CN104372249B - 一种960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋及其制备方法 - Google Patents

一种960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋及其制备方法，960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋，包含重量百分比0.35~0.40%的C、1.00~1.20%的Si、1.10~1.30%的Mn、0.20~0.40%的Cr、0.080~0.110%的V、0.020~0.040%的Mo、0.010~0.020%Nb、0.001~0.020%的S和0.001~0.025%的P，其余为Fe及不可避免的不纯物。方法包括钢坯制备、轧制、后处理步骤。本发明在保证一定的碳含量前提下，通过加入提高钢材淬透性合金元素Mo、V，采用控制轧制、冷却技术，细化奥氏体晶粒，产生沉淀强化。钢材组织晶粒细化显著，减少钢材心部的网状铁素体组织。钢材强度高，硬度变化缓慢，具有工艺力学性能稳定，预应力松弛性良好。

Description

一种960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋及其制备方法
技术领域
本发明属于金属材料加工技术领域，具体涉及一种960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋及其制备方法。
背景技术
预应力结构用高强度精轧螺纹钢筋简称精轧螺纹钢筋，它具有强度高，连接、张拉、锚固方便可靠，施工时无需进行冷拉与焊接，施工简便等优点。精轧螺纹钢广泛应用于大型水利、工业和民用建筑的连续梁和大型框架结构，公路、铁路大中跨桥梁，核电站等预应力混凝士结构和岩土锚固等工程。
精轧螺纹钢筋化学成分目前国内没有统一的成分要求，各钢厂采用V、Ti、Nb微合金强化技术进行成分控制。常规V、Ti、Nb微合金强化技术+控冷工艺生产预应力螺纹钢筋，由于表面组织为回火所素体，且心部易出现铁素体网状组织，导致表层至心部硬度变化快，产品导致性能波动大，生产强度级别较高的960MPa级预应力螺纹钢筋难度较大。因此，各生产厂不断的研制新工艺上产960MPa级预应力螺纹钢筋，提高性能合格率。由于工艺技术不同，微合金元素V、Ti、Nb加入后的强化效果存在较大差异，常规微合金强化技术+控冷工艺生产精轧螺纹钢，微合金元素的大量加入，使得生产成本较高。因此，开发一种能解决上述技术问题且生产成本较低的精轧螺纹钢筋的制备方法是非常必要的。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋；第二目的在于提供所述960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋的制备方法。
本发明的第一目的是这样实现的，包含重量百分比0.35~0.40%的C、1.00~1.20%的Si、1.10~1.30%的Mn、0.20~0.40%的Cr、0.080~0.110%的V、0.020~0.040%的Mo、0.010~0.020%Nb、0.001~0.020%的S和0.001~0.025%的P，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本发明的第二目的是这样实现的，包括钢坯制备、轧制、后处理步骤，具体包括：
A、钢坯制备：
1）铁水转炉冶炼：将化学成分C4.0~4.5wt%、Si0.25~0.50wt%、Mn0.25~0.50wt%、P0.080~0.120wt%、S≤0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的铁水、化学成分C0.20~0.30wt%、Si0.25~0.60wt%、Mn1.15~1.65wt%、P0.025~0.045wt%、S0.020~0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的废钢及化学成分C3.2~3.6wt%、Si0.30~0.60wt%、Mn0.30~0.55wt%、P0.060~0.090wt%、S0.020~0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的生铁加入LD转炉中，进行顶底复合吹炼，加入石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为30~40kg/t钢，白云石加入量为15~20kg/t钢，菱镁球加入量为4.0~6.0kg/t钢，控制终点碳含量≥0.10wt%，出钢温度为1620～1640℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为2.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为25～35NL/min；
2）钢水脱氧合金化：1）步骤钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按16.00～19.20kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按14.50～17.40kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁合金：Mn75.3wt%，C6.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按3.10～6.70kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr57.5wt%，C7.6wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.05～1.45kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V78.0wt%，N14.5wt%，C3.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.15～0.33kg/t钢的量，加入下列质量比的铌铁合金：Nb66.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.25～0.55kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁合金：Mo72.1wt%，Si1.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.50～1.90kg/t钢的量，加入下列质量比的增碳剂：C92.15wt%，S0.085wt%，灰份4.15wt%，挥发份1.64wt%，水份0.75wt%，其余为不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金及增碳剂；出钢完毕后，将钢水吊送至氩站进行精炼处理；
3）钢水LF炉精炼：将2）步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用20～30NL/min的小氩量吹氩2分钟，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；之后加入石灰3.0～5.0kg/t钢、电石0.5～0.8kg/t钢进行调渣，控制渣碱度为5.0～7.0；之后将钢水温度加热至1560～1570℃进行软吹氩处理，采用流量为20～30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩8分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；
4）钢水浇铸：在中间包钢水温度为1505~1520℃，拉速为1.8~2.0m/min，结晶器冷却水流量为120~130m3/h，二冷比水量为1.0~1.2L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为250A、运行频率为3.0HZ的条件下，将步骤3）的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯，铸坯定尺长度为11.8m，钢坯下线堆冷至300~400℃；
B、轧制：将A步骤制备得到的钢坯经吊运、翻转冷床、装炉辊道送入加热炉中经预热、加热、均热后出钢，以1.1~1.3m/s的轧制速度进行第一、二道次除磷预冷粗轧，除鳞预冷初轧后钢坯温度950~980℃进入后四道次粗轧，轧制速度1.40~2.65m/s，粗轧共轧制6个道次，共轧制30~36s；再以3.0~4.8m/s的轧制速度进行中轧，轧制6个道次，共轧制32~38s；预冷，以8.2~16.5m/s的轧制速度进行精轧，轧制2~4个道次，共轧制36~42s得到精轧钢材；
C、后处理：将B步骤轧制得到的精轧钢材快速冷却0.4~1s，冷却后由辊道快速送给至冷床，使钢上冷床的温度为520~580℃，上冷床后钢筋自然空冷，冷却至320~360℃进行剪切、打捆、收集、堆冷至室温，即获得目标物。
本发明在钢中C含量较低的前提下，通过加入微合金元素V、Nb，采用较低的精轧温度和轧后控冷工艺，增加了微合金碳化物V(C,N)、Nb(C,N)沉淀析出的驱动力，在低温铁素体区基体、晶界及位错线上析出了大量细小弥散的第二相，析出强化和细化晶粒作用显著提高，钢的强度明显提高；通过钢中加入适量提高淬透性合金元素Mo、Cr、V、Nb，采用合适的加热制度，保证Cr、Mo、V、Nb等强化元素在加热奥氏体化过程中充分固溶，采用控轧控冷技术控制相转变前后的奥氏体的晶粒尺寸和形态，抑制动态再结晶和静态再结晶过程。利用细化奥氏体晶粒，沉淀强化作用。细化了奥氏体晶粒，使钢材组织晶粒细化作用显著增强，减少了钢材芯部的网状铁素体组织。本发明专利生产的960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋具有强度高、塑韧性优异、硬度变化缓慢、具有工艺力学性能稳定，预应力松弛性良好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明所述的960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋，包含重量百分比0.35~0.40%的C、1.00~1.20%的Si、1.10~1.30%的Mn、0.20~0.40%的Cr、0.080~0.110%的V、0.020~0.040%的Mo、0.010~0.020%Nb、0.001~0.020%的S和0.001~0.025%的P，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本发明所述的960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋的制备方法，包括钢坯制备、轧制、后处理步骤，具体包括：
A、钢坯制备：
1）铁水转炉冶炼：将化学成分C4.0~4.5wt%、Si0.25~0.50wt%、Mn0.25~0.50wt%、P0.080~0.120wt%、S≤0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的铁水、化学成分C0.20~0.30wt%、Si0.25~0.60wt%、Mn1.15~1.65wt%、P0.025~0.045wt%、S0.020~0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的废钢及化学成分C3.2~3.6wt%、Si0.30~0.60wt%、Mn0.30~0.55wt%、P0.060~0.090wt%、S0.020~0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的生铁加入LD转炉中，进行顶底复合吹炼，加入石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为30~40kg/t钢，白云石加入量为15~20kg/t钢，菱镁球加入量为4.0~6.0kg/t钢，控制终点碳含量≥0.10wt%，出钢温度为1620～1640℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为2.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为25～35NL/min；
2）钢水脱氧合金化：1）步骤钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按16.00～19.20kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按14.50～17.40kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁合金：Mn75.3wt%，C6.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按3.10～6.70kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr57.5wt%，C7.6wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.05～1.45kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V78.0wt%，N14.5wt%，C3.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.15～0.33kg/t钢的量，加入下列质量比的铌铁合金：Nb66.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.25～0.55kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁合金：Mo72.1wt%，Si1.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.50～1.90kg/t钢的量，加入下列质量比的增碳剂：C92.15wt%，S0.085wt%，灰份4.15wt%，挥发份1.64wt%，水份0.75wt%，其余为不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金及增碳剂；出钢完毕后，将钢水吊送至氩站进行精炼处理；
3）钢水LF炉精炼：将2）步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用20～30NL/min的小氩量吹氩2分钟，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；之后加入石灰3.0～5.0kg/t钢、电石0.5～0.8kg/t钢进行调渣，控制渣碱度为5.0～7.0；之后将钢水温度加热至1560～1570℃进行软吹氩处理，采用流量为20～30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩8分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；
4）钢水浇铸：在中间包钢水温度为1505~1520℃，拉速为1.8~2.0m/min，结晶器冷却水流量为120~130m3/h，二冷比水量为1.0~1.2L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为250A、运行频率为3.0HZ的条件下，将步骤3）的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯，铸坯定尺长度为11.8m，钢坯下线堆冷至300~400℃；
B、轧制：将A步骤制备得到的钢坯经吊运、翻转冷床、装炉辊道送入加热炉中经预热、加热、均热后出钢，以1.1~1.3m/s的轧制速度进行第一、二道次除磷预冷粗轧，除鳞预冷初轧后钢坯温度950~980℃进入后四道次粗轧，轧制速度1.40~2.65m/s，粗轧共轧制6个道次，共轧制30~36s；再以3.0~4.8m/s的轧制速度进行中轧，轧制6个道次，共轧制32~38s；预冷，以8.2~16.5m/s的轧制速度进行精轧，轧制2~4个道次，共轧制36~42s得到精轧钢材；
C、后处理：将B步骤轧制得到的精轧钢材快速冷却0.4~1s，冷却后由辊道快速送给至冷床，使钢上冷床的温度为520~580℃，上冷床后钢筋自然空冷，冷却至320~360℃进行剪切、打捆、收集、堆冷至室温，即获得目标物。
B步骤中所述的预热温度为700~980℃，预热时间为30~40min。
B步骤中所述的加热是使钢坯在加热炉内缓慢升温至820~840℃；钢坯经缓慢升温后进入温度为1040~1160℃的强加热段，经25~30min加热，钢坯快速加热至940~990℃。
B步骤中所述的均热温度为1080~1180℃，均热时间为25~30min。
B步骤中所述的出钢的温度为970~1010℃。
B步骤中所述的预冷是通过水槽将钢从960~1000℃预冷却至940~970℃。
B步骤中所述的精轧的温度为940~970℃。
C步骤中所述的快速冷却是将精轧钢材在水量280~420m3/h、冷却水压力1.4~2.4MPa的冷却槽中快速冷却，快速冷却时间0.4~1s。
本发明所述的960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋的制备方法，包括铁水转炉冶炼、钢水脱氧合金化、钢水LF炉精炼、钢水浇铸、钢坯加热、钢坯控轧控冷、钢材后处理步骤，具体包括：
A、铁水转炉冶炼：将铁水(化学成分C4.0~4.5wt%、Si0.25~0.50wt%、Mn0.25~0.50wt%、P0.080~0.120wt%、S≤0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、废钢(化学成分C0.20~0.30wt%、Si0.25~0.60wt%、Mn1.15~1.65wt%、P0.025~0.045wt%、S0.020~0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分C3.2~3.6wt%、Si0.30~0.60wt%、Mn0.30~0.55wt%、P0.060~0.090wt%、S0.020~0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为30~40kg/t钢，白云石加入量为15~20kg/t钢，菱镁球加入量为4.0~6.0kg/t钢，控制终点碳含量≥0.10wt%，出钢温度为1620～1640℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为2.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为25～35NL/min。
B、钢水脱氧合金化：A步骤钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按16.00～19.20kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按14.50～17.40kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁合金：Mn75.3wt%，C6.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按3.10～6.70kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr57.5wt%，C7.6wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.05～1.45kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V78.0wt%，N14.5wt%，C3.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.15～0.33kg/t钢的量，加入下列质量比的铌铁合金：Nb66.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.25～0.55kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁合金：Mo72.1wt%，Si1.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.50～1.90kg/t钢的量，加入下列质量比的增碳剂：C92.15wt%，S0.085wt%，灰份4.15wt%，挥发份1.64wt%，水份0.75wt%，其余为不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金及增碳剂；出钢完毕后，将钢水吊送至氩站进行精炼处理。
C、钢水LF炉精炼：将B步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(20～30NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；之后加入石灰3.0～5.0kg/t钢、电石0.5～0.8kg/t钢进行调渣，控制渣碱度为5.0～7.0；之后将钢水温度加热至1560～1570℃进行软吹氩处理，采用流量为20～30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩8分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。
D、钢水浇铸：在中间包钢水温度为1505~1520℃，拉速为1.8~2.0m/min，结晶器冷却水流量为120~130m3/h，二冷比水量为1.0~1.2L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为250A、运行频率为3.0HZ的条件下，将步骤C的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯，铸坯定尺长度为11.8m。钢坯下线堆冷。
E、钢坯加热：将D步骤所得钢坯堆冷至300℃~400℃后，经吊运、翻转冷床、装炉辊道将钢坯送入加热炉加热，加热炉预热段炉温为700~980℃，钢坯在预热段预热30~40min，使钢坯在加热炉内缓慢升温至820~840℃；钢坯经缓慢升温后进入温度为1040~1160℃的强加热段，经25~30min加热，钢坯快速加热至940~990℃；到温后钢坯进入均热温度为1080~1180℃的均热段均热，均热时间为25~30min，钢坯均热至970~1010℃后出炉轧制。
F、钢坯控轧控冷：将E步骤制备得到的钢坯送入轧机轧制，以1.1~1.30m/s速度对钢坯进行第一、二道次除鳞预冷粗轧，除鳞预冷初轧后钢坯温度950~980℃进入后四道次粗轧，轧制速度1.40~2.65m/s，粗轧共轧制6个道次，轧制时间30~36s；再以3.0~4.8m/s的轧制速度进行中轧，轧制6个道次，共轧制32~38s；通过水槽预冷，将钢从960~1000℃预冷至940~970℃。以8.4~16.5m/s的轧制速度进行精轧，轧制2~4个道次，共轧制36~42s得到精轧钢材；
G：钢材后处理：将F步骤轧制得到的精轧钢材，在水量280~420m3/h、冷却水压力1.4~2.4MPa的冷却槽中快速冷却，快速冷却时间0.4~1s。冷却后由辊道快速送给至冷床，使钢上冷床的温度为520~580℃，上冷床后钢筋自然空冷，冷却至320~360℃进行剪切、打捆、收集、堆冷至室温，即获得一种960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋。该钢筋的化学成分为：
C:0.35~0.40wt%，Si:1.00~1.20wt%，Mn:1.10~1.30wt%,Cr:0.20~0.40wt%，V:0.080~0.110wt%，Mo:0.020~0.040wt%，Nb:0.010~0.020wt%，S:≤0.020wt%，P:≤0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本发明提供的960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋工艺力学性能见表1所示。
表1960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋工艺力学性能
实施例1
A、铁水转炉冶炼：将铁水(化学成分C4.0wt%、Si0.25wt%、Mn0.25wt%、P0.080wt%、S0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、废钢(化学成分C0.20wt%、Si0.25wt%、Mn1.15wt%、P0.025wt%、S0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分C3.2wt%、Si0.30wt%、Mn0.30wt%、P0.060wt%、S0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为30kg/t钢，白云石加入量为15kg/t钢，菱镁球加入量为4.0kg/t钢，控制终点碳含量0.10wt%，出钢温度为1620℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为2.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为25NL/min。
B、钢水脱氧合金化：A步骤钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按16.00kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按14.50kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁合金：Mn75.3wt%，C6.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按3.10kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr57.5wt%，C7.6wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.05kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V78.0wt%，N14.5wt%，C3.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.15kg/t钢的量，加入下列质量比的铌铁合金：Nb66.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.25kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁合金：Mo72.1wt%，Si1.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.50kg/t钢的量，加入下列质量比的增碳剂：C92.15wt%，S0.085wt%，灰份4.15wt%，挥发份1.64wt%，水份0.75wt%，其余为不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金及增碳剂；出钢完毕后，将钢水吊送至氩站进行精炼处理。
C、钢水LF炉精炼：将B步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(20NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；之后加入石灰3.0kg/t钢、电石0.5kg/t钢进行调渣，控制渣碱度为5.0；之后将钢水温度加热至1570℃进行软吹氩处理，采用流量为20NL/min的小氩气量对钢水软吹氩8分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。
D、钢水浇铸：在中间包钢水温度为1520℃，拉速为2.0m/min，结晶器冷却水流量为130m3/h，二冷比水量为1.2L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为250A、运行频率为3.0HZ的条件下，将步骤C的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯，铸坯定尺长度为11.8m。即获得一种960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢坯，该钢坯的化学成分为：
C:0.35wt%，Si:1.00wt%，Mn:1.10wt%,Cr:0.20wt%，V:0.080wt%，Mo:0.020wt%，
Nb:0.010wt%，S:0.012wt%，P:0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
E、钢坯加热：将D步骤所得钢坯堆冷至390℃后，经吊运、翻转冷床、装炉辊道将钢坯送入加热炉加热，加热炉预热段炉温为720~980℃，钢坯在预热段预热30min，使钢坯缓慢升温至840℃；钢坯经缓慢升温后进入温度为1040~1160℃的强加热段，经25min加热钢坯快速加热至990℃；到温后钢坯进入均热温度为1080~1180℃的均热，均热时间为30min，钢坯均热至1010℃后出炉轧制。
F、钢坯控轧控冷：将E步骤制备得到的钢坯送入轧机轧制，以1.15m/s速度对钢坯进行第一、二道次除鳞预冷粗轧，除鳞预冷初轧后钢坯温度980℃进入后四道次粗轧，轧制速度1.4~2.5m/s；粗轧共轧制6个道次，轧制时间32s。再以3.0~4.8m/s的轧制速度进行中轧，轧制6个道次，共轧制34s；通过水槽预冷，将钢从1020℃预冷至960℃。以14.2m/s的轧制速度进行精轧，轧制4个道次，共轧制36s得到精轧钢材；
G：钢材后处理：将F步骤轧制得到的精轧钢材，在水量300m3/h、冷却水压力1.6MPa的冷却槽中快速冷却，快速冷却时间0.9s。冷却后由辊道快速送给至冷床，使钢筋上冷床的温度为550~560℃，上冷床后钢筋自然空冷，冷却至350~360℃进行剪切、打捆、收集、堆冷至室温，即获得一种960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋。即获得一种960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋，该钢筋的化学成分为：
C:0.35wt%，Si:1.00wt%，Mn:1.10wt%,Cr:0.20wt%，V:0.080wt%，Mo:0.020wt%，
Nb:0.010wt%，S:0.012wt%，P:0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
实施例1提供的960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋工艺力学性能见表2所示。
表2960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋工艺力学性能
实施例2
A、铁水转炉冶炼：将铁水(化学成分C4.2wt%、Si0.40wt%、Mn0.40wt%、P0.100wt%、S0.023wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、废钢(化学成分C0.25wt%、Si0.45wt%、Mn1.40wt%、P0.035wt%、S0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分
C3.4wt%、Si0.45wt%、Mn0.45wt%、P0.075wt%、S0.028wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为36kg/t钢，白云石加入量为18kg/t钢，菱镁球加入量为5.0kg/t钢，控制终点碳含量0.12wt%，出钢温度为1630℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为2.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为30NL/min。
B、钢水脱氧合金化：A步骤钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按17.80kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按15.80kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁合金：Mn75.3wt%，C6.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按4.90kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr57.5wt%，C7.6wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.28kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V78.0wt%，N14.5wt%，C3.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.28kg/t钢的量，加入下列质量比的铌铁合金：Nb66.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.45kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁合金：Mo72.1wt%，Si1.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.75kg/t钢的量，加入下列质量比的增碳剂：C92.15wt%，S0.085wt%，灰份4.15wt%，挥发份1.64wt%，水份0.75wt%，其余为不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金及增碳剂；出钢完毕后，将钢水吊送至氩站进行精炼处理。
C、钢水LF炉精炼：将B步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(25NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；之后加入石灰4.0kg/t钢、电石0.6kg/t钢进行调渣，控制渣碱度为6.0；之后将钢水温度加热至1566℃进行软吹氩处理，采用流量为25NL/min的小氩气量对钢水软吹氩8分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。
D、钢水浇铸：在中间包钢水温度为1513℃，拉速为1.9m/min，结晶器冷却水流量为125m3/h，二冷比水量为1.1L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为250A、运行频率为3.0HZ的条件下，将步骤C的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯，铸坯定尺长度为11.8m。即获得一种960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢坯，该钢坯的化学成分为：C:0.38wt%，Si:1.10wt%，Mn:1.20wt%,Cr:0.30wt%，V:0.095wt%，Mo:0.030wt%，Nb:0.015wt%，S:0.020wt%，P:0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
E、钢坯加热：将D步骤所得钢坯堆冷至320℃后，经吊运、翻转冷床、装炉辊道将钢坯送入加热炉加热，加热炉预热段炉温为720~980℃，钢坯在预热段预热40min，使钢坯在加热炉内缓慢升温至830℃；钢坯经缓慢升温后进入温度为1040~1160℃的强加热段，经30min加热钢坯快速加热至960℃；到温后钢坯进入均热温度为1080~1180℃的均热，均热时间为30min，钢坯均热至970℃后出炉轧制。
F、钢坯控轧控冷：将E步骤制备得到的钢坯送入轧机轧制，以1.10m/s速度对钢坯进行第一、二道次除鳞预冷粗轧，除鳞预冷初轧后钢坯温度950℃进入后四道次粗轧，轧制速度1.40~2.5m/s；粗轧共轧制6个道次，轧制时间33s。再以3.0~4.8m/s的轧制速度进行中轧，轧制6个道次，共轧制34s；通过水槽预冷，将钢从1000℃预冷至940℃。以12.6m/s的轧制速度进行精轧，轧制4个道次，共轧制40s得到精轧钢材；
G：钢材后处理：将F步骤轧制得到的精轧钢材，在水量360m3/h、冷却水压力2.1MPa的冷却槽中快速冷却，快速冷却时间0.7s。冷却后由辊道快速送给至冷床，使钢上冷床的温度为570~580℃，上冷床后钢筋自然空冷，冷却至330~350℃进行剪切、打捆、收集、堆冷至室温，即获得一种960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋。即获得一种960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋，该钢筋的化学成分为：
C:0.38wt%，Si:1.10wt%，Mn:1.20wt%,Cr:0.30wt%，V:0.095wt%，Mo:0.030wt%，Nb:0.015wt%，S:0.020wt%，P:0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本发明提供的960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋工艺力学性能见表3所示。
表3960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋工艺力学性能
实施例3
A、铁水转炉冶炼：将铁水(化学成分C4.5wt%、Si0.50wt%、Mn0.50wt%、P0.120wt%、S0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、废钢(化学成分C0.30wt%、Si0.60wt%、Mn1.65wt%、P0.045wt%、S0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分C3.6wt%、Si0.60wt%、Mn0.55wt%、P0.090wt%、S0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为40kg/t钢，白云石加入量为20kg/t钢，菱镁球加入量为6.0kg/t钢，控制终点碳含量0.13wt%，出钢温度为1640℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为2.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为35NL/min。
B、钢水脱氧合金化：A步骤钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按19.20kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按17.40kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁合金：Mn75.3wt%，C6.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按6.70kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr57.5wt%，C7.6wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.45kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V78.0wt%，N14.5wt%，C3.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.33kg/t钢的量，加入下列质量比的铌铁合金：Nb66.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.55kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁合金：Mo72.1wt%，Si1.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.90kg/t钢的量，加入下列质量比的增碳剂：C92.15wt%，S0.085wt%，灰份4.15wt%，挥发份1.64wt%，水份0.75wt%，其余为不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金及增碳剂；出钢完毕后，将钢水吊送至氩站进行精炼处理。
C、钢水LF炉精炼：将B步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(30NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；之后加入石灰5.0kg/t钢、电石0.8kg/t钢进行调渣，控制渣碱度为7.0；之后将钢水温度加热至1560℃进行软吹氩处理，采用流量为30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩8分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。
D、钢水浇铸：在中间包钢水温度为1505℃，拉速为1.8m/min，结晶器冷却水流量为120m3/h，二冷比水量为1.0L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为250A、运行频率为3.0HZ的条件下，将步骤C的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯，铸坯定尺长度为11.8m。即获得一种960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢坯，该钢坯的化学成分为：
C:0.40wt%，Si:1.20wt%，Mn:1.30wt%,Cr:0.40wt%，V:0.110wt%，Mo:0.040wt%，
Nb:0.020wt%，S:0.020wt%，P:0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
E、钢坯加热：将D步骤所得钢坯堆冷至360℃后，经吊运、翻转冷床、装炉辊道将钢坯送入加热炉加热，加热炉预热段炉温为700~980℃，钢坯在预热段预热35min，使钢坯在加热炉内缓慢升温至830℃；钢坯经缓慢升温后进入温度为1040~1160℃的强加热段，经30min加热钢坯快速加热至980℃；到温后钢坯进入均热温度为1080~1180℃的均热，均热时间为25min，钢坯均热至990℃后出炉轧制。
F、钢坯控轧控冷：将E步骤制备得到的钢坯送入轧机轧制，以1.10m/s速度对钢坯进行第一、二道次除鳞预冷粗轧，除鳞预冷初轧后钢坯温度950℃进入后四道次粗轧，轧制速度1.40~2.5m/s；粗轧共轧制6个道次，轧制时间33s。再以3.0~4.8m/s的轧制速度进行中轧，轧制6个道次，共轧制34s；通过水槽预冷，将钢从1000℃预冷至940℃。以12.6m/s的轧制速度进行精轧，轧制4个道次，共轧制40s得到精轧钢材；
G：钢材后处理：将F步骤轧制得到的精轧钢材，在水量400m3/h、冷却水压力2.2MPa的冷却槽中快速冷却，快速冷却时间0.5s。冷却后由辊道快速送给至冷床，使钢上冷床的温度为530~540℃，上冷床后钢筋自然空冷，冷却至340~360℃进行剪切、打捆、收集、堆冷至室温，即获得一种960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋。即获得一种960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋，该钢筋的化学成分为：
C:0.40wt%，Si:1.20wt%，Mn:1.30wt%,Cr:0.40wt%，V:0.110wt%，Mo:0.040wt%，
Nb:0.020wt%，S:0.020wt%，P:0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本发明提供的960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋工艺力学性能见表4所示。
表4960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋工艺力学性能

Claims (8)

1.一种960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋的制备方法，其特征在于所述960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋包含重量百分比0.35~0.40%的C、1.00~1.20%的Si、1.10~1.30%的Mn、0.20~0.40%的Cr、0.080~0.110%的V、0.020~0.040%的Mo、0.010~0.020%Nb、0.001~0.020%的S和0.001~0.025%的P，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述制备方法包括钢坯制备、轧制、后处理步骤，具体包括：
A、钢坯制备：
1）铁水转炉冶炼：将化学成分C4.0~4.5wt%、Si0.25~0.50wt%、Mn0.25~0.50wt%、P0.080~0.120wt%、S≤0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的铁水、化学成分C0.20~0.30wt%、Si0.25~0.60wt%、Mn1.15~1.65wt%、P0.025~0.045wt%、S0.020~0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的废钢及化学成分C3.2~3.6wt%、Si0.30~0.60wt%、Mn0.30~0.55wt%、P0.060~0.090wt%、S0.020~0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的生铁加入转炉中，进行顶底复合吹炼，加入石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为30~40kg/t钢，白云石加入量为15~20kg/t钢，菱镁球加入量为4.0~6.0kg/t钢，控制终点碳含量≥0.10wt%，出钢温度为1620~1640℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为2.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为25~35NL/min；
2）钢水脱氧合金化：1）步骤钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按16.00~19.20kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按14.50~17.40kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁合金：Mn75.3wt%，C6.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按3.10~6.70kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr57.5wt%，C7.6wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.05~1.45kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V78.0wt%，N14.5wt%，C3.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.15~0.33kg/t钢的量，加入下列质量比的铌铁合金：Nb66.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.25~0.55kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁合金：Mo72.1wt%，Si1.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.50~1.90kg/t钢的量，加入下列质量比的增碳剂：C92.15wt%，S0.085wt%，灰份4.15wt%，挥发份1.64wt%，水份0.75wt%，其余为不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金及增碳剂；出钢完毕后，将钢水吊送至氩站进行精炼处理；
3）钢水LF炉精炼：将2）步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用20~30NL/min的小氩量吹氩2分钟，然后下电极采用档位7~9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；之后加入石灰3.0~5.0kg/t钢、电石0.5~0.8kg/t钢进行调渣，控制渣碱度为5.0~7.0；之后将钢水温度加热至1560~1570℃进行软吹氩处理，采用流量为20~30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩8分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；
4）钢水浇铸：在中间包钢水温度为1505~1520℃，拉速为1.8~2.0m/min，结晶器冷却水流量为120~130m3/h，二冷比水量为1.0~1.2L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为250A、运行频率为3.0Hz的条件下，将步骤3）的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯，铸坯定尺长度为11.8m，钢坯下线堆冷至300~400℃；
B、轧制：将A步骤制备得到的钢坯经吊运、翻转冷床、装炉辊道送入加热炉中经预热、加热、均热后出钢，以1.1~1.3m/s的轧制速度进行第一、二道次除磷预冷粗轧，除鳞预冷初轧后钢坯温度950~980℃进入后四道次粗轧，轧制速度1.40~2.65m/s，粗轧共轧制6个道次，共轧制30~36s；再以3.0~4.8m/s的轧制速度进行中轧，轧制6个道次，共轧制32~38s；预冷，以8.2~16.5m/s的轧制速度进行精轧，轧制2~4个道次，共轧制36~42s得到精轧钢材；
C、后处理：将B步骤轧制得到的精轧钢材快速冷却0.4~1s，冷却后由辊道快速送给至冷床，使钢上冷床的温度为520~580℃，上冷床后钢筋自然空冷，冷却至320~360℃进行剪切、打捆、收集、堆冷至室温，即获得目标物。
2.根据权利要求1所述960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋的制备方法，其特征在于B步骤中所述预热的温度为700~980℃，预热的时间为30~40min。
3.根据权利要求1所述960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋的制备方法，其特征在于B步骤中所述加热是使钢坯在加热炉内缓慢升温至820~840℃；钢坯经缓慢升温后进入温度为1040~1160℃的强加热段，经25~30min加热，钢坯快速加热至940~990℃。
4.根据权利要求1所述960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋的制备方法，其特征在于B步骤中所述均热的温度为1080~1180℃，均热的时间为25~30min。
5.根据权利要求1所述960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋的制备方法，其特征在于B步骤中所述出钢的温度为970~1010℃。
6.根据权利要求1所述960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋的制备方法，其特征在于B步骤中所述预冷是通过水槽将钢从960~1000℃预冷却至940~970℃。
7.根据权利要求1所述960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋的制备方法，其特征在于B步骤中所述精轧的温度为940~970℃。
8.根据权利要求1所述960MPa级高强度预应力结构用螺纹钢筋的制备方法，其特征在于C步骤中所述快速冷却是将精轧钢材在水量280~420m3/h、冷却水压力1.4~2.4MPa的冷却槽中快速冷却，快速冷却时间0.4~1s。
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