CN107557675B - 一种高强耐腐蚀钢绞线用盘条及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高强耐腐蚀钢绞线用盘条及其生产方法，该盘条的成分按重量百分比计如下：C：0.80％～0.85％、Si：0.15％～0.35％、Mn：0.60％～0.90％、P：≤0.025％、S：≤0.015％、Cr：0.10％～0.20％、Ni：0.10％～0.20％、Cu：0.10％～0.20％、Mo：0.20％～0.30％，其它为Fe和不可避免的杂质元素。生产方法包括包括冶炼、连铸、方坯连轧、钢坯清理、轧制，采用本发明生产的盘条，强度和塑性好，有利于拉拔变形。在(96h 23℃)5％NaCl溶液全浸腐蚀试验条件下，本发明盘条的腐蚀速度低于82B钢绞线用盘条腐蚀速率的70％。

Description

一种高强耐腐蚀钢绞线用盘条及其生产方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，尤其涉及一种高强耐腐蚀钢绞线用盘条及其生产方法。

背景技术

在高速铁路、公路的桥梁建设中，预应力梁体以其自重轻、跨度大、行车舒适、节约钢材和混凝土、耐久性好等诸多优点得到了普遍应用。但是，由于设备、人员、材料工艺等非精细化施工因素，造成近几十年来出现了一系列预应力混凝土结构耐久性失效事故，其中预应力钢绞线锈蚀引起的破坏占绝大多数，从而造成了严重后果，这已引起了世界各国学者和工程界的关注。

预应力钢绞线锈蚀，直接影响到桥梁等工程的服役时间。虽然采用镀锌、环氧树脂等方法可以减缓锈蚀程度，但成本太高、并仍有一些质量问题，因此未能得到广泛应用。要彻底解决预应力钢绞线锈蚀问题，必须从源头着手，优化钢绞线用材料，提高钢绞线材料的耐腐蚀性能。

《一种高强度预应力钢丝用82B盘条的生产工艺及其盘条》(CN102876983B)：公开的盘条化学成分中Cr：0.20～0.24％、Ni：≤0.10％、Cu：≤0.05％；生产工序：原料、冶炼、连铸、加热、控温轧制、吐丝成卷、控冷、后处理得到盘条。该发明使用Cr、V提高盘条强度和塑性，未加入Ni元素，也未涉及盘条的腐蚀性能。

《一种小规格高Cr的82B盘条轧后控制冷却方法》(CN104001741A)，公开了一种小规格Cr含量范围为0.30～0.40％、钢坯截面尺寸范围为100mm×100mm～260mm×260mm的82B盘条轧后控制冷却方法。该发明适用于 小规格盘条，并且未涉及盘条的化学成分设计和耐腐蚀能力。《一种82B钢绞线钢的生产方法》(CN102211159B)：公开的82B钢绞线钢的生产方法采用转炉冶炼－LF精炼－RH精炼－大方坯连铸的工艺生产82B钢，钢中Cr含量为0.015～0.22％，采用连铸动态轻压下技术，实现82B盘条成分、质量满足标准要求。该发明只提及82B钢绞线的炼钢生产工艺，未涉及后期的轧制工艺，并且也没有提出相关的耐腐蚀能力。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种高强Cr-Ni-Cu-Mo耐腐蚀钢绞线用盘条及其生产方法，获得的盘条腐蚀速率，低于82B钢绞线用盘条腐蚀速率的70％。

本发明的目的是这样实现的：

一种高强耐腐蚀钢绞线用盘条，该盘条的成分按重量百分比计如下：C：0.80％～0.85％、Si：0.15％～0.35％、Mn：0.60％～0.90％、P：≤0.025％、S：≤0.015％、Cr：0.10％～0.20％、Ni：0.10％～0.20％、Cu：0.10％～0.20％、Mo：0.20％～0.30％，其它为Fe和不可避免的杂质元素。

本发明成分设计理由如下：

C：C是钢中固溶强化作用最明显的元素，随C含量增加，钢的强度、硬度上升，塑性、韧性下降；

Si：Si是铁素体固溶强化元素，但Si含量过高，不利于冷加工塑性变形，故Si的范围为0.15％～0.35％；

Mn：Mn起固溶强化和细晶强化的作用，并推迟珠光体和铁素体转变，提高钢的强度和加工硬化性能。故Mn的范围为0.60％～0.90％；

P、S：P易引起钢的冷脆，是对钢材性能不利的一面；但是，P是合金元素中提高耐腐蚀性能最有效的元素，因此，将P元素控制在≤0.025％，益于提高钢材的耐腐蚀性能。S在钢中易生成MnS，引起热脆，故要求S含量越少越好。

Cr：通过加入适量的Cr，能得到适合拉拔的珠光体片层间距，提高盘条的抗拉强度，改善盘条的塑性和拉拔性能，并提高耐腐蚀性能。故Cr的成分范围为0.10％～0.20％；

Ni：Ni是奥氏体形成元素，与铬配合改善钢的高温抗氧化、应力腐蚀能力，提高可塑性、可焊接性和韧性等。故Ni的成分范围为0.10％～0.20％；

Cu：Cu能显著改变钢的抗大气腐蚀性能，使钢表面的锈层致密并提高附着性，Cu与P，Cr的配合使用可以促进表面钝化膜的形成，降低钢基体的腐蚀诱发敏感性，提高钢材的耐蚀性能。故Cu的成分设计为0.10％～0.20％；

Mo：钼是能有效提高耐大气腐蚀性能的合金元素。故Mo的成分设计为0.20％～0.30％；

本发明综合考虑了耐腐蚀钢绞线用盘条生产成本、力学性能、拉拔成型性能、耐腐蚀能力基础之上，进行了上述的成分设计。

一种高强耐腐蚀钢绞线用盘条的生产方法，包括冶炼、连铸、方坯连轧、钢坯清理、轧制，

(1)连铸：断面尺寸为(250－350)*(350－450)mm的大方坯，过热度不大于30℃，结晶器电磁搅拌+凝固末端电磁搅拌，结晶器电磁搅拌电流强度为400A－500A，凝固末端电磁搅拌电流强度为400A－600A，改善连铸坯内部偏析、缩孔、疏松、非金属夹杂物等缺陷，提高铸坯的质量和合格率。

(2)方坯连轧、钢坯清理：将大方坯加热并轧制成100mm－200mm尺寸的方坯，并对钢坯进行探伤，表面有裂纹、划伤等缺陷位置进行修磨，保证钢坯表面无缺陷。

(3)轧制：

(a)将钢坯加热到1020℃～1070℃，保温100分钟～150分钟，通条温差≤30℃，有利于钢坯内部应力释放、微合金元素固溶强化等作用，避免盘条出现脱碳等表面缺陷；

(b)控制开轧温度为930℃～980℃，精轧入口温度为880℃～930℃，减定径入口温度880℃～930℃，吐丝温度850℃～880℃，通过控制轧制温度，可控制盘条晶粒度；

(c)冷却：控制盘条在珠光体相变前的冷速为10℃/s～12℃/s，珠光体相变温度控制在620℃～670℃，相变时冷速控制在1℃/s～2.5℃/s，相变后加大冷却速度，将冷却速度控制在6℃/s～9℃/s，到500℃以后自然冷却；通过强冷、弱冷、强冷的冷速控制方法，完成盘条的珠光体相变，获得需要的组织和力学性能，避免出现不利于拉拔的马氏体等异常组织。

本发明中盘条的化学成分含有适量的Cr、Ni、Cu元素，提高了盘条的强度和塑性，并有效提高了盘条的耐腐蚀能力，通过炼钢、轧制的控制工艺，获得力学性能、拉拔成型性能、耐腐蚀能力等使用性能优异的盘条。

本发明的有益效果在于：本发明轧制生产的耐腐蚀钢绞线用盘条，抗拉强度为1150MPa～1250MPa、延伸率为10％～16％、面缩率为18％～32％，强度和塑性好，有利于拉拔变形。在(96h23℃)5％NaCl溶液全浸腐蚀试验条件下，本发明盘条的腐蚀速度低于82B钢绞线用盘条腐蚀速率的70％。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的说明。

本发明实施例根据技术方案的组分配比，进行冶炼、连铸、轧制、连续退火、平整。本发明实施例和对比例82B盘条的化学成份见表1。本发明实施例和对比例82B盘条的力学和耐腐蚀性能见表2。

表1本发明实施例和对比例82B盘条的化学成份(wt％)

实施一：

依据耐腐蚀钢绞线用盘条发明成分进行冶炼，然后浇注成断面尺寸为280*380mm的大方坯，过热度28℃，结晶器电磁搅拌电流强度为400A，凝固末端电磁搅拌电流强度为500A。将280*380mm的大方坯加热并轧制成断面为155*155mm尺寸的钢坯，而后钢坯进行探伤，对表面缺陷位置进行修磨。

经过上述工艺后，得到合格的钢坯。使用合格的钢坯在高速线材轧机上轧制盘条，轧制工艺如下：将钢坯加热到1030℃，保温110分钟，通条温差28℃；控制开轧温度为960℃，精轧入口温度为910℃，减定径入口温度890℃，吐丝温度860℃；以10℃/s冷速冷却到645℃，然后控制冷速为1.5℃/s进行珠光体相变，珠光体相变温度控制在620℃～670℃，相变后加大冷却速度，将冷却速度控制在8℃/s，到约500℃以后自然冷却。

实施二：

依据耐腐蚀钢绞线用盘条发明成分进行冶炼，然后浇注成断面尺寸为280*380mm的大方坯，过热度26℃，结晶器电磁搅拌电流强度为450A，凝固末端电磁搅拌电流强度为550A。将280*380mm的大方坯加热并轧制成断面为155*155mm尺寸的钢坯，而后钢坯进行探伤，对表面缺陷位置进行修磨。

经过上述工艺后，得到合格的钢坯。使用合格的钢坯在高速线材轧机上轧制盘条，轧制工艺如下：将钢坯加热到1040℃，保温115分钟，通条温差27℃；控制开轧温度为950℃，精轧入口温度为915℃，减定径入口温度900℃，吐丝温度870℃；以11℃/s冷速冷却到655℃，然后控制冷速为2℃/s进行珠光体相变，珠光体相变温度控制在620℃～670℃，相变后加大冷却速度，将冷却速度控制在7.5℃/s，到约500℃以后自然冷却。

实施三：

依据耐腐蚀钢绞线用盘条发明成分进行冶炼，然后浇注成断面尺寸为280*380mm的大方坯，过热度29℃，结晶器电磁搅拌电流强度为500A，凝固末端电磁搅拌电流强度为450A。将280*380mm的大方坯加热并轧制成断面为155*155mm尺寸的钢坯，而后钢坯进行探伤，对表面缺陷位置进行修磨。

经过上述工艺后，得到合格的钢坯。使用合格的钢坯在高速线材轧机上轧制盘条，轧制工艺如下：将钢坯加热到1040℃，保温100分钟，通条温差28℃；控制开轧温度为970℃，精轧入口温度为920℃，减定径入口温度910℃，吐丝温度880℃；以11℃/s冷速冷却到655℃，然后控制冷速为2℃/s进行珠光体相变，珠光体相变温度控制在620℃～670℃，相变后加大冷却速度，将冷却速度控制在8.5℃/s，到约500℃以后自然冷却。

表2本发明实施例和对比例82B盘条的力学和耐腐蚀性能

Claims (1)

1.一种高强耐腐蚀钢绞线用盘条的生产方法，其特征在于，该盘条的成分按重量百分比计如下：C：0.80％～0.85％、Si：0.15％～0.35％、Mn：0.60％～0.90％、P：≤0.025％、S：≤0.015％、Cr：0.10％～0.20％、Ni：0.10％～0.20％、Cu：0.10％～0.20％、Mo：0.20％～0.30％，其它为Fe和不可避免的杂质元素；

所述的高强耐腐蚀钢绞线用盘条的生产方法，包括冶炼、连铸、方坯连轧、钢坯清理、轧制，

(1)连铸：断面尺寸为(250－350)*(350－450)mm的大方坯，过热度不大于30℃，结晶器电磁搅拌+凝固末端电磁搅拌，结晶器电磁搅拌电流强度为400A－500A，凝固末端电磁搅拌电流强度为400－600A；

(2)方坯连轧、钢坯清理：将大方坯加热并轧制成100mm－200mm尺寸的方坯，并对钢坯进行探伤，表面有裂纹、划伤等缺陷位置进行修磨，保证钢坯表面无缺陷；

(3)轧制：

(a)将钢坯加热到1020℃～1070℃，保温100分钟～150分钟，通条温差≤30℃；

(b)控制开轧温度为93℃0～980℃，精轧入口温度为880℃～930℃，减定径入口温度880℃～930℃，吐丝温度850℃～880℃；

(c)冷却：控制盘条在珠光体相变前的冷速为10℃/s～12℃/s，珠光体相变温度控制在620℃～670℃，相变时冷速控制在1℃/s～2.5℃/s，相变后加大冷却速度，将冷却速度控制在6℃/s～9℃/s，到500℃以后自然冷却。