CN114934237B - 控制超高碳桥索钢盘条珠光体团簇间铁素体相的生产方法 - Google Patents

控制超高碳桥索钢盘条珠光体团簇间铁素体相的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钢铁材料技术领域，公开了一种控制超高碳桥索钢盘条珠光体团簇间铁素体相的生产方法，包括如下步骤：钢坯制备、钢坯加热、钢坯轧制、风冷降温和后处理。本发明控制超高碳桥索钢盘条珠光体团簇间铁素体相的生产方法，避免生产铁素体相，使珠光体团簇结合紧密，盘条时效后具有优良的塑性和均匀性，可有效避免由于异常铁素体相导致的扭转失效。

Description

控制超高碳桥索钢盘条珠光体团簇间铁素体相的生产方法
技术领域
本发明涉及钢铁材料技术领域，具体涉及一种控制超高碳桥索钢盘条珠光体团簇间铁素体相的生产方法。
背景技术
随着全球交通的需求持续增长，桥梁建设已经向跨越海峡和海洋的方向发展，桥梁缆索用热镀钢丝具有广阔的市场推广前景。随着桥梁跨度的不断增加，建设地点的自然环境日趋复杂，对大桥缆索用热镀钢丝提出了更高的要求，对钢丝材料的强度和韧性需求均大幅提高，其中钢丝扭转(次/360°)要求≥12次，这对其组织和性能均匀性要求极高，也是高强桥索钢研发的瓶颈。
桥索钢盘条是制作桥梁缆索钢丝的原材料，是一种典型的过共析钢，目前主流的桥索钢碳含量范围为0.82～0.98％，直径尺寸范围为12.5～15.0mm，为了保证材料优良的扭转性能，必须控制其显微组织以索氏体为主，索氏体为分布均匀的铁素体和渗碳体片状结构，形变滑移所产生的位错运动可以均匀分散，不易产生位错早期堆积而引起应力集中。但是当盘条组织中存在异相组织时，由于组织变形系数的差异，会造成钢丝在扭转过程中变形应力集中，钢基形变不连续，从而加速扭转失效，造成扭转性能不合。
高碳桥索钢中比较常见的异相组织之一是网状渗碳体(简称“网碳”)，产生网碳的主要原因是高碳盘条成分偏析程度较大导致其贫碳区与富碳区的差距加大，在控冷工艺不足以抑制网碳的析出条件下，网碳呈网状析出。网碳的析出程度与盘条的碳含量强烈相关，平均每提高0.01％碳，可相应地提高网状碳化物0.045级。网碳的产生原因和控制措施均比较明确，通过控制盘条的整体碳含量和碳偏析的程度，再辅助以较强的控冷措施(例如盐浴处理、铅浴处理和水浴处理等)，可有有效的避免网碳在高碳盘条中的生成。
另外一种高碳钢中相对少见的异相组织是珠光体团簇间的铁素体相，这类铁素体对盘条的力学性能不会产生恶化，而且还会轻微提升冲击韧性和延伸率。但是对于桥索钢而言，由于其有严苛的扭转性能要求，而铁素体相作为软相在扭转过程中最早且最大程度的承受扭转变形，极易异常失效，会严重恶化扭转性能。由于铁素体存在形式比较隐蔽，且对于多数高碳钢而言不会导致性能恶化，因此尚未引起从业者的广泛重点关注，对其产生的机理和预防方法也无定论。
由于高碳桥索钢盘条组织中存在少量珠光体团簇间的铁素体相，铁素体相在钢丝扭转过程中最早且最大程度的承受扭转变形，也极易异常失效，是造成钢丝扭转性能不合的主要原因之一。若能通过对高碳钢盘条中的铁素体相进行严格控制，可以有效减少扭转异常断丝，提高材料质量，减少不必要的人力浪费。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种控制超高碳桥索钢盘条珠光体团簇间铁素体相的生产方法，避免生产铁素体相，使珠光体团簇结合紧密，盘条时效后具有优良的塑性和均匀性，可有效避免由于异常铁素体相导致的扭转失效。
为实现上述目的，本发明所设计的控制超高碳桥索钢盘条珠光体团簇间铁素体相的生产方法，包括如下步骤：
A)钢坯制备：所述钢坯的化学成分重量比为：
C：1.00～1.35％、Si≤0.22％、Mn：0.65～1.15％、P≤0.020％、S≤0.015％、Cr：0.20～0.35％、(V+Ti)≤0.10％，其余为Fe及杂质元素，所述杂质元素的总量≤0.1％；
所述钢坯的外形尺寸如下：
断面尺寸为(160±5)×(160±5)mm，对角线差≤9mm，定尺长度为11800～11880mm；
夹杂物：A/C类夹杂物级别≤2.0级。B/D类夹杂物级别≤1.0级；
中心偏析≤1.09；
B)钢坯加热：均热段温度≥1190℃，断面温差≤25℃，在炉时间≥190min；
C)钢坯轧制：开轧温度：1100～1160℃，粗轧阶段温度≥1100℃，中轧阶段温度≥1050℃，入精轧机温度：910～940℃，入减定径机温度900～930℃，吐丝温度920～950℃，制得盘条；
D)风冷降温：使用斯太尔摩风冷线对所述盘条进行降温，斯太尔摩风冷线上布置有三组风机组，每个所述风机组个包含有若干个风机，所述风机组内风机的风量按组别依次降低，每个所述风机的区域对应设有一组斯太尔摩风冷辊道，所述斯太尔摩风冷辊道按照所述风机组的组别对应设成三组斯太尔摩风冷辊道组，前两组所述斯太尔摩风冷辊道组内的斯太尔摩风冷辊道的辊速依次上升，最后一组所述斯太尔摩风冷辊道组内的斯太尔摩风冷辊道的辊速依次降低，所述风机的档位如下：
当所述钢坯的中心偏析≤1.06时，第一组所述风机组内的风机开100％，第二组所述风机组内的风机开80％，第三组所述风机组内的风机开50％；
当所述钢坯的中心偏析范围为1.06～1.09时，第一组所述风机组内的风机开80％，第二组所述风机组内的风机开80％，第三组所述风机组内的风机开60％；
E)后处理：所述盘条空冷至室温后进行集卷、打捆、包装。
优选地，所述斯太尔摩风冷线长90～100米，第一组所述风机组内设有4个风机，第二组所述风机组内设有6个风机，第三组所述风机组内设有4个风机。
优选地，所述斯太尔摩风冷线长97米，第一组所述风机组内的风机的风量为210000m3/h，第二组所述风机组内的风机的风量为154000m3/h，第三组所述风机组内的风机的风量为125000m3/h。
优选地，所述斯太尔摩风冷辊道的起始速度为0.8m/s，第一组和第二组所述斯太尔摩风冷辊道组内的斯太尔摩风冷辊的辊速极差为1.03，在第十个所述斯太尔摩风冷辊道的辊速达最大值1.04m/s，第三组所述斯太尔摩风冷辊道组内的斯太尔摩风冷辊道的辊速极差为0.95，最后一个所述斯太尔摩风冷辊道的辊速为0.85m/s。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：在高碳钢盘条中避免生产铁素体相，使珠光体团簇结合紧密，盘条时效后具有优良的塑性和均匀性，可有效避免由于异常铁素体相导致的扭转失效。
附图说明
图1为本发明控制超高碳桥索钢盘条珠光体团簇间铁素体相的生产方法制备的超高碳桥索钢盘条的显微组织的扫描电镜图；
图2为现有技术中超高碳桥索钢盘条的显微组织的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
一种控制超高碳桥索钢盘条珠光体团簇间铁素体相的生产方法，包括如下步骤：
A)钢坯制备：钢坯的化学成分重量比为：
C：1.00～1.35％、Si≤0.22％、Mn：0.65～1.15％、P≤0.020％、S≤0.015％、Cr：0.20～0.35％、(V+Ti)≤0.10％，其余为Fe及杂质元素，杂质元素的总量≤0.1％；
钢坯的外形尺寸如下：
断面尺寸为(160±5)×(160±5)mm，对角线差≤9mm，定尺长度为11800～11880mm；
夹杂物：A/C类夹杂物级别≤2.0级。B/D类夹杂物级别≤1.0级；
中心偏析≤1.09；
B)钢坯加热：均热段温度≥1190℃，断面温差≤25℃，在炉时间≥190min；
C)钢坯轧制：开轧温度：1100～1160℃，粗轧阶段温度≥1100℃，中轧阶段温度≥1050℃，入精轧机温度：910～940℃，入减定径机温度900～930℃，吐丝温度920～950℃，制得盘条；
D)风冷降温：使用斯太尔摩风冷线对盘条进行降温，斯太尔摩风冷线上布置有三组风机组，斯太尔摩风冷线长97米，第一组风机组内设有4个风机，第二组风机组内设有6个风机，第三组风机组内设有4个风机，风机组内风机的风量按组别依次降低，第一组风机组内的风机的风量为210000m3/h，第二组风机组内的风机的风量为154000m3/h，第三组风机组内的风机的风量为125000m3/h，每个风机的区域对应设有一组斯太尔摩风冷辊道，斯太尔摩风冷辊道按照风机组的组别对应设成三组斯太尔摩风冷辊道组，前两组斯太尔摩风冷辊道组内的斯太尔摩风冷辊道的辊速依次上升，最后一组斯太尔摩风冷辊道组内的斯太尔摩风冷辊道的辊速依次降低，斯太尔摩风冷辊道的起始速度为0.8m/s，第一组和第二组斯太尔摩风冷辊道组内的斯太尔摩风冷辊的辊速极差为1.03，在第十个斯太尔摩风冷辊道的辊速达最大值1.04m/s，第三组斯太尔摩风冷辊道组内的斯太尔摩风冷辊道的辊速极差为0.95，最后一个斯太尔摩风冷辊道的辊速为0.85m/s，风机的档位如下：
当钢坯的中心偏析≤1.06时，第一组风机组内的风机开100％，第二组风机组内的风机开80％，第三组风机组内的风机开50％；
当钢坯的中心偏析范围为1.06～1.09时，第一组风机组内的风机开80％，第二组风机组内的风机开80％，第三组风机组内的风机开60％；
E)后处理：盘条空冷至室温后进行集卷、打捆、包装。
各实施例中，钢坯的化学成分重量比如下表1：
表1：钢坯化学成分重量表
Figure BDA0003645768870000051
Figure BDA0003645768870000061
各实施例中，钢坯的外形尺寸如下表2：
表2：钢坯外形尺寸表
Figure BDA0003645768870000062
各实施例中，钢坯加热工艺参数如下表3：
表3：钢坯加热工艺参数表
钢坯均热段温度/℃ 断面温差/℃ 在炉时间/min
实施例1 1215 25 190
实施例2 1235 18 210
实施例3 1190 19 215
实施例4 1220 16 220
各实施例中，钢坯轧制工艺参数如下表4：
表4：钢坯轧制工艺参数表
Figure BDA0003645768870000063
Figure BDA0003645768870000071
盘条组织及性能要求如下：
显微组织：以珠光体为主，珠光体团簇间无铁素体相，珠光体团簇结合紧密，珠光体片间距95～155nm；
尺寸：直径偏差≤0.30mm、椭圆度≤0.40mm；
力学性能：抗拉强度Rm≥1480MPa、强度同圈差≤55MPa、延伸率≥8％、面缩率≥36％、横截面硬度波动≤9％。
由于盘条直径的不同会导致其力学性能变化明显，因此上述实施例中，盘条直径均为
Figure BDA0003645768870000073
由于超高碳桥索钢盘条的显微组织扫描电镜形貌以平行排布的珠光体为主，现有技术中，珠光体团簇间的铁素体相如图2中的白色圆环形区域所示，是一种软相组织，会遗传至钢丝中，恶化钢丝的扭转性能，取上述实施例一，其扫描电镜图中，如图1所示，珠光体团簇结合紧密，无铁素体软相。
上述实施例制得的超高碳桥索钢盘条的组织性能与钢丝扭转性能如表5：
表5：组织性能与钢丝扭转性能表
Figure BDA0003645768870000072
Figure BDA0003645768870000081
本发明控制超高碳桥索钢盘条珠光体团簇间铁素体相的生产方法在高碳钢盘条中避免生产铁素体相，使珠光体团簇结合紧密，盘条时效后具有优良的塑性和均匀性，可有效避免由于异常铁素体相导致的扭转失效。

Claims (3)

1.一种控制超高碳桥索钢盘条珠光体团簇间铁素体相的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：
A）钢坯制备：所述钢坯的化学成分重量比为：
C：1.00～1.35%、Si≤0.22%、Mn：0.65～1.15%、P≤0.020%、S≤0.015%、Cr：0.20～0.35%、（V+Ti）≤0.10%，其余为Fe及杂质元素，所述杂质元素的总量≤0.1%；
所述钢坯的外形尺寸如下：
断面尺寸为（160±5）×（160±5）mm，对角线差≤9mm，定尺长度为11800~11880mm；
夹杂物：A/C类夹杂物级别≤2.0级，B/D类夹杂物级别≤1.0级；
中心偏析≤1.09；
B）钢坯加热：均热段温度≥1190℃，断面温差≤25℃，在炉时间≥190min；
C）钢坯轧制：开轧温度：1100～1160℃，粗轧阶段温度≥1100℃，中轧阶段温度≥1050℃，入精轧机温度：910～940℃，入减定径机温度900～930℃，吐丝温度920～950℃，制得盘条；
D）风冷降温：使用斯太尔摩风冷线对所述盘条进行降温，斯太尔摩风冷线上布置有三组风机组，所述斯太尔摩风冷线长90~100米，第一组所述风机组内设有4个风机，第二组所述风机组内设有6个风机，第三组所述风机组内设有4个风机，所述风机组内风机的风量按组别依次降低，每个所述风机的区域对应设有一组斯太尔摩风冷辊道，所述斯太尔摩风冷辊道按照所述风机组的组别对应设成三组斯太尔摩风冷辊道组，前两组所述斯太尔摩风冷辊道组内的斯太尔摩风冷辊道的辊速依次上升，最后一组所述斯太尔摩风冷辊道组内的斯太尔摩风冷辊道的辊速依次降低，所述风机的档位如下：
当所述钢坯的中心偏析＜1.06时，第一组所述风机组内的风机开100%，第二组所述风机组内的风机开80%，第三组所述风机组内的风机开50%；
当所述钢坯的中心偏析范围为1.06~1.09时，第一组所述风机组内的风机开80%，第二组所述风机组内的风机开80%，第三组所述风机组内的风机开60%；
E）后处理：所述盘条空冷至室温后进行集卷、打捆、包装。
2.如权利要求1所述控制超高碳桥索钢盘条珠光体团簇间铁素体相的生产方法，其特征在于：所述斯太尔摩风冷线长97米，第一组所述风机组内的风机的风量为210000m3/h，第二组所述风机组内的风机的风量为154000m3/h，第三组所述风机组内的风机的风量为125000m3/h。
3.如权利要求2所述控制超高碳桥索钢盘条珠光体团簇间铁素体相的生产方法，其特征在于：所述斯太尔摩风冷辊道的起始速度为0.8 m/s，第一组和第二组所述斯太尔摩风冷辊道组内的斯太尔摩风冷辊的辊速极差为1.03，在第十个所述斯太尔摩风冷辊道的辊速达最大值1.04 m/s，第三组所述斯太尔摩风冷辊道组内的斯太尔摩风冷辊道的辊速极差为0.95，最后一个所述斯太尔摩风冷辊道的辊速为0.85 m/s。
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