢淬透性好，可使钢件整个截面获得均匀一致的力学性能以及可选用钢件淬火应力小的淬火剂，以减少变形和开裂； 

本发明中加入了镍元素，可以提高刚的强度和韧性，提高钢的淬透性，可以改变钢的一些物理性能，并且提高钢的抗腐蚀能力，从而可以提高C和N元素的原子活性，使各原子形成的气团能与位错形成强烈的相互作用，钉扎位错，产生屈服平台，使得需要外界提供较大的应力才能开动位错；

本发明中的扩氢热处理，保证坯料氢含量在2.0ppm以下的前提下，进一步降低氢的含量，防止坯料产生白点裂纹和热处理应力诱发氢致裂纹及氢致延迟滞后裂纹；

本发明回火后采用水冷与空冷结合，依次为：水冷-空冷-水冷-空冷，这样，通过回火后的冷却控制，可以使碳化物进一步充分溶解，均匀扩散，避免了碳化物在晶间的析出造成晶间腐蚀和点蚀超标，保证了材料的铁素体含量在30%左右，可以进一步使材料固溶充分，避免了热处理方式加热不均，固溶不均带来的腐蚀速率超标和硬度超标，巩固了前面冶炼后热处理工艺产生的技术效果；

本发明在钢丝的表面覆盖了一层高纯铝，绞和和稳定化处理后形成成品钢绞线，不仅具有高强度，低松弛的特点，同时大大的提高了钢绞线的耐腐蚀性能，延长了产品的使用寿命。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种铬钼低合金预应力铝包钢丝的制造方法，包括以下具体步骤：

步骤（1）：以铬镍钼合金结构钢为坯料，铬镍钼合金结构钢包括以下质量百分比的各组分：碳：0.28%，硅：0%，锰：0%，铬：0.80%，镍：3.00%，钼：0.40%，磷：0%，硫：0%，氢：1.0ppm，钒：0.10%，钛：0%，铜：0%，铝：0%，0%残余元素，其余为Fe；

将上述坯料冶炼并精轧到需要尺寸的钢丝坯料，冶炼温度为800℃；

步骤（2）：对步骤（1）得到的钢丝坯料进行扩氢热处理，具体包括：将步骤（1）得到的钢丝坯料进炉加热至870℃并保温360分钟，空冷至290℃保温180分钟，然后再加热至585℃保温650分钟，炉冷至340℃出炉空冷；

步骤（3）：对步骤（2）得到的钢丝坯料经机械去磷设备去除热轧氧化皮，然后依次进入清洗槽、酸洗槽及磷化设备分别进行清洗、酸洗及磷化处理，最后进入烘干设备烘干，得到预处理线材；

步骤（4）：对步骤（3）中得到的预处理线材依次进行正火处理，并将正火处理后的预处理线材进入连续挤压包覆机的一端，并从连续挤压包覆机的另一端伸入电工铝杆，连续挤压包覆机挤压电工铝杆，并将挤压出的铝包覆在预处理线材的表面，正火处理加热温度为885℃，连续挤压包覆机在包覆过程中其膜内的温度为500℃，压力为80Mpa，包覆速度为160米/分钟；

步骤（5）：对步骤（4）中得到的铝包预处理线材依次进行淬火处理与干燥处理，并层卷包装，检验入库，淬火工序具体包括：

第一冷却工序：采用水冷以24℃/s的冷却速率将预处理线材水冷至650℃；

第二冷却工序：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1.5℃/s的冷却速率将钢筋水冷至420℃，然后空冷至290℃，再采用水冷以2.5℃/s的冷却速率将钢筋水冷至180℃，最后空冷至室温。

第二冷却工序：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1.5℃/s的冷却速率将钢筋水冷至420℃，然后空冷至290℃，再采用水冷以2.5℃/s的冷却速率将钢筋水冷至180℃，最后空冷至室温。

实施例2

本实施例提供了一种铬钼低合金预应力铝包钢丝的制造方法，包括以下具体步骤：

步骤（1）：以铬镍钼合金结构钢为坯料，铬镍钼合金结构钢包括以下质量百分比的各组分：碳：0.38%，硅：0.35%，锰：0.90%，铬：1.50%，镍：4.00%，钼：0.60%，磷：0.015%，硫：0.015%，氢：2.0ppm，钒：0.20%，钛：0.025%，铜：0.20%，铝：0.05%，0-0.50%残余元素，其余为Fe；

将上述坯料冶炼并精轧到需要尺寸的钢丝坯料，冶炼温度为850℃；

步骤（2）：对步骤（1）得到的钢丝坯料进行扩氢热处理，具体包括：将步骤（1）得到的钢丝坯料进炉加热至890℃并保温360分钟，空冷至310℃保温180分钟，然后再加热至615℃保温650分钟，炉冷至380℃出炉空冷；

步骤（3）：对步骤（2）得到的钢丝坯料经机械去磷设备去除热轧氧化皮，然后依次进入清洗槽、酸洗槽及磷化设备分别进行清洗、酸洗及磷化处理，最后进入烘干设备烘干，得到预处理线材；

步骤（4）：对步骤（3）中得到的预处理线材依次进行正火处理，并将正火处理后的预处理线材进入连续挤压包覆机的一端，并从连续挤压包覆机的另一端伸入电工铝杆，连续挤压包覆机挤压电工铝杆，并将挤压出的铝包覆在预处理线材的表面，正火处理加热温度为885℃，连续挤压包覆机在包覆过程中其膜内的温度为480℃，压力为70Mpa，包覆速度为100米/分钟；

步骤（5）：对步骤（4）中得到的铝包预处理线材依次进行淬火处理与干燥处理，淬火工序具体包括：

第一冷却工序：采用水冷以26℃/s的冷却速率将预处理线材水冷至750℃；

第二冷却工序：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以3℃/s的冷却速率将钢筋水冷至460℃，然后空冷至320℃，再采用水冷以4℃/s的冷却速率将钢筋水冷至200℃，最后空冷至室温，并层卷包装，检验入库。

实施例3

本实施例提供了一种铬钼低合金预应力铝包钢丝的制造方法，包括以下具体步骤：

步骤（1）：以铬镍钼合金结构钢为坯料，铬镍钼合金结构钢包括以下质量百分比的各组分：0.3%碳，0.3%硅，0.80%锰，1.20%铬，3.50%镍，0.50%钼，0.01%磷，0.01%硫，1.0ppm氢，0.15%钒，0.02%钛，0.15%铜，0.03%铝，0-0.50%残余元素，其余为Fe；

将上述坯料冶炼并精轧到需要尺寸的钢丝坯料，冶炼温度为825℃；

步骤（2）：对步骤（1）得到的钢丝坯料进行扩氢热处理，具体包括：将步骤（1）得到的钢丝坯料进炉加热至880℃并保温360分钟，空冷至300℃保温180分钟，然后再加热至600℃保温650分钟，炉冷至360℃出炉空冷；

步骤（3）：对步骤（2）得到的钢丝坯料经机械去磷设备去除热轧氧化皮，然后依次进入清洗槽、酸洗槽及磷化设备分别进行清洗、酸洗及磷化处理，最后进入烘干设备烘干，得到预处理线材；

步骤（4）：对步骤（3）中得到的预处理线材依次进行正火处理，并将正火处理后的预处理线材进入连续挤压包覆机的一端，并从连续挤压包覆机的另一端伸入电工铝杆，连续挤压包覆机挤压电工铝杆，并将挤压出的铝包覆在预处理线材的表面，正火处理加热温度为885℃，连续挤压包覆机在包覆过程中其膜内的温度为490℃，压力为75Mpa，包覆速度为120米/分钟；

步骤（5）：对步骤（4）中得到的铝包预处理线材依次进行淬火处理与干燥处理，淬火工序具体包括：

第一冷却工序：采用水冷以25℃/s的冷却速率将预处理线材水冷至700℃；

第二冷却工序：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以2℃/s的冷却速率将钢筋水冷至450℃，然后空冷至300℃，再采用水冷以3℃/s的冷却速率将钢筋水冷至190℃，最后空冷至室温，并层卷包装，检验入库。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种铬钼低合金预应力铝包钢丝的制造方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

步骤（1）：以铬镍钼合金结构钢为坯料，所述铬镍钼合金结构钢包括以下质量百分比的各组分：碳：0.28%-0.38%，硅：0-0.35%，锰：0-0.90%，铬：0.80%-1.50%，镍：3.00%-4.00%，钼：0.40%-0.60%，磷：0-0.015%，硫：0-0.015%，氢：0-2.0ppm，钒：0.10-0.20%，钛：0-0.025%，铜：0-0.20%，铝：0-0.05%，0-0.50%残余元素，其余为Fe；

将上述坯料冶炼并精轧到需要尺寸的钢丝坯料，所述冶炼温度为800℃-850℃；

步骤（2）：对步骤（1）得到的钢丝坯料进行扩氢热处理；

步骤（3）：对步骤（2）得到的钢丝坯料经机械去磷设备去除热轧氧化皮，然后依次进入清洗槽、酸洗槽及磷化设备分别进行清洗、酸洗及磷化处理，最后进入烘干设备烘干，得到预处理线材；

步骤（4）：对步骤（3）中得到的预处理线材依次进行正火处理，并将正火处理后的预处理线材进入连续挤压包覆机的一端，并从所述连续挤压包覆机的另一端伸入电工铝杆，连续挤压包覆机挤压电工铝杆，并将挤压出的铝包覆在预处理线材的表面；

步骤（5）：对步骤（4）中得到的铝包预处理线材依次进行淬火处理与干燥处理，并层卷包装，检验入库。

2.根据权利要求1所述的铬钼低合金预应力铝包钢丝的制造方法，其特征在于：

所述铬镍钼合金结构钢包括以下质量百分比的各组分：碳：0.28%，硅：0%，锰：0%，铬：0.80%，镍：3.00%，钼：0.40%，磷：0%，硫：0%，氢：1.0ppm，钒：0.10%，钛：0%，铜：0%，铝：0%，0%残余元素，其余为Fe。

3.根据权利要求1所述的铬钼低合金预应力铝包钢丝的制造方法，其特征在于：

所述铬镍钼合金结构钢包括以下质量百分比的各组分：碳：0.38%、硅：0.35%、锰：0.90%、铬：1.50%，镍：4.00%，钼：0.60%，磷：0.015%，硫：0.015%，氢：2.0ppm，钒：0.20%，钛：0.025%，铜：0.20%，铝：0.05%，0-0.50%残余元素，其余为Fe。

4.根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的铬钼低合金预应力铝包钢丝的制造方法，其特征在于，步骤（2）中的扩氢热处理具体包括：将步骤（1）得到的钢丝坯料进炉加热至880±10℃并保温360分钟，空冷至300±10℃保温180分钟，然后再加热至600±15℃保温650分钟，炉冷至360±20℃出炉空冷。

5.根据权利要求1所述的铬钼低合金预应力铝包钢丝的制造方法，其特征在于，步骤（4）中所述正火处理加热温度为885℃，连续挤压包覆机在包覆过程中其膜内的温度为480℃-500℃，压力为70-80Mpa，包覆速度为100-160米/分钟。

6.根据权利要求1所述铬钼低合金预应力铝包钢丝的制造方法，其特征在于，所述淬火工序具体包括：

第一冷却工序：采用水冷以24-26℃/s的冷却速率将预处理线材水冷至650-750℃；

第二冷却工序：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1.5-3℃/s的冷却速率将钢筋水冷至420-460℃，然后空冷至290-320℃，再采用水冷以2.5-4℃/s的冷却速率将钢筋水冷至180-200℃，最后空冷至室温。