CN110846584B - 一种大规格混凝土电杆用钢及其生产方法 - Google Patents

一种大规格混凝土电杆用钢及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种大规格混凝土电杆用钢及其生产方法，包括以下重量百分比成分C 0.23‑0.25％，Si 0.40‑0.55％，Mn 1.30‑1.45％，V 0.015‑0.025％，P≤0.035％，S≤0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质。与现有技术相比，本发明是提供一种φ16mm规格电杆盘卷钢DG400的生产方法，增加了电杆钢DG400产品的规格，填补了大规格市场上电杆用钢的空白。且该规格混凝土电杆钢的开发，提高了单位面积的受力强度及抗裂性能，且节约了材料成本。

Description

一种大规格混凝土电杆用钢及其生产方法
技术领域
本发明属于钢铁制备领域，具体涉及一种大规格混凝土电杆用钢及其生产方法。
背景技术
钢筋混凝土电杆的钢筋先经预拉，在钢筋张紧状态下，与混凝土结成统一整体，待混凝土达到一定强度后，再放松钢筋。钢筋产生弹性收缩变形，而使混凝土得到预压应力。而当电杆加上受拉荷重时，这个预压应力就可以抵消一部分或全部的拉力，从而达到钢筋与混凝土两者变形的一致，充分发挥其强度。水泥电杆用钢的尺寸,目前市场上主筋一般是8～12mm的螺纹钢线材(称为直筋)，另外在主筋的外围还使用小规格的盘卷钢筋作辅助"箍筋,主筋被辅助箍筋固定,成为一个"钢筋笼"然后用"离心模"浇筑法或者"固定脱模"法浇筑混凝土而制成。
热轧电杆钢DG400，市场常用规格分为φ8mm、φ10mm、φ12mm、φ14mm，但随着电杆市场需求的不断提高，要求电杆钢的单位面积受力强度大，抗裂性能好以及尺寸大、节约材料的特点。现有8～12mm规格产品已无法满足部分用户的使用需求。因此为丰富电杆钢产品规格及使用性能，有必要开发大规格16mm规格盘卷DG400电杆钢，提高市场竞争力与品牌影响力。
发明内容
本发明提供了一种大规格混凝土电杆用钢及其生产方法，提供一种φ16mm规格电杆盘卷钢DG400的生产方法,扩宽了市场上电杆钢产品的规格尺寸、提高了单位面积的受力强度及抗裂性能，且节约了材料成本。
本发明具体技术方案如下：
一种大规格混凝土电杆用钢，包括以下重量百分比成分：C 0.23-0.25％，Si0.40-0.55％，Mn 1.30-1.45％，V 0.015-0.025％，P≤0.035％，S≤0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明提供的一种大规格混凝土电杆用钢的生产方法，包括以下工艺流程：铁水加废钢→转炉冶炼→炉后吹氩站软吹氩→LF炉精炼→弱吹氩操作→180方坯连铸→线材控轧控冷工艺；
进一步的，所述转炉冶炼具体为：按质量比铁水：废钢＝120±1：20±1的稳定装入制度；转炉终点C要求＞0.08％；出钢1/3钢水时，加入合金，顺序依次为：增碳剂、硅锰、硅铁、钒氮合金，挡渣出钢，出钢完毕钢包内加入白灰3.0～3.5kg/t；
进一步的，所述炉后钢包吹氩站软吹氩：底吹氩流量为120～180NL/min，搅拌为4～7min，使得钢包进LF炉前各元素均匀；
进一步的，所述LF炉精炼：首先采用300～460NL/min的氩量吹通，再调小到100～120L/min，避免钢水裸露氧化，用合理的电流档位化渣，相电压在167V，电流20KA～28KA的档位进行化渣12分钟，根据渣的状况加入1.5～2.0kg/t精炼渣，并加入碳化硅粉0.8～1.5kg/t钢，以强化渣面扩散脱氧，确保白渣保持时间，精炼渣及碳化硅的成分如表1所示，最后微调化学成分至目标范围；
表1精炼渣及碳化硅粉的主要成分表
名称 C SiC CaO SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> CaF<sub>2</sub>
精炼渣/％ / / 3.2 7.1 24 58
碳化硅粉/％ 10 70 / / / /
进一步的，所述弱吹氩操作，具体为：弱吹时间10～15分钟，45～60NL/min的氩气流量，保证钢液面不裸露；
进一步的，所述180方坯连铸：采用全程保护浇铸，一次冷却水流量120～130m3/h，二次冷却比水量1.2～1.3L/kg，二次冷却段的四段水的分配比为26:48:37:9。
进一步的，所述的线材控轧控冷工艺，采用TMCP热机轧制工艺，具体为：
所述的线材控轧控冷工艺，包含加热工艺、控轧水冷工艺和风冷工艺；其中加热工艺为均热段温度控制在1040～1120℃；出炉温度控制在970～990℃；控轧水冷工艺为进精轧机前穿水冷却后进精轧温度控制在950±10℃，精轧后再次穿水冷却，至吐丝管的吐丝温度在850±10℃；风冷工艺采用斯泰尔摩风冷线快冷工艺。具体为：风冷工艺中，风冷冷却速度控制在9～10℃/s，冷却至550±10℃进行空冷。快速冷却有利于盘卷DG400材从吐丝管出口至风机风冷结束前快速从奥氏体完全转变成细铁素体和珠光体组织。更优选的，本发明在风冷辊道上使用的变频风机功率为315KW约20万m3/h的最大风量，设定1～5号风机风量全开，5号风机结束温度为550±10℃，说明已完全发生相转变，其余风机关闭，辊道空冷后集卷收集。
本发明生产的产品的显微组织为铁素体+细珠光体组织，铁素体占比40～45％，珠光体占比55～60％，热轧晶粒度为9～11级。
各元素的主要作用如下：
C元素是形成珠光体的组成部分，能提高钢材强度，但是含量不能过高影响焊接性能，降低塑性，此发明中，C含量为0.23～0.25％。
Si元素提高钢材强度，但影响钢材韧性和塑性，此发明中，Si元素质量分数为0.40～0.55％。
Mn元素显著提高钢材强度，而且提高钢材淬透性，提高强屈比，但过高，易晶粒粗大，且形成Mn偏析，会影响焊接性能，本发明中，Mn元素质量分数为1.30～1.45％。
V是主要强化元素，形成的VC、V(C，N)化合物对晶界及位错有强烈的钉扎作用，并且能够细化晶粒，能显著提高强度，增加塑性，提高韧性，此发明中，V含量为0.015～0.025％。
P、S元素为有害元素，损害钢材塑性，当P、S≥0.040％时，P容易形成加工冷脆、S易形成加工热脆性；但若想得到过低的P、S含量，会大量增加冶炼工序脱P脱S的造渣成本，因此本发明中，P、S质量分数≤0.035％即可。
本发明通过设计大规格(16规格)DG400钢的成分设计，控轧控冷工艺设计。该方法生产出的电杆用DG400盘螺，其焊接性和力学性能等均满足客户使用需求，控轧穿水工艺采取细晶粒控制轧制及精轧轧后通过水箱穿水冷却工艺，风冷工艺为在斯泰尔摩风冷轨道上通过合适的风冷冷却速率，相转变得到具有铁素体和细珠光体的复相组织，晶粒度保持在9～11级，钢筋可获得良好的机械性能，填补了电杆钢市场16规格的使用空白。
现有技术生产φ10～φ14规格的DG400钢工艺为：DG400无钒微合金化的强穿水工艺，成分如：C 0.23-0.25％，Si 0.38-0.50％，Mn 1.30-1.45％，P≤0.040％，S≤0.040％，该成分含量下，其加热工艺为均热段温度控制在1040～1100℃；出炉温度控制在965～985℃；控轧工艺为进精轧机温度控制在860±10℃，吐丝温度在800±10℃；控冷工艺采用斯泰尔摩风冷线快冷工艺，风机1～5号风机风量全开。此现有工艺通过加大穿水量勉强满足国标GB/T1499.2-2018的标准要求，屈服强度富余量不高，屈服强度低于420MPa的占比达30％，除铁素体和珠光体外，偶有贝氏体异常组织出现，存在性能及组织异常的风险。
与现有技术相比，本发明是提供一种φ16mm规格电杆盘卷钢DG400的生产方法，通过合理设计化学成分及轧钢工艺，提高了屈服强度及稳定了珠光体和铁素体组织，晶粒度在9～11级，产品完全满足市场使用要求，其显微组织及晶粒度分别如图1、图2所示增加了电杆钢DG400产品的规格，填补了大规格市场上电杆用钢的空白。且该规格混凝土电杆钢的开发，提高了单位面积的受力强度及抗裂性能，且节约了材料成本。
附图说明
图1为本发明生产的大规格φ16mm的DG400钢×500倍的显微组织照片；
图2为本发明生产大规格φ16mm的DG400钢×100倍晶粒度照片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种大规格混凝土电杆用钢，包括以下重量百分比成分：炉号为B9214，包括以下组分C:0.24％，Si0.45％，Mn1.35％，V0.018％，P0.026％，S0.015％，以及余量的Fe和不可避免的杂质。
一种大规格混凝土电杆用钢的生产方法，具体工艺流程为：铁水加废钢→转炉冶炼→炉后吹氩站软吹氩→LF炉精炼→LF弱吹氩操作→180方坯连铸→线材控轧控冷工艺，规格φ16mm。
转炉冶炼：按质量比铁水：废钢＝121：19的稳定装入制度，总装入量140吨；转炉终点C 0.09％；出钢1/3钢水时，加入合金，顺序为：增碳剂→硅锰→硅铁→钒氮合金，挡渣出钢，出钢完毕钢包内加入白灰3.5kg/t；
炉后吹氩站软吹氩：炉后钢包开至吹氩站，底吹氩流量设定为125NL/min，搅拌5min，调至LF炉精炼；
LF炉精炼：首先采用410NL/min的氩量吹通，再调小到100L/min，避免钢水裸露氧化。一般相电压在167V，电20KA～28KA的档位进行通电化渣12分钟，根据渣的状况加入2.0kg/t精炼渣，并加入碳化硅粉0.8kg/t钢，以强化渣面扩散脱氧，最后微调化学成分至目标范围；
弱吹氩操作：弱吹时间12分钟后吊至连铸平台，氩气流量为50NL/min，保证钢液面不裸露，确保成分均匀；
180方坯连铸：采用全程保护浇铸，一次冷却水流量120m3/h，二次冷却比水量1.25L/kg，二冷段四段水的分配比为26:48:37:9，铸坯下线冷、热送至轧钢入炉轧制。
连续线材轧制工艺：采用TMCP轧制工艺，包含加热工艺、控轧穿水工艺和风冷工艺，具体加热工艺为均热段温度为1090℃；出炉温度控制在990℃；控轧水冷工艺为进精轧机前穿水冷却后进精轧温度控制在950℃，精轧后穿水进吐丝管的吐丝温度为845℃；控冷风冷工艺采用风冷工艺采用斯泰尔摩风冷线快冷工艺，风机转速控制的风冷冷却工艺，在风机辊道上，1～5号变频的风机开度为100％全开，对应的参数为变频功率315KW，风机风量20万立/小时；风冷冷却速度是9.5℃/s，5号风机出口辊道实测冷却温度555℃后进行空冷。产品的显微组织为铁素体+细珠光体组织，铁素体占比43％，热轧晶粒度为9级，所生产的钢，力学性能合格见表1。
实施例2
一种大规格混凝土电杆用钢，包括以下重量百分比成分：炉号为A9207，包括以下组分C:0.23％，Si0.47％，Mn1.38％，V0.017％，P0.027％，S0.020％，以及余量的Fe和不可避免的杂质。
上述大规格混凝土电杆用钢的生产方法，包括以下工艺流程：铁水加废钢→转炉冶炼→炉后吹氩站软吹氩→LF炉精炼→弱吹氩操作→180方坯连铸→线材控轧控冷工艺，规格φ
16mm。
转炉冶炼：按质量比铁水：废钢＝119：20的稳定装入制度，总装入量139吨；转炉终点C 0.11％；出钢1/3钢水时，加入合金，加入顺序为：增碳剂→硅锰→硅铁→钒氮合金，挡渣出钢，出钢完毕钢包内加入白灰3.5kg/t；
炉后钢包吹氩站软吹氩：炉后钢包开至吹氩站，底吹氩流量设定为130NL/min，搅拌为5min，调至LF炉精炼；
LF炉精炼：首先采用450NL/min的氩量吹通，再调小到100L/min，一般相电压在167V，电20KA～28KA的档位进行通电化渣12分钟，根据渣的状况加入1.5kg/t精炼渣，并加入碳化硅粉1.0kg/t钢，以强化渣面扩散脱氧，最后微调化学成分至目标范围；
弱吹氩操作：弱吹时间12分钟后吊至连铸平台，氩气流量为47NL/min，保证钢液面不裸露，确保成分均匀；
180方坯连铸：采用全程保护浇铸，一次冷却水流量120～130m3/h，二次冷却比水量1.25L/kg，二冷段四段水的分配比为26:48:37:9，铸坯下线冷、热送至轧钢入炉轧制。
连续线材轧制工艺，采用TMCP轧制工艺，包含加热工艺、控轧穿水工艺和风冷工艺，具体加热工艺为均热段温度为1085℃；出炉温度控制在985℃；控轧水冷工艺为进精轧机前穿水冷却后进精轧温度控制在950℃，精轧后穿水进吐丝管的吐丝温度为850℃；风冷工艺采用风机转速控制的风冷冷却工艺，在风机辊道上，1～5号变频的风机开度为100％全开，对应的参数为变频功率315KW，风机风量20万立/小时；风冷冷却速度是10℃/s，5号风机出口辊道实测冷却温度545℃后进行空冷，产品的显微组织为铁素体+细珠光体组织，铁素体占比42％，热轧晶粒度为9.5级，力学性能合格见表1。
实施例3
一种大规格混凝土电杆用钢，包括以下重量百分比成分：炉号为B9216，包括以下组分C0.24％，Si 0.43％，Mn1.42％，V 0.016％，P0.027％，S0.024％，以及余量的Fe和不可避免的杂质。
大规格混凝土电杆用钢的生产方法，包括以下工艺流程：铁水加废钢→转炉冶炼→炉后吹氩站软吹氩→LF炉精炼→弱吹氩操作→180方坯连铸→线材控轧控冷工艺；规格φ16mm。
转炉冶炼：按质量比铁水：废钢＝119：19的稳定装入制度，总装入量138吨；转炉终点C 0.10％；出钢1/3钢水时，加入合金，顺序为：增碳剂→硅锰→硅铁→钒氮合金，挡渣出钢，出钢完毕钢包内加入白灰3.0kg/t；
炉后吹氩站:炉后钢包开至吹氩站，底吹氩流量设定为145NL/min，搅拌为6min，调至LF炉精炼；
LF炉精炼：首先采用400NL/min的氩量吹通，再调小到100L/min，一般相电压在167V，电20KA～28KA的档位进行通电化渣12分钟，根据渣的状况加入1.6kg/t精炼渣，并加入适量碳化硅粉0.8kg/t钢，以强化渣面扩散脱氧，最后微调化学成分至目标范围；
弱吹氩操作：弱吹时间11分钟后吊至连铸平台，氩气流量为45NL/min，保证钢液面不裸露，确保成分均匀；
180方坯连铸：采用全程保护浇铸，一次冷却水流量130m3/h，二次冷却比水量1.25L/kg，二冷段四段水的分配比为26:48:37:9，铸坯下线冷、热送至轧钢入炉轧制。
连续线材轧制工艺，采用TMCP轧制工艺，包含加热工艺、控轧穿水工艺和风冷工艺，具体加热工艺为均热段温度为1100℃；出炉温度控制在982℃；控轧水冷工艺为进精轧机前穿水冷却后进精轧温度控制在952℃，精轧后穿水进吐丝管的吐丝温度为848℃；风冷工艺采用风机转速控制的风冷冷却工艺，在风机辊道上，1～5号变频的风机开度为100％全开，对应的参数为变频功率315KW，风机风量20万立/小时；风冷冷却速度是9.7℃/s，5号风机出口辊道实测冷却温度550℃后进行空冷，产品的显微组织为铁素体+细珠光体组织，热轧晶粒度为10.0级，力学性能合格见表1。
实施例1-3每个实施例生产的钢选4个试样进行检测。
表1实施例1～3中φ16规格DG400拉伸检测的力学性能
Figure BDA0002339439870000061
从上表1可以得到，本申请生产的钢组织和性能的稳定，而且，提高了单位面积的受力强度及抗裂性能，并且，节约了材料成本，还填补了大规格市场上电杆用钢的空白，具有广阔的市场前景。

Claims (8)

1.一种大规格混凝土电杆用钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下工艺流程：铁水加废钢→转炉冶炼→炉后吹氩站软吹氩→LF炉精炼→弱吹氩操作→180方坯连铸→线材控轧控冷工艺；
所述的线材控轧控冷工艺，包含加热工艺、控轧水冷工艺和风冷工艺；
风冷冷却速度控制在9~10℃/s，冷却至550±10℃进行空冷；
所述大规格混凝土电杆用钢包括以下重量百分比成分：C 0.23-0.25%，Si 0.40-0.55%，Mn 1.30-1.45%，V 0.015-0.025%，P≤0.035%，S≤0.035%，其余为Fe和不可避免的杂质；
所述大规格混凝土电杆用钢显微组织为铁素体+细珠光体组织，铁素体占比40~45%，珠光体占比55~60%，热轧晶粒度为9~11级；
所述大规格混凝土电杆用钢的直径为16mm。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述转炉冶炼具体为：按质量比铁水：废钢＝120±1：20±1的稳定装入制度；转炉终点C要求＞0.08％；出钢1/3钢水时，加入合金，顺序依次为：增碳剂、硅锰、硅铁、钒氮合金，挡渣出钢，出钢完毕钢包内加入白灰3.0~3.5kg/t。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述炉后软吹氩：底吹氩流量为120~180NL/min，搅拌为4~7min。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述LF炉精炼：首先采用300~460NL/min的氩量吹通，再调小到100~120L/min，避免钢水裸露氧化，用合理的电流档位化渣，相电压在167V，电流20KA~28KA的档位进行化渣12分钟，根据渣的状况加入1.5~2.0kg/t精炼渣，并加入碳化硅粉0.8~1.5kg/t钢。
5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述弱吹氩操作，具体为：弱吹时间10~15分钟，45~60NL/min的氩气流量。
6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述180方坯连铸：采用全程保护浇铸，一次冷却水流量120～130m3/h，二次冷却比水量1.2～1.3L/kg，二次冷却段的四段水的分配比为26:48:37:9。
7.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述加热工艺为均热段温度控制在1040～1120℃；出炉温度控制在970～990℃。
8.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于，控轧水冷工艺为进精轧机前穿水冷却后进精轧温度控制在950±10℃，精轧后再次穿水冷却，至吐丝管的吐丝温度在850±10℃。
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