CN108396238A - 一种1860MPa级耐腐蚀钢绞线用盘条及其生产方法 - Google Patents

一种1860MPa级耐腐蚀钢绞线用盘条及其生产方法 Download PDF

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Abstract

一种1860MPa级耐腐蚀钢绞线用盘条及其生产方法，化学成分为：C：0.80～0.85％、Si：0.15～0.35％、Mn：0.60～0.70％、P≤0.025％、S≤0.015％、Cr：0.35～0.40％、Cu：0.21～0.27％、Ca：(40～80)×10‑4％。连铸过热度不大于30℃，结晶器电磁搅拌；连轧成100～200mm正方形钢坯；轧制：通条温差≤30℃；控制开轧温度、精轧入口温度、减定径入口温度及吐丝温度；斯太尔摩风冷线冷却采取强冷、弱冷、强冷的冷速控制方法，冷却至500℃后自然冷却。本发明生产的

Description

一种1860MPa级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技术领域，特别涉及一种1860MPa级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、耐久性好、节约钢材和混凝土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。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种抗拉强度高、盘条腐蚀速率低于YL82B钢绞线用盘条腐蚀速率70％的高强耐腐蚀钢绞线用盘条及其生产方法。
为此，本发明所采取的技术解决方案是：
一种1860MPa级耐腐蚀钢绞线用盘条，其特征在于，其化学成分wt％为：C：0.80～0.85％、Si：0.15～0.35％、Mn：0.60～0.70％、P≤0.025％、S≤0.015％、Cr：0.35～0.40％、Cu：0.21～0.27％、Ca：(40～80)×10-4％，其它为Fe和残余元素。
该成分设计的依据及作用机理为：
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0.60～0.70％。
P：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0.35～0.40％。
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，但过量的Cu会不利于盘条产品的拉拔性能。故Cu的成分设计为0.21～0.27％。
Ca：微量Ca加入耐候钢中不仅可以改善钢的整体耐大气腐蚀性能，而且可以有效避免耐候钢使用时出现的锈液流挂现象。在耐候钢加入微量Ca，可以形成CaO和CaS，溶解于钢表面薄电解液膜中，使腐蚀界面的碱性增大，降低其侵蚀性，促进锈层转化为致密、保护性好的α-FeOOH。故Ca的成分设计为(40～80)×10-4％。
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1860MPa级耐腐蚀钢绞线用盘条的生产方法，其工艺路线为：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。
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，电磁搅拌电流强度为300～500A，以改善连铸坯内部偏析、缩孔、疏松等缺陷，提高铸坯的内部质量。
连轧：
将大方坯加热并轧制成100～200mm尺寸的正方形钢坯，并对钢坯进行探伤，表面有裂纹、划伤等缺陷位置进行点修磨，保证钢坯表面无缺陷。
轧制：
轧制规格盘条，具体轧制方法为：
(1)将钢坯加热到1020～1070℃，保温100～150min，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。
(2)开轧温度控制在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℃。
(3)斯太尔摩风冷线冷却：控制盘条在珠光体相变前的冷速为10～12℃/s，珠光体相变温度控制在620～670℃，相变时冷速控制在1～2.5℃/s，相变后加大冷却速度，将冷却速度控制在6～9℃/s，冷却至500℃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。
本发明的有益效果为：
本发明中盘条的化学成分含有适量的Cr、Cu元素和微量的Ca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1150～1250MPa、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(23℃15d)5％NaCl溶液全浸腐蚀条件下，本发明盘条的腐蚀速度低于YL82B钢绞线用盘条腐蚀速率的70％。
具体实施方式
实施例1、2、3与对比例化学成分见表1。
表1YL82B和耐腐蚀钢绞线用盘条的化学成份wt％
实施例1：
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。将大方坯加热并轧制成断面为180×180mm尺寸的钢坯，尔后钢坯进行探伤，对表面缺陷位置进行修磨。
将修磨后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120分钟，通条温差26℃；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640℃，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，冷却至500℃以后自然冷却。
实施例2：
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。将大方坯加热并轧制成断面为180×180mm尺寸的钢坯，而后钢坯进行探伤，对表面缺陷位置进行修磨。
将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110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，冷却至500℃以后自然冷却。
实施例3：
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380A。将大方坯加热并轧制成断面为180×180mm尺寸的钢坯，而后钢坯进行探伤，对表面缺陷位置进行修磨。
将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1050℃，保温100分钟，通条温差28℃；控制开轧温度为960℃，精轧入口温度为920℃，减定径入口温度900℃，吐丝温度870℃；以11℃/s冷速冷却到660℃，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。
实施例与对比例力学与耐腐蚀性能见表2.
表2YL82B和耐腐蚀钢绞线用盘条的力学与耐腐蚀性能

Claims (2)

1.一种1860MPa级耐腐蚀钢绞线用盘条，其特征在于，其化学成分wt％为：C：0.80～0.85％、Si：0.15～0.35％、Mn：0.60～0.70％、P≤0.025％、S≤0.015％、Cr：0.35～0.40％、Cu：0.21～0.27％、Ca：(40～80)×10-4％，其它为Fe和残余元素。
2.一种如权利要求1所述1860MPa级耐腐蚀钢绞线用盘条的生产方法，工艺路线为：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；其特征在于：
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，电磁搅拌电流强度为300～500A；
连轧：
将大方坯加热并轧制成100～200mm尺寸的正方形钢坯，并对钢坯进行探伤，表面有裂纹、划伤等缺陷位置进行点修磨，保证钢坯表面无缺陷；
轧制：
轧制规格盘条，具体轧制方法为：
(1)将钢坯加热到1020～1070℃，保温100～150min，通条温差≤30℃；
(2)开轧温度控制在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℃；
(3)斯太尔摩风冷线冷却：控制盘条在珠光体相变前的冷速为10～12℃/s，珠光体相变温度控制在620～670℃，相变时冷速控制在1～2.5℃/s，相变后加大冷却速度，将冷却速度控制在6～9℃/s，冷却至500℃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。
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