CN105671443B - 1960MPa级缆索镀锌钢丝用热轧盘条及生产方法 - Google Patents

1960MPa级缆索镀锌钢丝用热轧盘条及生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种1960MPa级缆索镀锌钢丝用热轧盘条及生产方法，其成分的重量百分含量为：C 0.85%～0.91%，Si 0.20%～1.00%，Mn 0.60%～0.90%，Cr 0.25%～0.35%，Al 0.015%～0.040%，P≤0.025%，S≤0.025%，V 0.02%～0.07%，Cu≤0.20%，Ca≤0.0030%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。本盘条采用合理的成分含量，具有高抗拉强度、高塑性的特点，能有效地降低拉拔过程加工中的硬化情况，有效地保证了拉拔所得钢丝的扭转性能。本方法所得盘条中索氏体组织比例达90～93%，盘条抗拉强度≥1320MPa，面缩率≥40%。本方法所得盘条经过拉拔、镀锌、稳定化处理后，钢丝抗拉强度满足≥1960MPa，扭转指标≥14次，可用于生产1960MPa级别桥梁缆索镀锌钢丝，适用于特大跨度、超高强度要求的桥梁。

Description

1960MPa级缆索镀锌钢丝用热轧盘条及生产方法
技术领域
本发明涉及一种热轧盘条，尤其是一种1960MPa级缆索镀锌钢丝用热轧盘条及生产方法。
背景技术
随着国家基础设施建设的加快推进，桥梁缆索用镀锌钢丝等材料的需求越来越大，随着桥梁跨度的增加，钢丝强度要求也越来越高。研发新一代超高强度桥梁缆索钢丝用盘条是目前钢铁企业研发高端产品的必然趋势。目前1670MPa级别桥梁缆索用镀锌钢丝已很少采用，1770MPa级别镀锌钢丝正成为主流，并逐步向1860MPa甚至更高级别发展。
在所查公开发表的关于桥梁缆索用钢文献中，公开号CN 102181786 A涉及一种1670MPa级桥梁缆索镀锌钢丝用盘条及其制备方法；公开号CN 101311288 A涉及一种1770MPA级桥梁斜拉索镀锌钢丝用盘条及其制造方法；公开号CN 102634730 A涉及一种1860MPa级桥梁缆索镀锌钢丝用盘条及其制造方法；以上三种方法生产的盘条拉拔后的钢丝强度均无法满足1960MPa级桥梁缆索钢丝要求。
专利号CN 102936688 A涉及一种抗拉强度≥2000MPa的桥梁缆索用线材及生产方法，该线材中C含量高达0.95～1.2%，Al 0.05～0.15%，N 0.01～0.03%，冶炼过程需添加含N合金或喷吹N2使钢水增N。该线材中过高的C和N含量可大幅提升钢丝抗拉强度，但会大幅降低塑性，造成拉拔过程加工硬化严重，钢丝扭转性能难以保证。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种塑性高的1960MPa级缆索镀锌钢丝用热轧盘条；本发明还提供了一种1960MPa级缆索镀锌钢丝用热轧盘条的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明成分的重量百分含量为：C 0.85%～0.91%，Si 0.20%～1.00%，Mn 0.60%～0.90%，Cr 0.25%～0.35%，Al 0.015%～0.040%，P≤0.025%，S≤0.025%，V 0.02%～0.07%，Cu≤0.20%，Ca≤0.0030%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
本发明所述盘条的规格为φ11.0～φ14.0mm。
本发明的成分设计中：
C：保证盘条及镀锌钢丝高强度所必需的化学元素，当盘条碳含量低于0.85%时材料的强度将无法达到要求，提高合金碳含量将有利于控冷过程中盘条中形成更大体积分数的渗碳体，从而使得材料强度提高。但当钢中碳含量过高时将导致合金凝固过程中成分偏析加剧，材料韧性恶化。因此碳含量范围选择为0.85～0.91%。
Si：冶炼过程中作为脱氧剂，同时固溶于铁素体相中的Si将起到强化材料的作用。但过高的Si将增大C的石墨化倾向，同时降低钢的韧性。为使镀锌钢丝具有高的强韧性配合，将合金中Si元素含量控制在0.20～1.00%。
Mn：在冶炼过程中作为脱氧剂，同时Mn易于与钢中的有害元素S结合形成MnS，降低其危害。此外，Mn在钢中作为强化元素，主要起固溶强化的作用，但当Mn含量过高时将增大钢晶粒粗化和成分偏析倾向，因此选择Mn的范围为0.60～0.90%。
Cr：有利于提高钢的奥氏体稳定性，细化盘条的奥氏体片层结构，提高盘条及成品钢丝的强度，但过高的Cr含量会恶化钢丝扭转性能，因此Cr的控制范围为0.25～0.35%。
Al：炼钢过程中最有效的脱氧元素，同时弥散分布的AlN颗粒将阻碍加热过程中合金奥氏体晶粒的长大，有利于细化盘条晶粒。
V：在钢中可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。下游镀锌钢丝加工及热处理过程中在500℃～700℃温度回火时，以VC和VN微小质点析出，可以起到沉淀强化的作用。但过高的V含量会大幅增加生产成本，且影响钢丝的扭转性能，因此V的控制范围为0.02～0.07%。
本发明方法采用上述成分配比，包括冶炼、连铸和轧钢工序，所述轧钢工序采用二火成材工艺：连铸坯加热至均热温度1160～1200℃、均热时间180～240min，然后轧制为热轧方坯；热轧方坯加热至均热温度1080～1100℃、均热时间60～90min，然后经轧制、吐丝、冷却后，即可得到所述的热轧盘条。
本发明方法所述热轧方坯在轧制过程中控制轧制速度为80～100m/s，精轧机组进口温度为900～940℃，减定径机组进口温度为860～900℃，吐丝温度为840～860℃。
本发明方法所述冷却过程采用斯太尔摩风冷线16台风机；所述16台风机F1～F16的风量调整范围为：F1～F10风机风量为80～100%，F11～F16风机风量为60～100%，辊道速度0.75～1.00m/s。
本发明方法所述连铸工序：将钢水浇注成大方坯，中间包过热度控制在15～30℃，拉坯速度控制在0.5～0.7m/min，采用凝固末端动态轻压下工艺，铸坯总压下量10～13mm，压下道次4～5道，道次压下量2～4mm，铸坯中心C偏析指数≤1.06。
本发明方法所述热轧方坯的端面尺寸为140～160mm，所述盘条的规格为φ11.0～φ14.0mm。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明采用合理的成分含量，具有高抗拉强度、高塑性的特点，能有效地降低拉拔过程加工中的硬化情况，有效地保证了拉拔所得钢丝的扭转性能。
本发明方法所得盘条中索氏体组织比例达90～93%，盘条抗拉强度≥1320MPa，面缩率≥40%。本发明方法所得盘条经过拉拔、镀锌、稳定化处理后，钢丝抗拉强度满足≥1960MPa，扭转指标≥14次，可用于生产1960MPa级别桥梁缆索镀锌钢丝，适用于特大跨度、超高强度要求的桥梁。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：本1960MPa级缆索镀锌钢丝用热轧盘条采用下述工艺方法生产而成。
（1）冶炼工序：铁水经脱硫预处理，顶底复吹转炉冶炼后经LF炉和RH真空精炼处理，钢水软吹前喂钙线对钢中夹杂物进行变性处理，钢水成分：C 0.86%，Si 0.20%，Mn0.90%，Cr 0.25%，Al 0.040%，P 0.010%，S 0.005%，V 0.07%，Cu 0.02%，Ca 0.0030%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
（2）连铸工序：处理好的钢水浇注成端面尺寸为280mm×325mm的大方坯，中间包过热度控制20℃，拉坯速度控制在0.7m/min，采用凝固末端动态轻压下工艺，铸坯总压下量10mm，压下道次4，道次压下量2～4mm，铸坯中心C偏析指数1.05；得到连铸坯。
（3）轧钢工序：采用下述的二火成材工艺。
A、连铸坯采用加热炉加热，其中均热温度1180℃、加热（均热）时间为180min；然后将连铸坯轧制为端面尺寸为140mm热轧方坯。
B、热轧方坯用加热炉加热，其中均热温度1100℃、均热时间90min；然后进行轧制、吐丝，轧制过程中控制轧制速度100m/s，精轧机组进口温度为920℃，减定径机组进口温度为880℃，吐丝温度为840℃，规格为φ11.0mm。
C、吐丝后的盘条通过调节轧制后斯太尔摩风冷线风机风量及辊道速度来控制盘条内部组织，斯太尔摩风冷线16台风机风量调整范围为：F1～F10风机风量为100%，F11～F16风机风量为80%，辊道速度0.75m/s。
本实施例所得热轧盘条的性能见表1；所得热轧盘条经拉拔、镀锌、稳定化处理，得到镀锌钢丝；所得镀锌钢丝的性能见表2。
实施例2：本热轧盘条采用下述工艺方法生产而成。
（1）冶炼工序：铁水经脱硫预处理，顶底复吹转炉冶炼后经LF炉和RH真空精炼处理，钢水软吹前喂钙线对钢中夹杂物进行变性处理，钢水成分：C 0.85%，Si 0.60%，Mn0.80%，Cr 0.30%，Al 0.020%，P 0.012%，S 0.008%，V 0.06%，Cu 0.05%，Ca 0.0025%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
（2）连铸工序：处理好的钢水浇注成端面尺寸为280mm×325mm的大方坯，中间包过热度控制25℃，拉坯速度控制在0.5m/min，采用凝固末端动态轻压下工艺，铸坯总压下量12mm，压下道次5，道次压下量2～4mm，铸坯中心C偏析指数1.06；得到连铸坯。
（3）轧钢工序：采用下述的二火成材工艺。
A、连铸坯采用加热炉加热，其中均热温度1160℃、加热时间为240min；然后轧制为端面尺寸160mm热轧方坯。
B、热轧方坯用加热炉加热，均热温度1090℃、均热时间60min；然后进行轧制、吐丝，轧制过程中控制轧制速度90m/s，精轧机组进口温度为900℃，减定径机组进口温度为860℃，吐丝温度为850℃，规格为φ12.0mm。
C、吐丝后的盘条通过调节轧制后斯太尔摩风冷线风机风量及辊道速度来控制盘条内部组织，斯太尔摩风冷线16台风机风量调整范围为：F1～F10风机风量为100%，F11～F16风机风量为60%、80%、80%、70%、100%、90%，辊道速度0.90m/s。
本实施例所得热轧盘条的性能见表1；所得热轧盘条经拉拔、镀锌、稳定化处理，得到镀锌钢丝；所得镀锌钢丝的性能见表2。
实施例3：本热轧盘条采用下述工艺方法生产而成。
（1）冶炼工序：铁水经脱硫预处理，顶底复吹转炉冶炼后经LF炉和RH真空精炼处理，钢水软吹前喂钙线对钢中夹杂物进行变性处理，钢水成分：C 0.91%，Si 1.00%，Mn0.70%，Cr 0.35%，Al 0.015%，P 0.008%，S 0.015%，V 0.02%，Cu 0.10%，Ca 0.0020%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
（2）连铸工序：处理好的钢水浇注成端面尺寸为280mm×325mm的大方坯，中间包过热度控制30℃，拉坯速度控制在0.6m/min，采用凝固末端动态轻压下工艺，铸坯总压下量13mm，压下道次5，道次压下量2～4mm，铸坯中心C偏析指数1.06；得到连铸坯。
（3）轧钢工序：采用下述的二火成材工艺。
A、连铸坯采用加热炉加热，其中加热炉均热温度1190℃，加热时间为200min；然后轧制为端面尺寸150mm热轧方坯。
B、热轧方坯采用加热炉加热，均热温度1080℃、均热时间65min；然后进行轧制、吐丝，轧制过程中控制轧制速度85m/s，精轧机组进口温度为940℃，减定径机组进口温度为880℃，吐丝温度为845℃，规格为φ13.0mm。
C、吐丝后的盘条通过调节轧制后斯太尔摩风冷线风机风量及辊道速度来控制盘条内部组织，斯太尔摩风冷线16台风机风量调整范围为：F1、F4、F7和F10风机风量为100%，F2、F5和F8风机风量为80%，F3、F6和F9风机风量为80%，F11～F16风机风量为100%，辊道速度0.85m/s。
本实施例所得热轧盘条的性能见表1；所得热轧盘条经拉拔、镀锌、稳定化处理，得到镀锌钢丝；所得镀锌钢丝的性能见表2。
实施例4：本热轧盘条采用下述工艺方法生产而成。
（1）冶炼工序：铁水经脱硫预处理，顶底复吹转炉冶炼后经LF炉和RH真空精炼处理，钢水软吹前喂钙线对钢中夹杂物进行变性处理，钢水成分：C 0.87%，Si 0.60%，Mn0.60%，Cr 0.30%，Al 0.018%，P 0.025%，S 0.025%，V 0.04%，Cu 0.20%，Ca 0.0025%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
（2）连铸工序：处理好的钢水浇注成端面尺寸为280mm×325mm的大方坯，中间包过热度控制15℃，拉坯速度控制在0.7m/min，采用凝固末端动态轻压下工艺，铸坯总压下量10mm，压下道次4，道次压下量2～4mm，铸坯中心C偏析指数1.03；得到连铸坯。
（3）轧钢工序：采用下述的二火成材工艺。
A、连铸坯采用加热炉加热，其中加热炉均热温度1200℃，加热时间为240min；然后轧制为端面尺寸为160mm热轧方坯。
B、热轧方坯采用加热炉加热，均热温度1085℃，均热时间75min；然后进行轧制、吐丝，轧制过程中控制轧制速度80m/s，精轧机组进口温度为930℃，减定径机组进口温度为900℃，吐丝温度为860℃，规格为φ14.0mm。
C、吐丝后的盘条通过调节轧制后斯太尔摩风冷线风机风量及辊道速度来控制盘条内部组织，斯太尔摩风冷线16台风机风量调整范围为：F1～F10风机风量为90%，F11～F16风机风量为75%，辊道速度1.00m/s。
本实施例所得热轧盘条的性能见表1；所得热轧盘条经拉拔、镀锌、稳定化处理，得到镀锌钢丝；所得镀锌钢丝的性能见表2。
表1：各实施例所得热轧盘条的性能
实施例 规格/mm 索氏体率/% 抗拉强度/MPa 面缩率/%
1 11 93 1420 44
2 12 92 1386 46
3 13 92 1360 44
4 14 90 1320 40
表2：各实施例所得镀锌钢丝的性能

Claims (4)

1.一种1960MPa级桥梁缆索镀锌钢丝用热轧盘条，其特征在于，其成分的重量百分含量为：C 0.85%～0.91%，Si 0.20%～1.00%，Mn 0.60%～0.90%，Cr 0.25%～0.35%，Al 0.015%～0.040%，P≤0.025%，S≤0.025%，V 0.02%～0.07%，Cu≤0.20%，Ca≤0.0030%，其余为Fe和不可避免的杂质元素；所述盘条的规格为φ11.0～φ14.0mm。
2.权利要求1所述的1960MPa级桥梁缆索镀锌钢丝用热轧盘条的生产方法，包括冶炼、连铸和轧钢工序，其特征在于，所述轧钢工序采用二火成材工艺：连铸坯加热至均热温度1160～1200℃、均热时间180～240min，然后轧制为热轧方坯；热轧方坯加热至均热温度1080～1100℃、均热时间60～90min，然后经轧制、吐丝、冷却后，即可得到所述的热轧盘条；所述热轧方坯在轧制过程中控制轧制速度为80～90m/s，精轧机组进口温度为900～940℃，减定径机组进口温度为860～900℃，吐丝温度为840～860℃。
3.根据权利要求2所述的1960MPa级桥梁缆索镀锌钢丝用热轧盘条的生产方法，其特征在于：所述冷却过程采用斯太尔摩风冷线16台风机；所述16台风机F1～F16的风量调整范围为：F1～F10风机风量为80～100%，F11～F16风机风量为60～100%，辊道速度0.75～1.00m/s。
4.根据权利要求2或3所述的1960MPa级桥梁缆索镀锌钢丝用热轧盘条的生产方法，其特征在于，所述连铸工序：将钢水浇注成大方坯，中间包过热度控制在15～30℃，拉坯速度控制在0.5～0.7m/min，采用凝固末端动态轻压下工艺，铸坯总压下量10～13mm，压下道次4～5道，道次压下量2～4mm，铸坯中心C偏析指数≤1.06。
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