CN112176258B - 2500MPa级钢绞线用盘条及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种2500MPa级钢绞线用盘条及其制造方法。所述制造方法包括步骤：1)按照如下化学成分设计方案冶炼钢水，所述化学成分设计方案以质量百分比计：C:0.96～0.99％，Si:1.15～1.40％，Mn:0.65～0.80％，Cr:0.30～0.50％，Al:0.01～0.05％，V:0.01～0.08％，Ti:0.04～0.08％，P≤0.012％，S≤0.008％，O≤0.0015％，N:0.006～0.012％，余量为铁和不可避免的杂质；并且其中Ti/N≥3.5；2)将步骤1)中所得钢水连铸成坯；在连铸过程中，以15～25℃的过热度开始浇注，压下量控制为18～26mm；3)将步骤2)中所得连铸坯进行开坯得到中间坯，对中间坯进行修磨，单面修磨深度≥1.2mm；4)将步骤3)中修磨后的中间坯通过高线轧制工序热轧成盘条，随后依次经过斯太尔摩冷却、盐浴冷却后进行集卷成盘条成品。该盘条具有超高强、超均匀、超纯净的优点，适用于直径12.7～17.8mm、2500MPa级钢绞线的制备。
Description
技术领域
本发明属于材料制备技术领域，涉及一种2500MPa级钢绞线用盘条的制造方法，以及一种采用该制造方法制备而成的盘条。
背景技术
目前国内市场的预应力钢绞线主要以1860MPa级产品为主，其原材料主要以碳含量在0.82％左右的SWRH82B盘条为主，盘条强度在1130～1230MPa之间。采用更高强度的钢绞线可以显著地减少钢材用量，简化预应力结构，降低自重，加快施工进度，具有显著的经济与社会效益。与市场主流的1860MPa级产品相比，2500MPa级钢绞线可以减少约34％的钢材用量。
2500MPa级钢绞线对盘条的强度、纯净度、表面质量、组织均匀性等方面都提出了更高的要求，需要做到全方位科学设计和全流程精细控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种盘条的制造方法，以及一种采用该制造方法制备而成的盘条，该盘条具有超高强、超均匀、超纯净的优点，适用于直径12.7～17.8mm、2500MPa级钢绞线的制备。
为实现上述发明目的，本发明一实施方式提供了一种2500MPa级钢绞线用盘条的制造方法，包括步骤：
1)按照如下化学成分设计方案冶炼钢水，所述化学成分设计方案以质量百分比计：C:0.96～0.99％，Si:1.15～1.40％，Mn:0.65～0.80％，Cr:0.30～0.50％，Al:0.01～0.05％，V:0.01～0.08％，Ti:0.04～0.08％，P≤0.012％，S≤0.008％，O≤0.0015％，N:0.006～0.012％，Ti/N≥3.5，余量为铁和不可避免的杂质；
2)将步骤1)中所得钢水连铸成坯；在连铸过程中，以15～25℃的过热度开始浇注，压下量控制为18～26mm；
3)将步骤2)中所得连铸坯进行开坯得到中间坯，对中间坯进行修磨，单面修磨深度≥1.2mm；
4)将步骤3)中修磨后的中间坯通过高线轧制工序热轧成盘条，随后依次经过斯太尔摩冷却、盐浴冷却后进行集卷成盘条成品。
优选地，在步骤4)中，中间坯通过高线轧制工序热轧成直径为11～15mm的盘条。
优选地，在步骤2)中，将步骤1)中所得钢水连铸成横截面尺寸为280～310mm×360～400mm的连铸坯。
优选地，在步骤2)中，在连铸过程中，保持0.58～0.62m/min的恒拉速，一冷区采用水冷，控制比水量为2800L/min，二冷区采用气雾冷却，控制比水量为0.6L/kg。
优选地，在步骤4)的斯太尔摩冷却工序之后集卷；在盐浴冷却工序时，盘条放线后依次进行离线热处理和盐浴，加热温度为950～1000℃，盐浴温度为530～560℃。
优选地，在步骤4)的斯太尔摩冷却工序中，奥氏体相变前的冷却速度控制在9～14K/s，奥氏体相变后期的冷却速度控制在2～3K/s。
优选地，在步骤1)中，依序通过铁水脱硫、转炉冶炼、LF精炼和真空冶炼，制得符合所述化学成分设计方案的钢水；其中，
铁水脱硫工序中，控制脱硫后铁水中S含量以质量百分比计小于0.005％；
转炉冶炼工序中，进行吹氧冶炼，控制出钢温度为1580～1620℃，以质量百分比计C≤0.08％、P≤120ppm；
LF精炼工序中，控制造渣，使所造炉渣的二元碱度为2.8～3.2，且炉渣中FeO与MnO的质量百分比之和≤1.0％。
优选地，铁水脱硫工序中，采用KR脱硫技术，加入脱硫剂CaO脱除熔融铁水的硫，以控制脱硫后铁水中S含量以质量百分比计小于0.005％。
优选地，转炉冶炼工序中，氩气搅拌压力为1MPa，出钢至1/3时添加铝锭、硅铁、锰铁，出钢避免下渣。
优选地，真空冶炼工序中，使用VD炉进行真空处理，真空度≤1mbar。
优选地，在步骤3)中，将步骤2)中所得连铸坯在加热炉中维持小于0.7的空燃比加热到1200℃以上，并以开轧温度1100℃进行粗轧开坯，得到横截面尺寸为140mm×140mm的中间坯。
优选地，在步骤3)中，采用16目砂轮对中间坯进行修磨。
优选地，在步骤4)的高线轧制工序中，热轧前的均热段温度为1160～1200℃且均热段空燃比小于0.65，开轧温度为1035～1075℃，精轧温度为940～970℃，吐丝温度为880～920℃。
为实现上述发明目的，本发明一实施方式提供了一种2500MPa级钢绞线用盘条，其采所述制造方法制备而成。
优选地，所述盘条的抗拉强度Rm为1610～1660MPa，断面收缩率Z≥28％。
优选地，所述盘条的表面裂纹深度≤50μm，脱碳层深度≤70μm。
优选地，所述盘条的头中尾的抗拉强度差别在±15MPa以内。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
(1)通过强化元素C、Mn、Cr的含量控制，提高渗碳体比例，减小珠光体片层间距以提高盘条的强度；
(2)通过V含量的控制，一方面利用其余碳的结合降低晶界C含量，进而抑制网状渗碳体组织的形成，确保组织均匀，另一方面，相变过程中在珠光体中的铁素体间以碳氮化物析出，进一步提升盘条的强度；
(3)超高强度预应力钢绞线面临的最大问题为使用过程中的延迟断裂，其与钢丝在使用过程中从环境中吸氢有关，为此，通过添加一定量的Ti，同时控制O与N含量在盘条中形成弥散均匀的TiNC析出相，形成氢陷阱，提高钢绞线的耐延迟断裂能力；O必须控制在0.0015％以下以保证加入的Ti不被氧化，Ti/N会影响TiNC析出相的尺寸，为控制析出相尺寸在10nm以下，Ti/N必须控制在3.5以上；
(4)通过开坯工序和盐浴冷却工序，来进一步减轻了凝固偏析、提高了材料均匀性，促进C含量的进一步增大，以进一步提高盘条强度；
(5)通过连铸过程中过热度和压下量的控制，在保证化学组分的设计能够提升强度的同时，极大程度的减小了宏观偏析，确保了组织均匀性；
(6)盘条具有高纯净度、组织均匀、表面质量好、强度大的优点，直径11～15mm，抗拉强度Rm为1610～1660MPa，断面收缩率Z≥28％，表面裂纹深度≤50μm，脱碳层深度≤70μm，盘条的头中尾的抗拉强度差别在±15MPa以内；
(7)所得盘条可以用于生产直径12.7～17.8mm的7丝2500MPa钢绞线。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的介绍，以下所述技术内容仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。
本实施方式提供了一种盘条的制造方法，以及一种采用该制造方法制备而成的盘条，该盘条具有超高强、超均匀、超纯净的优点，适用于直径12.7～17.8mm、2500MPa级钢绞线的制备。所述制造方法包括铁水脱硫、转炉冶炼、LF精炼、真空冶炼、连铸、开坯、修磨、高线轧制、斯太尔摩冷却以及盐浴冷却等工序。
所述盘条的化学成分设计方案以质量百分比计：C:0.96～0.99％，Si:1.15～1.40％，Mn:0.65～0.80％，Cr:0.30～0.50％，Al:0.01～0.05％，V:0.01～0.08％，Ti:0.04～0.08％，P≤0.012％，S≤0.008％，O≤0.0015％，N:0.006～0.012％，余量为铁和不可避免的杂质；并且其中Ti/N≥3.5。
下面分别对所述制造方法的各个工序的优选实施方式进行介绍。
(1)铁水脱硫
采用KR脱硫技术，加入脱硫剂CaO脱除熔融铁水的硫，以控制脱硫后铁水中S含量以质量百分比计小于0.005％。
(2)转炉冶炼
将铁水脱硫工序中所得的脱硫后铁水移入转炉，并兑入废钢进行冶炼，进行吹氧冶炼，控制出钢温度为1580～1620℃，以质量百分比计C≤0.08％、P≤120ppm；氩气搅拌压力为1MPa，出钢至1/3时添加铝锭、硅铁、锰铁，出钢避免下渣。
(3)LF精炼
将转炉冶炼的出钢移入LF炉进行精炼，按照所述化学成分设计方案进行合金化处理，依次加入剩余的含Cr、Si合金原料及含V合金原料，精炼过程中控制造渣，使所造炉渣的二元碱度为2.8～3.2，且炉渣中FeO与MnO的质量百分比之和≤1.0％；精炼后期喂入SiCa线，完成后采用氩气进行软搅拌10min以上，加入碳化稻壳等保温剂。
(4)真空冶炼
将LF精炼所得钢液投入VD炉进行真空处理，真空度≤1mbar,真空处理时间20min以上，最终制得符合所述化学成分设计方案的钢液。
(5)连铸
将真空冶炼中所得钢水连铸成横截面尺寸为280～310mm×360～400mm的连铸坯；在连铸过程中，以15～25℃的过热度开始浇注，保持0.58～0.62m/min的恒拉速，一冷区采用水冷，控制比水量为2800L/min，二冷区采用气雾冷却，控制比水量为0.6L/kg，压下量控制为18～26mm。
(6)开坯
将连铸工序中所得连铸坯在加热炉中维持小于0.7的空燃比加热到1200℃以上，并以开轧温度1100℃进行粗轧开坯，得到横截面尺寸为140mm×140mm的中间坯。
(7)修磨
采用16目砂轮对开坯工序中制得的中间坯进行修磨，单面修磨深度≥
1.2mm。
(8)高线轧制
将修磨工序之后的中间坯通过高线轧制工序热轧成直径为11～15mm的盘条；热轧前的均热段温度为1160～1200℃且均热段空燃比小于0.65，开轧温度为1035～1075℃，精轧温度为940～970℃，吐丝温度为880～920℃。
(9)斯太尔摩冷却
将高线轧制工序中制得的盘条在斯太尔摩冷却线上进行冷却，奥氏体相变前(大致对应于温度为630℃以上)的冷却速度控制在9～14K/s，奥氏体相变后期的冷却速度控制在2～3K/s，降温至550℃以下，而后进行第一次集卷。
(10)盐浴冷却
将斯太尔摩冷却工序中集卷得到的盘条，放线后依次进行离线热处理和盐浴，其中，放线后的盘条进入加热炉中控温加热，加热炉温度控制为950～1000℃，加热时间为10min以上，而后的盐浴温度控制为530～560℃；盐浴工序之后进行第二次集卷，最终制得盘条成品。
本发明一实施方式的盘条，采用所述制造方法制备而成，其具有高纯净度、组织均匀、表面质量好、强度大的优点，抗拉强度Rm为1610～1660MPa，断面收缩率Z≥28％，表面裂纹深度≤50μm，脱碳层深度≤70μm，盘条的头中尾的抗拉强度差别在±15MPa以内。
总得来讲，本发明相较于现有技术具有以下有益效果：通过化学成分的设计，配合生产方法的工艺技术改进，严格控制杂质物尺寸和类型，确保纯净度高、组织均匀，提高盘条的抗拉强度和拉拔性能；使得盘条能够用于生产直径12.7～17.8mm的7丝2500MPa钢绞线。
为使本发明一实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合依照本发明一实施方式的实施例1～4以及未依照本发明实施方式的对比例1～6，来进一步说明本实施方式。显然，所描述的实施例1～4是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
具体地，实施例1～4以及对比例1～6均提供了一种盘条，各自的化学成分以质量百分比计如表1所示。
[表1]
从表1中可以看出，实施例1～4以及对比例5～6均符合本发明一实施方式中化学成分设计方案，即化学成分以质量百分比计为：C:0.96～0.99％，Si:1.15～1.40％，Mn:0.65～0.80％，Cr:0.30～0.50％，Al:0.01～0.05％，V:0.01～0.08％，Ti:0.04～0.08％，P≤0.012％，S≤0.008％，O≤0.0015％，N:0.006～0.012％，余量为铁和不可避免的杂质；并且其中Ti/N≥3.5。而对比例1～4均不符合该化学成分设计方案。
下面分别对各个实施例及对比例的制造方法进行详细介绍。
实施例1
本实施例中盘条的制造方法如下：
(1)铁水脱硫
采用KR脱硫技术，加入脱硫剂CaO脱除熔融铁水的硫，以控制脱硫后铁水中S含量以质量百分比计小于0.005％；
(2)转炉冶炼
将铁水脱硫工序中所得的110t脱硫后铁水移入120t转炉中，并兑入优质废钢进行冶炼，进行吹氧冶炼，控制出钢温度为1590℃，以质量百分比计C：0.08％、P:120ppm；氩气搅拌压力为1MPa，出钢至1/3时添加铝锭、硅铁、锰铁，出钢避免下渣；
(3)LF精炼
将转炉冶炼的出钢移入LF炉进行精炼，依次加入剩余的含Cr、Si合金原料及含V合金原料，精炼过程中控制造渣，使所造炉渣的二元碱度为2.8～3.2，且炉渣中FeO与MnO的质量百分比之和≤1.0％；精炼后期喂入SiCa线，完成后采用氩气进行软搅拌15min，加入碳化稻壳；
(4)真空冶炼
将LF精炼所得钢液投入VD炉进行真空处理，真空度≤1mbar；
(5)连铸
将真空冶炼中所得钢水连铸成横截面尺寸为300mm×390mm的连铸坯；在连铸过程中，以15℃的过热度开始浇注，保持0.60m/min的恒拉速，一冷区采用水冷，控制比水量为2800L/min，二冷区采用气雾冷却，控制比水量为0.6L/kg，压下量控制为22mm；
(6)开坯
将连铸工序中所得连铸坯在加热炉中维持小于0.7的空燃比加热到1200℃以上，加热时间5h以上，以开轧温度1100℃进行粗轧开坯，得到横截面尺寸为140mm×140mm的中间坯；
(7)修磨
采用16目砂轮对开坯工序中制得的中间坯进行修磨，单面修磨深度≥
1.5mm；
(8)高线轧制
将修磨工序之后的中间坯通过高线轧制工序热轧成直径为15mm的盘条；热轧前的均热段温度为1160～1200℃且均热段空燃比小于0.65，开轧温度为1050℃，精轧温度为940～970℃，吐丝温度为900～920℃；
(9)斯太尔摩冷却
将高线轧制工序中制得的盘条在斯太尔摩冷却线上进行冷却，奥氏体相变前(大致对应于温度为630℃以上)的冷却速度控制在9K/s，线材运行速度为0.8～1.0m/s，风机风速为50m/s，之后奥氏体相变后期的冷却速度控制在2～3K/s，线材运行速度为0.8m/s，风机风速为10m/s；直至降温至510℃，而后进行第一次集卷；
(10)盐浴冷却
将斯太尔摩冷却工序中集卷得到的盘条，放线后依次进行离线热处理和盐浴，其中，放线后的盘条进入加热炉中控温加热，加热炉温度控制为950～1000℃，加热时间为14min，而后的盐浴温度控制为530～560℃，盐浴时间4.5min；盐浴工序之后进行第二次集卷，最终制得盘条成品。
实施例2
本实施例中盘条的制造方法如下：
(1)铁水脱硫
采用KR脱硫技术，加入脱硫剂CaO脱除熔融铁水的硫，以控制脱硫后铁水中S含量以质量百分比计小于0.005％；
(2)转炉冶炼
将铁水脱硫工序中所得的105t脱硫后铁水移入120t转炉中，并兑入优质废钢进行冶炼，进行吹氧冶炼，控制出钢温度为1590℃，以质量百分比计C：0.08％、P:90ppm；氩气搅拌压力为1MPa，出钢至1/3时添加铝锭、硅铁、锰铁，出钢避免下渣；
(3)LF精炼
将转炉冶炼的出钢移入LF炉进行精炼，依次加入剩余的含Cr、Si合金原料及含V合金原料，精炼过程中控制造渣，使所造炉渣的二元碱度为2.8～3.2，且炉渣中FeO与MnO的质量百分比之和≤1.0％；精炼后期喂入SiCa线，完成后采用氩气进行软搅拌15min，加入碳化稻壳；
(4)真空冶炼
将LF精炼所得钢液投入VD炉进行真空处理，真空度≤1mbar；
(5)连铸
将真空冶炼中所得钢水连铸成横截面尺寸为300mm×390mm的连铸坯；在连铸过程中，以25℃的过热度开始浇注，保持0.60m/min的恒拉速，一冷区采用水冷，控制比水量为2800L/min，二冷区采用气雾冷却，控制比水量为0.6L/kg，压下量控制为26mm；
(6)开坯
将连铸工序中所得连铸坯在加热炉中维持小于0.7的空燃比加热到1200℃以上，加热时间3h以上，以开轧温度1100℃进行粗轧开坯，得到横截面尺寸为140mm×140mm的中间坯；
(7)修磨
采用16目砂轮对开坯工序中制得的中间坯进行修磨，单面修磨深度≥
1.5mm；
(8)高线轧制
将修磨工序之后的中间坯通过高线轧制工序热轧成直径为13mm的盘条；热轧前的均热段温度为1160～1200℃且均热段空燃比小于0.65，开轧温度为1050℃，精轧温度为940～970℃，吐丝温度为900～920℃；
(9)斯太尔摩冷却
将高线轧制工序中制得的盘条在斯太尔摩冷却线上进行冷却，奥氏体相变前(大致对应于温度为630℃以上)的冷却速度控制在12K/s，线材运行速度为1.0～1.3m/s，风机风速为50m/s，之后奥氏体相变后期的冷却速度控制在2～3K/s，线材运行速度为0.8m/s，风机风速为10m/s；直至降温至500℃，而后进行第一次集卷；
(10)盐浴冷却
将斯太尔摩冷却工序中集卷得到的盘条，放线后依次进行离线热处理和盐浴，其中，放线后的盘条进入加热炉中控温加热，加热炉温度控制为950～1000℃，加热时间为14min，而后的盐浴温度控制为530～560℃，盐浴时间3.6min；盐浴工序之后进行第二次集卷，最终制得盘条成品。
实施例3
本实施例中盘条的制造方法如下：
(1)铁水脱硫
采用KR脱硫技术，加入脱硫剂CaO脱除熔融铁水的硫，以控制脱硫后铁水中S含量以质量百分比计小于0.005％；
(2)转炉冶炼
将铁水脱硫工序中所得的114t脱硫后铁水移入120t转炉中，并兑入优质废钢进行冶炼，进行吹氧冶炼，控制出钢温度为1590℃，以质量百分比计C：0.08％、P:85ppm；氩气搅拌压力为1MPa，出钢至1/3时添加铝锭、硅铁、锰铁，出钢避免下渣；
(3)LF精炼
将转炉冶炼的出钢移入LF炉进行精炼，依次加入剩余的含Cr、Si合金原料及含V合金原料，精炼过程中控制造渣，使所造炉渣的二元碱度为2.8～3.2，且炉渣中FeO与MnO的质量百分比之和≤1.0％；精炼后期喂入SiCa线，完成后采用氩气进行软搅拌15min，加入碳化稻壳；
(4)真空冶炼
将LF精炼所得钢液投入VD炉进行真空处理，真空度≤1mbar；
(5)连铸
将真空冶炼中所得钢水连铸成横截面尺寸为300mm×390mm的连铸坯；在连铸过程中，以20℃的过热度开始浇注，保持0.60m/min的恒拉速，一冷区采用水冷，控制比水量为2800L/min，二冷区采用气雾冷却，控制比水量为0.6L/kg，压下量控制为18mm；
(6)开坯
将连铸工序中所得连铸坯在加热炉中维持小于0.7的空燃比加热到1200℃以上，加热时间3h以上，以开轧温度1100℃进行粗轧开坯，得到横截面尺寸为140mm×140mm的中间坯；
(7)修磨
采用16目砂轮对开坯工序中制得的中间坯进行修磨，单面修磨深度≥
1.5mm；
(8)高线轧制
将修磨工序之后的中间坯通过高线轧制工序热轧成直径为11mm的盘条；热轧前的均热段温度为1160～1200℃且均热段空燃比小于0.65，开轧温度为1050℃，精轧温度为940～970℃，吐丝温度为880～900℃；
(9)斯太尔摩冷却
将高线轧制工序中制得的盘条在斯太尔摩冷却线上进行冷却，奥氏体相变前(大致对应于温度为630℃以上)的冷却速度控制在14K/s，线材运行速度为1.2～1.5m/s，风机风速为50m/s，之后奥氏体相变后期的冷却速度控制在2～3K/s，线材运行速度为0.8～1.0m/s，风机风速为10m/s；直至降温至510℃，而后进行第一次集卷；
(10)盐浴冷却
将斯太尔摩冷却工序中集卷得到的盘条，放线后依次进行离线热处理和盐浴，其中，放线后的盘条进入加热炉中控温加热，加热炉温度控制为950～1000℃，加热时间为11min，而后的盐浴温度控制为530～560℃，盐浴时间3min；盐浴工序之后进行第二次集卷，最终制得盘条成品。
实施例4
本实施例中盘条的制造方法如下：
(1)铁水脱硫
采用KR脱硫技术，加入脱硫剂CaO脱除熔融铁水的硫，以控制脱硫后铁水中S含量以质量百分比计小于0.005％；
(2)转炉冶炼
将铁水脱硫工序中所得的108t脱硫后铁水移入120t转炉中，并兑入优质废钢进行冶炼，进行吹氧冶炼，控制出钢温度为1590℃，以质量百分比计C：0.05％、P:70ppm；氩气搅拌压力为1MPa，出钢至1/3时添加铝锭、硅铁、锰铁，出钢避免下渣；
(3)LF精炼
将转炉冶炼的出钢移入LF炉进行精炼，依次加入剩余的含Cr、Si合金原料及含V合金原料，精炼过程中控制造渣，使所造炉渣的二元碱度为2.8～3.2，且炉渣中FeO与MnO的质量百分比之和≤1.0％；精炼后期喂入SiCa线，完成后采用氩气进行软搅拌15min，加入碳化稻壳；
(4)真空冶炼
将LF精炼所得钢液投入VD炉进行真空处理，真空度≤1mbar；
(5)连铸
将真空冶炼中所得钢水连铸成横截面尺寸为300mm×390mm的连铸坯；在连铸过程中，以22℃的过热度开始浇注，保持0.60m/min的恒拉速，一冷区采用水冷，控制比水量为2800L/min，二冷区采用气雾冷却，控制比水量为0.6L/kg，压下量控制为21mm；
(6)开坯
将连铸工序中所得连铸坯在加热炉中维持小于0.7的空燃比加热到1200℃以上，加热时间3h以上，以开轧温度1100℃进行粗轧开坯，得到横截面尺寸为140mm×140mm的中间坯；
(7)修磨
采用16目砂轮对开坯工序中制得的中间坯进行修磨，单面修磨深度≥
1.5mm；
(8)高线轧制
将修磨工序之后的中间坯通过高线轧制工序热轧成直径为13mm的盘条；热轧前的均热段温度为1160～1200℃且均热段空燃比小于0.65，开轧温度为1050℃，精轧温度为940～970℃，吐丝温度为900～920℃；
(9)斯太尔摩冷却
将高线轧制工序中制得的盘条在斯太尔摩冷却线上进行冷却，奥氏体相变前(大致对应于温度为630℃以上)的冷却速度控制在12K/s，线材运行速度为10.～1.3m/s，风机风速为50m/s，之后奥氏体相变后期的冷却速度控制在2～3K/s，线材运行速度为0.8m/s，风机风速为10m/s；直至降温至500℃，而后进行第一次集卷；
(10)盐浴冷却
将斯太尔摩冷却工序中集卷得到的盘条，放线后依次进行离线热处理和盐浴，其中，放线后的盘条进入加热炉中控温加热，加热炉温度控制为950～1000℃，加热时间为13min，而后的盐浴温度控制为530～560℃，盐浴时间3.6min；盐浴工序之后进行第二次集卷，最终制得盘条成品。
对比例1
本实施例中盘条的制造方法与实施例1相同。
对比例2
本实施例中盘条的制造方法与实施例2相同。
对比例3
本实施例中盘条的制造方法与实施例3相同。
对比例4
本实施例中盘条的制造方法与实施例4相同。
对比例5
本对比例中盘条的制造方法与实施例1的区别点仅在于：在连铸工序中，本对比例以39℃的过热度开始浇注。除此之外，本对比例中盘条的制造方法与实施例1相同。
对比例6
本对比例中盘条的制造方法与实施例1的区别点仅在于：在连铸工序中，本对比例的压下量控制为15mm。除此之外，本对比例中盘条的制造方法与实施例1相同。
对实施例1～4的盘条的A类、B类、C类、D类夹杂物等级分别进行检测，结果如表2所示。
[表2]
| A类,级 | B类,级 | B类,级 | B类,级 | |
| 实施例1 | 0.5 | 1.0 | 0 | 0.5 |
| 实施例2 | 1.0 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 实施例3 | 1.0 | 0.5 | 0 | 0.5 |
| 实施例4 | 0.5 | 1.0 | 0 | 0.5 |
对实施例1～4和对比例1～6的盘条的组织和力学性能分别进行检测，结果如表3所示，具体包括盘条的直径(也即表3中规格)、抗拉强度、断面收缩率(也即表3中Z)、索氏体化率、马氏体级别、网状渗碳体(也即表3中网碳)级别、表面裂纹深度和脱碳层深度。
[表3]
进一步地，对实施例1-4和对比例1-6的盘条，分别按照如下方法制备钢绞线：实施例1和对比例1中，盘条均经过9道次拉拔至5.9mm边丝与6.1mm中心丝，然后制成17.8mm预应力钢绞线；实施例2和对比例2中，盘条经过9道次拉拔至5.07mm边丝与5.25mm中心丝，然后制成15.24mm预应力钢绞线；实施例3和对比例3中，盘条经过9道次拉拔至4.2mm边丝与4.35mm边丝，然后制成12.7mm预应力钢绞线；实施例4和对比例4中，盘条经过9道次拉拔至5.07mm边丝与5.25mm中心丝，然后制成15.2mm预应力钢绞线；对比例5和对比例6中，拟计划将盘条分别经过9道次拉拔以制备钢绞线，但因中心裂纹导致的断丝过多，无法完成拉丝，未能得到成品钢绞线。实施例1-4和对比例1-6中盘条进一步制备得到钢绞线的规格、力学性能指标如表4所示。
[表4]-
结合表1至表4可以看出：
本发明的盘条具有高纯净度、组织均匀、表面质量好、强度大的优点，抗拉强度Rm为1610～1660MPa，断面收缩率Z≥28％，表面裂纹深度≤50μm，脱碳层深度≤70μm，盘条的头中尾的抗拉强度差别在±15MPa以内；
本发明的盘条能够用于生产直径12.7～17.8mm的7丝2500MPa钢绞线，并且所制备得到的钢绞线力学性能优异；
而对比例1～4，其化学成分都未采用本发明一实施方式的化学成分设计方案，其中，对比例1因Si含量过高导致盘条脱碳层深度无法控制，最终导致了钢绞线的疲劳性能低于行业标准中200万次的要求；
对比例2因Mn含量和Cr含量过高导致连铸坯的中心偏析程度过高，进而造成盘条心部马氏体等级偏高，降低了盘条的塑性、断面伸缩率，并且增大了表面裂纹深度，最终导致在拉拔过程中也出现了多次断丝，虽最终制成钢绞线，但钢绞线的最大力总伸长率与疲劳性能都偏低，最大力总伸长率低于行业标准中2.5％的要求，疲劳性能低于行业标准中200万次的要求；
对比例3因其O含量高，部分Ti被氧化，Ti/N过低造成坯料凝固过程TiN析出相尺寸大，无法起到细晶作用，导致晶粒较粗大，盘条塑性差，同时自由氮多，在拉拔过程中时效硬化现象明显，造成成品钢绞线的最大力总伸长率不合格，低于行业标准中2.5％的要求；
对比例4因其Si、Mn、Cr加入量不足造成盘条的抗拉强度偏低，最终导致无法制备成2500MPa级的预应力钢绞线，不符合钢绞线的使用要求；
对比例5和对比例6中，因为连铸工序中压下量和过热度的控制不合理，导致盘条的断面伸缩率低且网状渗碳体组等级过高，最终导致拉拔过程中因中心裂纹导致的断丝过多，无法完成拉丝，未能得到成品钢绞线。
上文所列出的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种2500MPa级钢绞线用盘条的制造方法，其特征在于，包括步骤：
1)按照如下化学成分设计方案冶炼钢水，所述化学成分设计方案以质量百分比计：C:0.96～0.99％，Si:1.15～1.40％，Mn:0.65～0.80％，Cr:0.30～0.50％，Al:0.01～0.05％，V:0.01～0.08％，Ti:0.04～0.08％，P≤0.012％，S≤0.008％，O≤0.0015％，N:0.006～0.012％，余量为铁和不可避免的杂质；并且其中Ti/N≥3.5；
2)将步骤1)中所得钢水连铸成坯；在连铸过程中，以15～25℃的过热度开始浇注，压下量控制为18～26mm；
3)将步骤2)中所得连铸坯进行开坯得到中间坯，对中间坯进行修磨，单面修磨深度≥1.2mm；
4)将步骤3)中修磨后的中间坯通过高线轧制工序热轧成盘条，随后依次经过斯太尔摩冷却、集卷、盐浴冷却后进行集卷成盘条成品；其中，斯太尔摩冷却工序中，奥氏体相变前的冷却速度控制在9～14K/s，奥氏体相变后期的冷却速度控制在2～3K/s；在盐浴冷却工序时，盘条放线后依次进行离线热处理和盐浴，加热温度为950～1000℃，盐浴温度为530～560℃。
2.根据权利要求1所述的2500MPa级钢绞线用盘条的制造方法，其特征在于，中间坯通过高线轧制工序热轧成直径为11～15mm的盘条。
3.根据权利要求1所述的2500MPa级钢绞线用盘条的制造方法，其特征在于，将步骤1)中所得钢水连铸成横截面尺寸为280～310mm×360～400mm的连铸坯；
在步骤3)中，将步骤2)中所得连铸坯在加热炉中维持小于0.7的空燃比加热到1200℃以上，并以开轧温度1100℃进行粗轧开坯，得到横截面尺寸为140mm×140mm的中间坯。
4.根据权利要求1所述的2500MPa级钢绞线用盘条的制造方法，其特征在于，在连铸过程中，保持0.58～0.62m/min的恒拉速，一冷区采用水冷，控制比水量为2800L/min，二冷区采用气雾冷却，控制比水量为0.6L/kg。
5.根据权利要求1所述的2500MPa级钢绞线用盘条的制造方法，其特征在于，高线轧制工序中，热轧前的均热段温度为1160～1200℃且均热段空燃比小于0.65，开轧温度为1035～1075℃，精轧温度为940～970℃，吐丝温度为880～920℃。
6.根据权利要求1所述的2500MPa级钢绞线用盘条的制造方法，其特征在于，在步骤1)中，依序通过铁水脱硫、转炉冶炼、LF精炼和真空冶炼，制得符合所述化学成分设计方案的钢水；其中，
铁水脱硫工序中，控制脱硫后铁水中S含量以质量百分比计小于0.005％；
转炉冶炼工序中，进行吹氧冶炼，控制出钢温度为1580～1620℃，以质量百分比计C≤0.08％、P≤120ppm；
LF精炼工序中，控制造渣，使所造炉渣的二元碱度为2.8～3.2，且炉渣中FeO与MnO的质量百分比之和≤1.0％。
7.一种2500MPa级钢绞线用盘条，其特征在于，采用权利要求1～6任一项所述的制造方法制备而成。
8.根据权利要求7所述的2500MPa级钢绞线用盘条，其特征在于，所述盘条的抗拉强度Rm为1610～1660MPa，断面收缩率Z≥28％。
9.根据权利要求7所述的2500MPa级钢绞线用盘条，其特征在于，所述盘条的表面裂纹深度≤50μm，脱碳层深度≤70μm。
10.根据权利要求7所述的2500MPa级钢绞线用盘条，其特征在于，所述盘条的头中尾的抗拉强度差别在±15MPa以内。
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Denomination of invention: Wire rod for 2500MPa grade steel strand and its manufacturing method Effective date of registration: 20230718 Granted publication date: 20220621 Pledgee: China Construction Bank Zhangjiagang branch Pledgor: INSTITUTE OF RESEARCH OF IRON & STEEL,SHAGANG,JIANGSU PROVINCE Registration number: Y2023980048909 |
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