CN104911502B - 一种1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋及其制备方法，1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋，包含下列重量百分比：C:0.40~0.48wt%，Si:1.55~1.95wt%，Mn:0.90~1.25wt%，Cr:0.20~0.45wt%，Ni:0.20~0.45wt%，Mo:0.020~0.040wt%，V:0.040~0.080wt%，Ti:0.020~0.040wt%，B:0.0020~0.0040wt%，S:≤0.010wt%，P:≤0.015wt%，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，对夹杂物数量、尺寸及分布的控制，分段加热，避免开裂现象。加入Cr、Ni、Mo、B合金元素提高淬透性，高温加热使合金元素Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Ti、B充分固溶到奥氏体中，控轧控冷使得钢筋组织晶粒细化，减少了芯部的网状铁素体组织。Cr、Ni、Mo的加入提高了钢的抗腐蚀性能，同时Ni具有防止裂纹萌生的特性，使得精轧螺纹钢具有强韧性结合良好、耐蚀性优异、预应力松弛性优异等优点。

Description

一种1080MPa级高强度预应力精轧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1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋及其制备方法。

背景技术

预应力结构用高强度螺纹钢筋也称为高强度预应力精轧螺纹钢筋，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。由于设计成分、加工设备及生产加工工艺不同，所生产预应力精螺纹钢筋表面组织为回火索氏体，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，只能生产785MPa、830 MPa、930 MPa级的预应力钢筋，难以生产出力学性能、应力松弛满足1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋；第二目的在于提供所述1080MPa级高强度预应力精轧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C: 0.40~0.48wt%， Si: 1.55~1.95wt%，Mn:0.90~1.25wt%，Cr:0.20~0.45wt%，Ni:0.25~0.45wt%，Mo:0.020~0.040wt%，V:0.040~0.080wt%，Ti:0.020~0.040wt%，B:0.0020~0.0040wt%，S:≤0.010wt%，P:≤0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

本发明所述的1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋的制备方法，包括铁水转炉冶炼、钢水脱氧合金化、LF炉精炼、VD真空精炼、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：按1050kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的低硫低磷铁水：C 4.0~4.5wt%、Si 0.30~0.55wt%、Mn 0.35~0.60wt%、P 0.060~0.080wt%、S≤0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按40kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的精废钢：C0.20-0.26wt%、Si 0.12-0.30wt%、Mn 0.35-0.70wt% 、P 0.018~0.040wt%、S 0.012~0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.30~4.30 kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的镍铁合金：Ni 99.6wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；低硫磷铁水、精废钢、镍铁加入LD转炉后，进行常规顶底复合吹炼，加入石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为55~65kg/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≥0.08wt%，出钢温度为1630~1650℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为4.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为40~60NL/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23.00~28.50kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按11.10~16.00kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁合金：Mn75.8wt%，C 7.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按3.00~7.50kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 57.5 wt%，C 7.6 wt%，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：Mo 72.5wt%，Si 1.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.40~2.90kg/t钢的量，加入下列质量比的增碳剂：C 92.35wt%，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4/5时加完上述合金及增碳剂；出钢完毕后，将钢水吊送至精炼工位进行LF炉精炼处理及VD真空精炼处理。

C 钢水LF炉精炼：将B步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好底吹氩气带，开启氩气采用小氩量(15~20NL/min)吹氩3分钟，使钢液面呈蠕动状；之后下电极采用档位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，加入石灰4.0~6.0kg/t钢、电石0.3kg/t钢、铝丸0.5~0.8kg/t钢进行调渣，控制钢水氧含量≤0.0005wt%；之后按0.80~1.80kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 31.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，采用流量为30~40NL/min的小氩气量对钢水软吹氩搅拌3分钟；之后按0.15~0.30kg/t钢的量，加入下列质量比的硼铁：B 18.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；之后根据钢样检验结果，补加合金同步调整钢水成份，渣子碱度按4.5~6.0控制；之后将钢水温度加热至1590~1605℃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。

D 钢水VD炉真空精炼：将C步骤软吹氩完毕后的钢水吊入VD炉真空罐内，接通吹氩管，合上真空罐盖，进行预抽真空5分钟；真空抽至67Pa时，开始进行真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，流量控制为60~80NL/min，时间控制为20分钟；之后关闭真空主阀、复压、提升罐盖，对钢水取样、定碳、定氧、定氢；之后将钢水进行软吹氩处理，采用流量为20~40NL/min的小氩气量对钢水软吹氩5分钟；之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。

E 钢水浇铸：在中间包钢水温度为1495~1505℃，拉速为1.9~2.0m/min，结晶器冷却水流量为115~120m³/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D步骤的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯，铸坯定尺长度为11.8m。

F钢坯加热：将E步骤所得钢坯冷却至室温，送至加热炉加热，在工作温度700~950℃的加热炉预热段，钢坯以7~8℃/min的速度快速升温至540℃，再以4~5℃/min的速度缓慢升温至760℃；之后钢坯进入工作温度1000~1140℃的加热炉强加热段，以10℃/min的速度升温至880℃后，再以8℃/min将钢坯加热至1020℃；之后钢坯进入1140~1160℃的加热炉均热段均热，均热时间为25~30min，钢坯均热至1060~1080℃后出炉轧制。

G 钢坯控轧控冷：将F步骤制备得到的钢坯送入棒材轧机轧制，以0.60~1.00m/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1000~1020℃进入后四道次粗轧，轧制速度1.32~2.85m/s，粗轧共轧制6个道次，轧制时间18s；再以3.24~5.62m/s的轧制速度进行中轧，轧制4~6个道次，轧制时间18~22s；之后通过水槽预冷，将钢从1000~1030℃预冷至980~1000℃，以8.4~16.3m/s的轧制速度进行精轧，轧制2~4个道次，轧制时间30~34s，精轧后温度控制为860~900℃。

H钢材后处理：将G步骤轧制得到的精轧钢材，在水量280~360m³/h、冷却水压力2.0~2.4MPa的冷却槽中快速冷却，快速冷却时间0.8~1.6s。冷却后由辊道快速送至冷床，使钢上冷床的温度为480~520℃，上冷床后钢筋自然空冷，冷却至350~380℃进行剪切、收集、打捆，成捆钢筋在钢槽中堆放，使用简易保温罩于340~360℃保温24小时后，将钢吊出保温罩外，自然冷却至室温，即获得一种1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋，该钢筋的化学成分为：C: 0.40~0.48wt%，Si: 1.55~1.95wt%，Mn:0.90~1.25wt%，Cr: 0.20~0.45wt%，Ni:0.25~0.45wt%，Mo:0.020~0.040wt%，V:0.040~0.080wt%，Ti:0.020~0.040wt%，B:0.0020~0.0040wt%，S:≤0.010wt%，P:≤0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，其力学性能见表1所示。

表1 1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋力学性能

本发明在C含量较高、S、P含量低的前提下，采用LF炉外精炼、VD真空冶炼、夹杂物变性处理等手段，使钢中夹杂物数量大幅减少，夹杂物呈球状在钢中弥散分布，最大限度减少夹杂物对钢材性能的影响。加热采用分段加热，避免了钢坯因合金元素大量加入导致钢热应力倾向增大而产生的加热热应力过大导致的开裂现象。通过高温加热及均热，使得加热的合金元素Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Ti、B充分固溶到奥氏体中，确保了成分的均匀以及后续加工组织的稳定。加入微合金元素V、Ti，采用低的精轧温度和轧后控冷工艺，增加了微合金碳氮化物V(CN)、TiC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；钢中加入适量提高淬透性合金元素Cr、Ni 、Mo、B，使得钢筋淬火层深度较深，保证了回火组织性能的稳定；采用控轧控冷技术，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，确保在高强度条件下具有一定的韧性。Cr、Ni、Mo的加入提高了钢的抗腐蚀性能，同时Ni具有防止裂纹萌生的特性，使得精轧螺纹钢具有优良的抗大气腐蚀能力，能在各种大气环境中长期保持性能稳定，确保锚固对象能够长期保持稳定。按GB/10124《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》在标准硫酸浓度20%，腐蚀温度为25℃条件下，腐蚀率小于0.98mm/a。

本发明专利生产的1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋具有强度高、塑韧性优异、硬度变化缓慢，预应力松弛性能良好，使用寿命长等优点。

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1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋，包含下列重量百分比：C:0.40~0.48wt%，Si: 1.55~1.95wt%，Mn:0.90~1.25wt%，Cr: 0.20~0.45wt%，Ni: 0.25~0.45wt%，Mo:0.020~0.040wt%，V:0.040~0.080wt%，Ti:0.020~0.040wt%，B:0.0020~0.0040wt%，S:≤0.010wt%，P:≤0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

本发明所述的1080MPa级高强度预应力精轧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VD真空精炼、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：按1050kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的低硫低磷铁水：C 4.0~4.5wt%、Si 0.30~0.55wt%、Mn 0.35~0.60wt%、P 0.060~0.080wt%、S≤0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按40kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的精废钢：C0.20-0.26wt%、Si 0.12-0.30wt%、Mn 0.35-0.70wt% 、P 0.018~0.040wt%、S 0.012~0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.30~4.30 kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的镍铁合金：Ni 99.6wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；低硫磷铁水、精废钢、镍铁加入LD转炉后，进行常规顶底复合吹炼，加入石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为55~65kg/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≥0.08wt%，出钢温度为1630~1650℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为4.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为40~60NL/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23.00~28.50kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按11.10~16.00kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁合金：Mn75.8wt%，C 7.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按3.00~7.50kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 57.5 wt%，C 7.6 wt%，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：Mo 72.5wt%，Si 1.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.40~2.90kg/t钢的量，加入下列质量比的增碳剂：C 92.35wt%，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4/5时加完上述合金及增碳剂；出钢完毕后，将钢水吊送至精炼工位进行LF炉精炼处理及VD真空精炼处理。

C 钢水LF炉精炼：将B步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好底吹氩气带，开启氩气采用小氩量(15~20NL/min)吹氩3分钟，使钢液面呈蠕动状；之后下电极采用档位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，加入石灰4.0~6.0kg/t钢、电石0.3kg/t钢、铝丸0.5~0.8kg/t钢进行调渣，控制钢水氧含量≤0.0005wt%；之后按0.80~1.80kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 31.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，采用流量为30~40NL/min的小氩气量对钢水软吹氩搅拌3分钟；之后按0.15~0.30kg/t钢的量，加入下列质量比的硼铁：B 18.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；之后根据钢样检验结果，补加合金同步调整钢水成份，渣子碱度按4.5~6.0控制；之后将钢水温度加热至1590~1605℃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。

D 钢水VD炉真空精炼：将C步骤软吹氩完毕后的钢水吊入VD炉真空罐内，接通吹氩管，合上真空罐盖，进行预抽真空5分钟；真空抽至67Pa时，开始进行真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，流量控制为60~80NL/min，时间控制为20分钟；之后关闭真空主阀、复压、提升罐盖，对钢水取样、定碳、定氧、定氢；之后将钢水进行软吹氩处理，采用流量为20~40NL/min的小氩气量对钢水软吹氩5分钟；之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。

E 钢水浇铸：在中间包钢水温度为1495~1505℃，拉速为1.9~2.0m/min，结晶器冷却水流量为115~120m³/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D步骤的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯，铸坯定尺长度为11.8m。

F 钢坯加热：将E步骤所得钢坯冷却至室温，送至加热炉加热，在工作温度700~950℃的加热炉预热段，钢坯以7~8℃/min的速度快速升温至540℃，再以4~5℃/min的速度缓慢升温至760℃；之后钢坯进入工作温度1000~1140℃的加热炉强加热段，以10℃/min的速度升温至880℃后，再以8℃/min将钢坯加热至1020℃；之后钢坯进入1140~1160℃的加热炉均热段均热，均热时间为25~30min，钢坯均热至1060~1080℃后出炉轧制。

G 钢坯控轧控冷：将F步骤制备得到的钢坯送入棒材轧机轧制，以0.6~1.0m/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1000~1020℃进入后四道次粗轧，轧制速度1.32~2.85m/s，粗轧共轧制6个道次，轧制时间18s；再以3.24~5.62m/s的轧制速度进行中轧，轧制4~6个道次，轧制时间18~22s；之后通过水槽预冷，将钢从1000~1030℃预冷至980~1000℃，以8.4~16.3m/s的轧制速度进行精轧，轧制2~4个道次，轧制时间30~34s，精轧后温度控制为860~900℃。

H钢材后处理：将G步骤轧制得到的精轧钢材，在水量280~360m³/h、冷却水压力2.0~2.4MPa的冷却槽中快速冷却，快速冷却时间0.8~1.6s。冷却后由辊道快速送至冷床，使钢上冷床的温度为480~520℃，上冷床后钢筋自然空冷，冷却至350~380℃进行剪切、收集、

打捆，成捆钢筋在钢槽中堆放，使用简易保温罩于340~360℃保温24小时后，吊罩自然冷却至室温，即获得一种1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋，该钢筋的化学成分为：

C: 0.40~0.48wt%，Si: 1.55~1.95wt%，Mn:0.90~1.25wt%，Cr: 0.20~0.45wt%，Ni:0.25~0.45wt%，Mo:0.020~0.040wt%，V:0.040~0.080wt%，Ti:0.020~0.040wt%，B:0.0020~0.0040wt%，

S:≤0.010wt%，P:≤0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，其力学性能见表1所示。

表1 1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋力学性能

实施例1

A 铁水转炉冶炼：按1050kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的低硫低磷铁水：C 4.0wt%、Si 0.30wt%、Mn 0.35wt%、P 0.060wt%、S 0.012wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按40kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的精废钢：C 0.20wt%、Si 0.12wt%、Mn0.35wt% 、P 0.018wt%、S 0.012wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.30kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的镍铁合金：Ni 99.6wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；低硫磷铁水、精废钢、镍铁加入LD转炉后，进行常规顶底复合吹炼，加入石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为55kg/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0.08wt%，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4.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为40NL/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23.00kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按11.10kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁合金：Mn 75.8wt%，C7.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按3.00kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 57.5 wt%，C 7.6 wt%，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：Mo 72.5wt%，Si 1.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.40kg/t钢的量，加入下列质量比的增碳剂：C 92.35wt%，S 0.085wt%，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4/5时加完上述合金及增碳剂；出钢完毕后，将钢水吊送至精炼工位进行LF炉精炼处理及VD真空精炼处理。

C 钢水LF炉精炼：将B步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好底吹氩气带，开启氩气采用小氩量(15NL/min)吹氩3分钟，使钢液面呈蠕动状；之后下电极采用档位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，加入石灰4.0kg/t钢、电石0.3kg/t钢、铝丸0.5kg/t钢进行调渣，控制钢水氧含量0.0005wt%；之后按0.80kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 31.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，采用流量为30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩搅拌3分钟；之后按0.15kg/t钢的量，加入下列质量比的硼铁：B 18.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；之后根据钢样检验结果，补加合金同步调整钢水成份，渣子碱度按4.5控制；之后将钢水温度加热至1605℃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。

D 钢水VD炉真空精炼：将C步骤软吹氩完毕后的钢水吊入VD炉真空罐内，接通吹氩管，合上真空罐盖，进行预抽真空5分钟；真空抽至67Pa时，开始进行真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，流量控制为60NL/min，时间控制为20分钟；之后关闭真空主阀、复压、提升罐盖，对钢水取样、定碳、定氧、定氢；之后将钢水进行软吹氩处理，采用流量为20NL/min的小氩气量对钢水软吹氩5分钟；之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。

E钢水浇铸：在中间包钢水温度为1505℃，拉速为2.0m/min，结晶器冷却水流量为120m³/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D步骤的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯，铸坯定尺长度为11.8m。

F 钢坯加热：将E步骤所得钢坯冷却至室温，送至加热炉加热，在工作温度700~950℃的加热炉预热段，钢坯以7℃/min的速度快速升温至540℃，再以4℃/min的速度缓慢升温至760℃；之后钢坯进入工作温度1000~1140℃的加热炉强加热段，以10℃/min的速度升温至880℃后，再以8℃/min将钢坯加热至1020℃；之后钢坯进入1140℃的加热炉均热段均热，均热时间为25min，钢坯均热至1060℃后出炉轧制

G 钢坯控轧控冷：将F步骤制备得到的钢坯送入棒材轧机轧制，以0.6~1.0m/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1000℃进入后四道次粗轧，轧制速度1.32~2.85m/s，粗轧共轧制6个道次，轧制时间18s；再以3.24~5.62m/s的轧制速度进行中轧，轧制6个道次，轧制时间22s；之后通过水槽预冷，将钢从1000~1030℃预冷至980~1000℃，以9.0~16.3m/s的轧制速度进行精轧，轧制4个道次，轧制时间34s，精轧后温度控制为860℃。

H 钢材后处理：将G步骤轧制得到的精轧钢材，在水量360m³/h、冷却水压力2.0MPa的冷却槽中快速冷却，快速冷却时间0.8s。冷却后由辊道快速送至冷床，使钢上冷床的温度为480℃，上冷床后钢筋自然空冷，冷却至350℃进行剪切、收集、打捆，成捆钢筋在钢槽中堆放，使用简易保温罩于340℃保温24小时后，将钢吊出保温罩外，自然冷却至室温，即获得一种1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋，该钢筋的化学成分为：

C: 0.40wt%，Si: 1.55wt%，Mn:0.90wt%，Cr: 0.20wt%，Ni: 0.25wt%，Mo:0.020wt%，V:0.040wt%，Ti:0.020wt%，B:0.0020wt%，S:0.007wt%，P: 0.011wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

实施例1提供的1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋力学性能见表2所示。

表2 1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋力学性能

实施例2

A 铁水转炉冶炼：按1050kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的低硫低磷铁水：C 4.2wt%、Si 0.42wt%、Mn 0.48wt%、P 0.072wt%、S 0.018wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按40kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的精废钢：C 0.23wt%、Si 0.21wt%、Mn0.52wt% 、P 0.031wt%、S 0.023wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按3.30 kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的镍铁合金：Ni 99.6wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；低硫磷铁水、精废钢、镍铁加入LD转炉后，进行常规顶底复合吹炼，加入石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为60kg/t钢，白云石加入量为19kg/t钢，菱镁球加入量为5.0kg/t钢，控制终点碳含量0.09wt%，出钢温度为1642℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为4.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为52NL/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25.60kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按13.40kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁合金：Mn 75.8wt%，C7.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按5.20kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 57.5 wt%，C 7.6 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.40kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁合金：Mo 72.5wt%，Si 1.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.65kg/t钢的量，加入下列质量比的增碳剂：C 92.35wt%，S 0.085wt%，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4/5时加完上述合金及增碳剂；出钢完毕后，将钢水吊送至精炼工位进行LF炉精炼处理及VD真空精炼处理。

C 钢水LF炉精炼：将B步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好底吹氩气带，开启氩气采用小氩量(18NL/min)吹氩3分钟，使钢液面呈蠕动状；之后下电极采用档位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，加入石灰5.0kg/t钢、电石0.3kg/t钢、铝丸0.7kg/t钢进行调渣，控制钢水氧含量0.0003wt%；之后按1.30kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 31.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，采用流量为35NL/min的小氩气量对钢水软吹氩搅拌3分钟；之后按0.20kg/t钢的量，加入下列质量比的硼铁：B 18.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；之后根据钢样检验结果，补加合金同步调整钢水成份，渣子碱度按5.2控制；之后将钢水温度加热至1597℃进行软吹氩处理，采用流量为26NL/min的小氩气量对钢水软吹氩8分钟。

D 钢水VD炉真空精炼：将C步骤软吹氩完毕后的钢水吊入VD炉真空罐内，接通吹氩管，合上真空罐盖，进行预抽真空5分钟；真空抽至67Pa时，开始进行真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，流量控制为72NL/min，时间控制为20分钟；之后关闭真空主阀、复压、提升罐盖，对钢水取样、定碳、定氧、定氢；之后将钢水进行软吹氩处理，采用流量为30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩5分钟；之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。

E 钢水浇铸：在中间包钢水温度为1501℃，拉速为1.95m/min，结晶器冷却水流量为118m³/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D步骤的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯，铸坯定尺长度为11.8m。

F 钢坯加热：将E步骤所得钢坯冷却至室温，送至加热炉加热，在工作温度700~950℃的加热炉预热段，钢坯以7.5℃/min的速度快速升温至540℃，再以4.5℃/min的速度缓慢升温至760℃；之后钢坯进入工作温度1000~1140℃的加热炉强加热段，以10℃/min的速度升温至880℃后，再以8℃/min将钢坯加热至1020℃；之后钢坯进入1150℃的加热炉均热段均热，均热时间为27min，钢坯均热至1070℃后出炉轧制

G 钢坯控轧控冷：将F步骤制备得到的钢坯送入棒材轧机轧制，以0.60~1.00m/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1010℃进入后四道次粗轧，轧制速度1.32~2.85m/s，粗轧共轧制6个道次，轧制时间18s；再以3.26~5.31m/s的轧制速度进行中轧，轧制6个道次，轧制时间22s；之后通过水槽预冷，将钢从1000~1030℃预冷至980~1000℃，以8.8~15.9m/s的轧制速度进行精轧，轧制4个道次，轧制时间32s，精轧后温度控制为880℃。

H：钢材后处理：将G步骤轧制得到的精轧钢材，在水量320m³/h、冷却水压力2.2MPa的冷却槽中快速冷却，快速冷却时间1.2s。冷却后由辊道快速送给至冷床，使钢上冷床的温度为480~520℃，上冷床后钢筋自然空冷，冷却至350~380℃进行剪切、收集、打捆，成捆钢筋在钢槽中堆放，使用简易保温罩于350℃保温24小时后，将钢吊出保温罩，自然冷却至室温。即获得一种1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋。该钢筋的化学成分为：

C: 0.44wt%，Si: 1.80wt%，Mn:1.08wt%，Cr: 0.32wt%，Ni: 0.35wt%，Mo:0.030wt%，V:0.062wt%，Ti:0.032wt%，B:0.0030wt%，S:0.008wt%，P:0.013wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

实施例2提供的1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋力学性能见表3所示。

表3 1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋力学性能

实施例3

A 铁水转炉冶炼：按1050kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的低硫低磷铁水：C 4.5wt%、Si 0.55wt%、Mn 0.60wt%、P 0.080wt%、S 0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按40kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的精废钢：C 0.26wt%、Si 0.30wt%、Mn0.70wt% 、P 0.040wt%、S 0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按4.30 kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的镍铁合金：Ni 99.6wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；低硫磷铁水、精废钢、镍铁加入LD转炉后，进行常规顶底复合吹炼，加入石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为65kg/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0.10wt%，出钢温度为1650℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为4.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为60NL/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28.50kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按16.00kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁合金：Mn 75.8wt%，C7.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按7.50kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 57.5 wt%，C 7.6 wt%，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：Mo 72.5wt%，Si 1.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.90kg/t钢的量，加入下列质量比的增碳剂：C 92.35wt%，S 0.085wt%，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4/5时加完上述合金及增碳剂；出钢完毕后，将钢水吊送至精炼工位进行LF炉精炼处理及VD真空精炼处理。

C 钢水LF炉精炼：将B步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好底吹氩气带，开启氩气采用小氩量(20NL/min)吹氩3分钟，使钢液面呈蠕动状；之后下电极采用档位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，加入石灰6.0kg/t钢、电石0.3kg/t钢、铝丸0.8kg/t钢进行调渣，控制钢水氧含量0.0002wt%；之后按1.80kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 31.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，采用流量为40NL/min的小氩气量对钢水软吹氩搅拌3分钟；之后按0.30kg/t钢的量，加入下列质量比的硼铁：B 18.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；之后根据钢样检验结果，补加合金同步调整钢水成份，渣子碱度按6.0控制；之后将钢水温度加热至1590℃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。

D 钢水VD炉真空精炼：将C步骤软吹氩完毕后的钢水吊入VD炉真空罐内，接通吹氩管，合上真空罐盖，进行预抽真空5分钟；真空抽至67Pa时，开始进行真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，流量控制为80NL/min，时间控制为20分钟；之后关闭真空主阀、复压、提升罐盖，对钢水取样、定碳、定氧、定氢；之后将钢水进行软吹氩处理，采用流量为40NL/min的小氩气量对钢水软吹氩5分钟；之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。

E钢水浇铸：在中间包钢水温度为1495℃，拉速为1.9m/min，结晶器冷却水流量为115m³/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D步骤的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯，铸坯定尺长度为11.8m。

F 钢坯加热：将E步骤所得钢坯冷却至室温，送至加热炉加热，在工作温度700~950℃的加热炉预热段，钢坯以8℃/min的速度快速升温至540℃，再以5℃/min的速度缓慢升温至760℃；之后钢坯进入工作温度1000~1140℃的加热炉强加热段，以10℃/min的速度升温至880℃后，再以8℃/min将钢坯加热至1020℃；之后钢坯进入1140~1160℃的加热炉均热段均热，均热时间为30min，钢坯均热至1080℃后出炉轧制

G 钢坯控轧控冷：将F步骤制备得到的钢坯送入棒材轧机轧制，以0.6~1.0m/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1000~1020℃进入后四道次粗轧，轧制速度1.32~2.85m/s，粗轧共轧制6个道次，轧制时间18s；再以3.24~4.86m/s的轧制速度进行中轧，轧制4个道次，轧制时间20s；之后通过水槽预冷，将钢从1000~1030℃预冷至980~1000℃，以8.4~12.7m/s的轧制速度进行精轧，轧制2个道次，轧制时间30s，精轧后温度控制为900℃。

H 钢材后处理：将G步骤轧制得到的精轧钢材，在水量360m³/h、冷却水压力2.4MPa的冷却槽中快速冷却，快速冷却时间1.6s。冷却后由辊道快速送给至冷床，使钢上冷床的温度为520℃，上冷床后钢筋自然空冷，冷却至380℃进行剪切、收集、打捆，成捆钢筋在钢槽中堆放，使用简易保温罩于360℃保温24小时后，将钢吊出保温罩外，自然冷却至室温，即获得一种1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋。该钢筋的化学成分为：

C: 0.48wt%，Si: 1.95wt%，Mn: 1.25wt%，Cr: 0.45wt%，Ni: 0.45wt%，Mo:0.040wt%，V: 0.080wt%，Ti: 0.040wt%，B: 0.0040wt%，S: 0.010wt%，P: 0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

实施例3提供的1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋力学性能见表4所示。

表4 1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋力学性能

Claims (1)

1.一种1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋的制备方法，所述1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋包含下列重量百分比：C: 0.40~0.48wt%，Si: 1.55~1.95wt%，Mn:0.90~1.25wt%，Cr: 0.20~0.45wt%，Ni: 0.25~0.45wt%，Mo:0.020~0.040wt%，V:0.040~0.080wt%，Ti:0.020~0.040wt%，B:0.0020~0.0040wt%，S:≤0.010wt%，P:≤0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；其特征在于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VD真空精炼、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：按1050kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的低硫低磷铁水：C4.0~4.5wt%、Si 0.30~0.55wt%、Mn 0.35~0.60wt%、P 0.060~0.080wt%、S≤0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按40kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的精废钢：C 0.20-0.26wt%、Si 0.12-0.30wt%、Mn 0.35-0.70wt%、P 0.018~0.040wt%、S 0.012~0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.30~4.30kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的镍铁合金：Ni 99.6wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；低硫磷铁水、精废钢、镍铁加入LD转炉后，进行常规顶底复合吹炼，加入石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为55~65kg/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≥0.08wt%，出钢温度为1630~1650℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为4.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为40~60NL/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23.00~28.50kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按11.10~16.00kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁合金：Mn75.8wt%，C 7.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按3.00~7.50kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 57.5wt%，C 7.6wt%，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：Mo 72.5wt%，Si 1.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.40~2.90kg/t钢的量，加入下列质量比的增碳剂：C 92.35wt%，S 0.085wt%，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4/5时加完上述合金及增碳剂；出钢完毕后，将钢水吊送至精炼工位进行LF炉精炼处理及VD真空精炼处理；

C 钢水LF炉精炼：将B步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好底吹氩气带，开启氩气，采用流量为15~20NL/min的小氩气量吹氩3分钟，使钢液面呈蠕动状；之后下电极采用档位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，加入石灰4.0~6.0kg/t钢、电石0.3kg/t钢、铝丸0.5~0.8kg/t钢进行调渣，控制钢水氧含量≤0.0005wt%；之后按0.80~1.80kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 31.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，采用流量为30~40NL/min的小氩气量对钢水软吹氩搅拌3分钟；之后按0.15~0.30kg/t钢的量，加入下列质量比的硼铁：B 18.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；之后根据钢样检验结果，补加合金同步调整钢水成份，渣子碱度按4.5~6.0控制；之后将钢水温度加热至1590~1605℃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；

D 钢水VD炉真空精炼：将C步骤软吹氩完毕后的钢水吊入VD炉真空罐内，接通吹氩管，合上真空罐盖，进行预抽真空5分钟；真空抽至67Pa时，开始进行真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，流量控制为60~80NL/min，时间控制为20分钟；之后关闭真空主阀、复压、提升罐盖，对钢水取样、定碳、定氧、定氢；之后将钢水进行软吹氩处理，采用流量为20~40NL/min的小氩气量对钢水软吹氩5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；

E 钢水浇铸：在中间包钢水温度为1495~1505℃，拉速为1.9~2.0m/min，结晶器冷却水流量为115~120m³/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D步骤的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯，铸坯定尺长度为11.8m；

F钢坯加热：将E步骤所得钢坯冷却至室温，送至加热炉加热，在工作温度700~950℃的加热炉预热段，钢坯以7~8℃/min的速度快速升温至540℃，再以4~5℃/min的速度缓慢升温至760℃；之后钢坯进入工作温度1000~1140℃的加热炉强加热段，以10℃/min的速度升温至880℃后，再以8℃/min将钢坯加热至1020℃；之后钢坯进入1140~1160℃的加热炉均热段均热，均热时间为25~30min，钢坯均热至1060~1080℃后出炉轧制；

G 钢坯控轧控冷：将F步骤制备得到的钢坯送入棒材轧机轧制，以0.60~1.00m/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1000~1020℃进入后四道次粗轧，轧制速度1.32~2.85m/s，粗轧共轧制6个道次，轧制时间18s；再以3.24~5.62m/s的轧制速度进行中轧，轧制4~6个道次，轧制时间18~22s；之后通过水槽预冷，将钢从1000~1030℃预冷至980~1000℃，以8.4~16.3m/s的轧制速度进行精轧，轧制2~4个道次，轧制时间30~34s，精轧后温度控制为860~900℃；

H钢材后处理：将G步骤轧制得到的精轧钢材，在水量280~360m³/h、冷却水压力2.0~2.4MPa的冷却槽中快速冷却，快速冷却时间0.8~1.6s；冷却后由辊道快速送至冷床，使钢上冷床的温度为480~520℃，上冷床后钢筋自然空冷，冷却至350~380℃进行剪切、收集、打捆，成捆钢筋在钢槽中堆放，使用简易保温罩于340~360℃保温24小时后，吊罩自然冷却至室温，即获得一种1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋，该钢筋的化学成分为：

C: 0.40~0.48wt%，Si: 1.55~1.95wt%，Mn:0.90~1.25wt%，Cr: 0.20~0.45wt%，Ni:0.25~0.45wt%，Mo:0.020~0.040wt%，V:0.040~0.080wt%，Ti:0.020~0.040wt%，B:0.0020~0.0040wt%，

S:≤0.010wt%，P:≤0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，其力学性能见表1所示，

表1 1080MPa级高强度预应力精轧螺纹钢筋力学性能

。