CN107557676B - 高强耐腐蚀钢绞线用盘条及其生产方法 - Google Patents

高强耐腐蚀钢绞线用盘条及其生产方法 Download PDF

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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:0.15%~0.25%、Ni:0.15%~0.25%、Cu:0.20%~0.30%,其余为Fe和不可避免的杂质元素。方法:铁水预处理-转炉冶炼-LF炉精炼-方坯连铸-方坯连轧-钢坯清理-加热-轧制-控冷-精整-检查-入库;采用本发明生产的盘条在(96h 23℃)5%NaCl溶液全浸腐蚀试验条件下,腐蚀速度低于82B钢绞线用盘条腐蚀速率的70%。

Description

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):发明中公开了盘条的化学成分中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),发明中公开了一种小规格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),发明中公开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度耐腐蚀钢绞线用盘条成分的合理设计、连铸连轧、控轧控冷,在高线轧机上生产高强耐腐蚀钢绞线用盘条的方法。使用本发明,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:0.15%~0.25%、Ni:0.15%~0.25%、Cu:0.20%~0.30%,其余为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,因此C的范围为C:0.80%~0.85%;
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0.15%~0.25%;
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0.15%~0.25%;
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0.20%~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,包括铁水预处理-转炉冶炼-LF炉精炼-方坯连铸-方坯连轧-钢坯清理-加热-轧制-控冷-精整-检查-入库;本发明轧制规格适用于盘条,
(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)加热: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;
(4)轧制: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,控制盘条晶粒度;
(5)控冷:采用斯太尔摩风冷线冷却方式: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。
本发明的有益效果在于: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(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%。
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,进行铁水预处理-转炉冶炼-LF炉精炼-方坯连铸-方坯连轧-钢坯清理-加热-轧制-控冷-精整-检查-入库。本发明实施例盘条和对比例82B的成分见表1。本发明实施例盘条和对比例82B的力学和耐腐蚀性能见表2。
表1本发明实施例盘条和对比例82B的成分
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1025℃,保温105分钟,通条温差26℃;控制开轧温度为950℃,精轧入口温度为900℃,减定径入口温度890℃,吐丝温度870℃;以11℃/s冷速冷却到635℃,然后控制冷速为2.5℃/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9℃/s,到约500℃以后自然冷却结束。
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本发明实施例盘条和对比例82B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:0.15%~0.25%、Ni:0.15%~0.25%、Cu:0.20%~0.30%,其余为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,包括括铁水预处理-转炉冶炼-LF炉精炼-方坯连铸-方坯连轧-钢坯清理-加热-轧制-控冷-精整-检查-入库,
(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;
(2)方坯连轧、钢坯清理:将大方坯加热并轧制成100-200mm尺寸的方坯,并保证钢坯表面无缺陷;
(3)加热:将钢坯加热到1020℃~1070℃,保温100分钟~150分钟,通条温差≤30℃;
(4)轧制: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℃;
(5)控冷:斯太尔摩风冷线冷却方式: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。
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