CN113897544B - 一种稀土高强高韧预应力钢绞线用盘条及其冶炼轧制生产方法 - Google Patents
一种稀土高强高韧预应力钢绞线用盘条及其冶炼轧制生产方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种稀土高强高韧预应力钢绞线用盘条及其冶炼轧制生产方法，其化学成分的质量百分比含量为：C：0.70％～0.90％、Si：0.10％～0.30％、Mn：0.60％～0.90％、P≤0.025％、S≤0.025％，V：0.01％～0.07％，Cr：0.15％～0.35％，Re：0.0020％～0.0040％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明的盘条强度级别大于1570MPa级，通过稀土La、Ce元素的添加配合高拉碳工艺使铸坯中心偏析得到改善优化，盘条热轧状态初验性能优异，延伸率、断面收缩率等塑性指标有所提升，使高碳钢没有明显的韧脆转变温度区间，提升了钢绞线用钢的整体性能。
Description
技术领域
本发明涉及冶炼技术领域，尤其涉及一种稀土高强高韧预应力钢绞线用盘条及其冶炼轧制生产方法。
背景技术
预应力钢绞线一般应用在公路、铁路、桥梁、电力、建筑、水利、环境保护等国民经济领域，年需求量350万吨以上。国内应用较普遍的预应力材料，有强度级别分别为1570MPa、1720MPa、1770MPa、1860MPa等各种线材，而国标GB/T5224中绞线的最高强度级别为1960MPa，国内也有更高强度钢绞线的文献报道，但都仅限于一些实验室研究。传统生产的高碳硬线钢系列铸坯质量不佳，主要控制难点是中心碳偏析、非金属夹杂物控制不好、盘条韧性较差等，因此导致处理大量不良的附加产品。
发明内容
本发明提供了一种稀土高强高韧预应力钢绞线用盘条及其冶炼轧制生产方法，强度级别大于1570MPa级，最高强度可达到2000MPa，通过稀土La、Ce元素的添加配合高拉碳工艺使铸坯中心偏析得到改善优化，盘条热轧状态初验性能优异，延伸率、断面收缩率等塑性指标有所提升，使高碳钢没有明显的韧脆转变温度区间，提升了钢绞线用钢的整体性能。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种稀土高强高韧预应力钢绞线用盘条，目的是提供不同强度系列钢绞线保证盘条的韧性和稳定性的控制方法，同时增大铁路桥梁框架墩墩柱的跨度，提高了混凝土构件的承载能力，节省资源和能源，减少现场配置和张拉作业以及缩短工期和降低成本。而目前，使用最为广泛是1570MPa、1720MPa、1770MPa、1860MPa级钢绞线，主要使用12.5mm～15mm的YL72B、YL77B、YL82B、YL87B系列盘条作为原料。本发明专利在高碳钢成分设计思路中加入稀土元素，重点提升材料的整体材料的延伸率、断面收缩率等塑性指标，制作绞线后的扭转性能提高，并使高碳钢没有明显的韧脆转变温度区间，其质量百分比的成分为：C：0.70％～0.90％、Si：0.10％～0.30％、Mn：0.60％～0.90％、P≤0.025％、S≤0.025％，V：0.01％～0.07％，Cr：0.15％～0.35％，Re：0.0020％～0.0040％，其余为Fe及不可避免的杂质。
一种稀土高强高韧预应力钢绞线用盘条的冶炼轧制生产方法，包括：
为了去除钢中的有害元素P、S、Si等，铁水进入转炉前必须经过铁水预处理，采用KR机械搅拌脱硫或颗粒镁喷吹脱硫处理，最大限度降低P、S、Si含量；
转炉出钢采用双渣法吹炼，严格控制转炉出钢下渣量，转炉炉渣料以石灰、白云石、铁皮球为主，根据操作规程分批次加入；第一批加入石灰、铁皮球、白云石，之后小批量多次加入；转炉采用高拉碳工艺，防止钢水过氧化，保证钢水温度，钢包必须烘烤，烘烤温度大于900℃，出钢时大包脱氧剂及合金加入顺序：增碳剂→合金→硅钙钡→电石→萤石→渣料；合金在出钢过程中加入，不允许出钢前包底加合金；
出钢口维护良好，采用双挡渣操作，出钢时间必须控制，严禁下渣，下渣量要扒干净渣，防止回磷过量，要求回磷量≤0.003％；入LF工位第一包钢液温度≥1530℃，可根据钢中硫含量、渣况适当加石灰、萤石、电石、SiC、硅铁粉、石英砂调渣，不得加入工艺规定之外的渣料，碱度(R)控制在2.0～3.0；根据成分控制范围要求进行微调，调成分时注意，确保锰硅比(Mn/Si)≥3.0；
软吹时间必须大于15min；精炼后期或精炼离位时加入La或Ce的稀土合金，或者在连铸结晶器内未入稀土丝；
连铸全程采用保护浇注、结晶器电磁搅拌、凝固末端电磁搅拌和轻压下相结合的控制手段，控制中心碳偏析，连铸过程中钢水的过热度为20～30℃；
二冷水系统零段的足辊及其它二冷段输出辊均务必运转正常，各段的气雾喷嘴、水喷嘴务必畅通，确保铸坯各面冷却均匀；保护渣采用高碳钢专用保护渣，控制保护渣中的水分，保证保护渣干燥；轧制前必须铸坯进行检查，剔除有缺陷的铸坯；
加热段温度：970～1020℃，均热段温度：1150-1200℃，加热温度以确保开轧温度可适当调整。保温2～3h后开轧，开轧温度1030±20℃，轧制速度10～110m/s，严格控制炉内气氛及风量，既保证燃烧充分又不致炉内出现明显的氧化性气氛，以控制钢坯表面脱碳；高压水除磷必须开启，且压力不小于10MPa；入精轧温度和吐丝温度为840～950℃，吐丝后采用超大功率风机进行控制冷却。
进一步的，采用一火成材工艺，铸坯断面150mm×150mm。
进一步的，轧制开轧温度1015～1023℃，精轧入口温度910～922℃，吐丝温度840～855℃，风机1～7#100％，8～10#50％，保温罩开，实际精轧入口和吐丝温度按中下限控制。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
提供了一种稀土高强高韧预应力钢绞线用盘条，强度级别大于1570MPa级，最高强度可达到2000MPa，通过稀土La、Ce元素的添加配合高拉碳工艺使铸坯中心偏析得到改善优化，盘条热轧状态初验性能优异，延伸率、断面收缩率等塑性指标有所提升，使高碳钢没有明显的韧脆转变温度区间，提升了钢绞线用钢的整体性能。
具体实施方式
为清楚地说明本发明的冶炼要点及其实施效果，提供了一种稀土高强高韧预应力钢绞线用盘条生产的实施例和实施效果，以YL82B为实例进行展示实施过程和效果。
铁水全部经过脱硫扒渣预处理，铁水[Si]最小值为0.22％，最大值为0.58％，平均值为0.38％；铁水[P]最小值为0.124％，最大值为0.137％，平均值为0.129％，铁水[S]最小值为0.020％，最大值为0.078％，平均值为0.034％。具体实例如下表。
转炉采用高拉补吹操作，实际拉碳[C]最小值为0.12％，最大值为0.38％，平均值为0.23％，拉碳[P]最小值为0.010％，最大值为0.027％，平均值为0.018％，拉碳温度最小值为1571℃，最大值为1626℃，平均值为1596℃。转炉出钢[C]最小值为0.10％，最大值为0.16％，平均值为0.12％，其中出钢[C]≥0.10％的比率为100％，出钢温度最小值为1611℃，最大值为1626℃，平均值为1615℃。
精炼整体脱硫率要控制在90％以上，软吹时间大于15分钟，具体实例如下表。
YL82B连铸生产过程除第一炉过热度为35℃，其余过热度控制范围23℃～30℃之间，平均27.6℃。除浇次第一炉外，拉速控制范围1.8m/min～1.9m/min之间，符合恒拉速控制要求。成分控制较好，稀土含量控制在20ppm以上，具体实例如下表。
轧制开轧温度1015～1023℃，精轧入口温度910～922℃，吐丝温度840～855℃，风机1～7#100％，8～10#50％，保温罩开，实际精轧入口和吐丝温度按中下限控制，盘条经过时效后进行力学性能检验，具体实例如下表。稀土高强高韧预应力钢绞线用盘条的抗拉强度较普通YL82B预应力钢绞线用盘条提高了1％～2％，断面收缩率提高了15％～30％。
| 编号 | 抗拉强度/MPa | 时效后的断面收缩率/％ |
| 实例1 | 1220 | 34 |
| 实例2 | 1190 | 32 |
| 实例3 | 1180 | 38 |
| 实例4 | 1180 | 41 |
| 实例5 | 1219 | 34 |
| 实例6 | 1213 | 39 |
| 实例7 | 1242 | 32 |
| 实例8 | 1247 | 30 |
| 实例9 | 1206 | 40 |
| 实例10 | 1194 | 42 |
| 平均值 | 1209 | 37 |
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (3)
1.一种稀土高强高韧预应力钢绞线用盘条，其特征在于，其化学成分的质量百分比含量为：C：0.70％～0.90％、Si：0.10％～0.30％、Mn：0.60％～0.90％、P≤0.025％、S≤0.025％，V：0.01％～0.07％，Cr：0.15％～0.35％，Re：0.0020％～0.0040％，其余为Fe及不可避免的杂质；
其冶炼轧制生产方法包括：
为了去除钢中的有害元素P、S、Si，铁水进入转炉前必须经过铁水预处理，采用KR机械搅拌脱硫或颗粒镁喷吹脱硫处理，最大限度降低P、S、Si含量；
转炉出钢采用双渣法吹炼，严格控制转炉出钢下渣量，转炉炉渣料以石灰、白云石、铁皮球为主，根据操作规程分批次加入；第一批加入石灰、铁皮球、白云石，之后小批量多次加入；转炉采用高拉碳工艺，防止钢水过氧化，保证钢水温度，钢包必须烘烤，烘烤温度大于900℃，出钢时大包脱氧剂及合金加入顺序：增碳剂→合金→硅钙钡→电石→萤石→渣料；合金在出钢过程中加入，不允许出钢前包底加合金；
出钢口维护良好，采用双挡渣操作，出钢时间必须控制，严禁下渣，下渣量要扒干净渣，防止回磷过量，要求回磷量≤0.003％；入LF工位第一包钢液温度≥1530℃，可根据钢中硫含量、渣况适当加石灰、萤石、电石、SiC、硅铁粉、石英砂调渣，不得加入工艺规定之外的渣料，碱度控制在2.0～3.0；根据成分控制范围要求进行微调，调成分时注意，确保锰硅比≥3.0；
软吹时间必须大于15min；精炼后期或精炼离位时加入La或Ce的稀土合金，或者在连铸结晶器内喂 入稀土丝；
连铸全程采用保护浇注、结晶器电磁搅拌、凝固末端电磁搅拌和轻压下相结合的控制手段，控制中心碳偏析，连铸过程中钢水的过热度为20～30℃；
二冷水系统零段的足辊及其它二冷段输出辊均务必运转正常，各段的气雾喷嘴、水喷嘴务必畅通，确保铸坯各面冷却均匀；保护渣采用高碳钢专用保护渣，控制保护渣中的水分，保证保护渣干燥；轧制前必须铸坯进行检查，剔除有缺陷的铸坯；
加热段温度：970～1020℃，均热段温度：1150-1200℃，加热温度以确保开轧温度可适当调整；保温2～3h后开轧，开轧温度1030±20℃，轧制速度10～110m/s，严格控制炉内气氛及风量，既保证燃烧充分又不致炉内出现明显的氧化性气氛，以控制钢坯表面脱碳；高压水除磷必须开启，且压力不小于10MPa；入精轧温度和吐丝温度为840～950℃，吐丝后采用超大功率风机进行控制冷却。
2.根据权利要求1所述的稀土高强高韧预应力钢绞线用盘条，其特征在于，采用一火成材工艺，铸坯断面150mm×150mm。
3.根据权利要求1所述的稀土高强高韧预应力钢绞线用盘条，其特征在于，轧制开轧温度1015～1023℃，精轧入口温度910～922℃，吐丝温度840～855℃，风机1～7#100％，8～10#50％，保温罩开，实际精轧入口和吐丝温度按中下限控制。
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