一種高強度預應力鋼絲用82b盤條的生產工藝及其盤條的製作方法

2023-09-09 15:07:30 1

專利名稱：一種高強度預應力鋼絲用82b盤條的生產工藝及其盤條的製作方法
技術領域：
本發明屬於冶金領域，涉及一種盤條的生產工藝，更具體地講，涉及一種高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝及根據該生產工藝所獲得的盤條。
背景技術：
高強度預應力鋼絲是建築用鋼材中強度級別高、技術含量高的產品，廣泛應用於大型高速鐵路、公路、橋梁、屋架、 吊車梁、高層建築、枕軌工業等。由於預應力鋼絲工作條件和工作環境的特殊性，對其質量有三點基本要求，即材質均勻，通條性能好；同一批產品必須強度在一個級別上。相應地也要求生產預應力線材製品用盤條的鋼質純淨度高、成分均勻、表面質量好、組織索氏體率高且均勻；性能穩定。並且，強度越高，對所用盤條的鋼質、金相組織和表面質量等的要求越高。高碳鋼盤條是生產預應力鋼絲的首選原料，其特點是高碳、高強度，並要求有良好的強韌性配合，以滿足用戶對鋼材冷拉拔性能的需要。目前我國預應力鋼絲用熱軋盤條的主要問題是索氏體化率不高且不均勻、力學性能不高，這是制約我國預應力鋼絲髮展的主要因素。因此，開發高強度預應力鋼絲用熱軋盤條成為線材研發的重點之一。

發明內容
針對現有技術中存在的不足，本發明的目的之一在於解決上述現有技術中存在的一個或多個問題。本發明的目的在於提供一種能夠細化晶粒、改善金相組織、獲得高索氏體率以達到提高高強度預應力鋼絲用82B盤條的強度和塑性等力學性能並優化其金相組織的目的的高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝及根據該生產工藝所獲得的盤條。為了實現上述目的，本發明的一方面提供了一種高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝，所述生產工藝包括以下工序原料準備、冶煉鋼水、連鑄成坯、加熱連鑄坯、控溫軋製成盤條、吐絲成卷、控制冷卻、後處理並得到盤條成品，其中，以重量百分比計，所述盤條成品包括以下化學成分c 0. 80 O. 85%, Si 0. 15 O. 30%, Mn 0. 70 O. 90%,P ^ O. 025%, S ^ O. 025%, Cr 0. 15 O. 30 %、Ni 彡 O. 10 %、Cu 彡 O. 05 %、V 0. 02 O. 05%, Als ( O. 02%，以及餘量的Fe和不可避免的雜質；在所述加熱連鑄坯的步驟中，控制預熱段溫度為700 760°C、預熱時間為35 50分鐘，加熱段溫度為960 1000°C、力口熱時間為35 50分鐘，均熱段溫度為990 1030°C、均熱時間為30 40min，並且控制爐內氣氛為弱還原性氣氛；在所述控溫軋製成盤條的步驟中，控制開軋溫度為950 990°C ；在所述吐絲成卷的步驟中，控制吐絲溫度為860 880°C ;在所述控制冷卻的步驟中，採用斯太爾摩控冷線進行盤卷的軋後控制冷卻，控制盤卷在珠光體相變前的冷速為9. 5 10. 50C /S，珠光體相變溫度控制在640 690°C，相變後冷速為I. 5 2. 5°C /s，使冷卻後、後處理前的盤條表面溫度小於或等於300°C。根據本發明的高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝的一個實施例，所述控溫軋製成盤條的步驟包括使連鑄坯依次通過粗軋機組、中軋機組、預精軋機組、預精軋機組、精軋機組及減定徑機組形成盤條的步驟，其中，控制盤條進入精軋機組入口的溫度為850 880°C，控制盤條進入減定徑機組入口的溫度為850 880°C。根據本發明的高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝的一個實施例，以重量百分比計，所述盤條成品中含有O. 20 O. 24%的Cr、0. 020 O. 025%的V。根據本發明的高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝的一個實施例，所述盤條成品的公稱直徑為6. 5mm。根據本發明的高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝的一個實施例，所述盤條成品的一邊局部總脫碳層深度不大於盤條成品公稱直徑的I. 5%。根據本發明的高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝的一個實施例，所述盤條 成品的金相組織中主要為細珠光體,索氏體的含量不少於90 %。根據本發明的高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝的一個實施例，所述盤條成品的實抗拉強度Rm彡1200MPa、伸長率A彡11 %、斷面收縮率Z彡30%。本發明的另一方面提供了一種高強度預應力鋼絲用82B盤條，所述盤條根據上述高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝製成。本發明與現有技術相比，運用高線機組的設備優勢，通過對高強度預應力鋼絲用82B盤條的化學成分優化設計、調整軋制前的加熱爐加熱制度、採用控制軋制、控制冷卻技術，細化晶粒、改善金相組織、獲得高索氏體率，提高了高強度預應力鋼絲用82B盤條的強度和塑性，達到優化高強度預應力鋼絲用82B盤條的金相組織、力學性能的目的。


圖I是本發明實施例中高強度預應力鋼絲用82B盤條的樣品一的高倍檢驗金相組織示意圖。圖2是本發明實施例中高強度預應力鋼絲用82B盤條的樣品二的高倍檢驗金相組織示意圖。圖3是本發明實施例中高強度預應力鋼絲用82B盤條的樣品三的高倍檢驗金相組織示意圖。
具體實施例方式在下文中，將結合示例性實施例來詳細說明本發明的高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝及根據該生產工藝所獲得的盤條。其中，若無特別說明，所涉及的百分比均為
重量百分比。根據本發明的高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝的示例性實施例，所述生產工藝包括以下工序原料準備、冶煉鋼水、連鑄成坯、加熱連鑄坯、控溫軋製成盤條、吐絲成卷、控制冷卻、後處理並得到盤條成品。其中，以重量百分比計，所述盤條成品包括以下化學成分c 0. 80 O. 85%、Si 0. 15 O. 30%、Mn 0. 70 O. 90 %、P 彡 O. 025 %、S^O. 025 Cr 0. 15 O. 30 Ni ^ O. 10 Cu ^ O. 05 V 0. 02 O. 05Als^O. 02%,以及餘量的Fe和不可避免的雜質；在所述加熱連鑄坯的步驟中，控制預熱段溫度為700 760°C、預熱時間為35 50分鐘，加熱段溫度為960 1000°C、加熱時間為35 50分鐘，均熱段溫度為990 1030°C、均熱時間為30 40min，並且控制爐內氣氛為弱還原性氣氛；在所述控溫軋製成盤條的步驟中，控制開軋溫度為950 990°C ;在所述吐絲成卷的步驟中，控制吐絲溫度為860 880°C ;在所述控制冷卻的步驟中，採用斯太爾摩控冷線進行盤卷的軋後控制冷卻，控制盤卷在珠光體相變前的冷速為9. 5 10. 50C /s，珠光體相變溫度控制在640 690°C，相變後冷速為I. 5 2. 5°C /s，使冷卻後、後處理前的盤條表面溫度小於或等於300°C。本實施例中，通過對高強度預應力鋼絲用82B盤條的化學成分優化設計、調整軋制前的加熱爐加熱制度、採用控制軋制、控制冷卻技術等改進，有效地達到細化晶粒、改善金相組織、獲得高索氏體率的目的，提高了高強度預應力鋼絲用82B盤條的力學性能。根據本發明，以重量百分比計，盤條成品包括以下化學成分C 0. 80 O. 85%、Si 0. 15 O. 30%, Mn 0. 70 O. 90%, P ( O. 025%, S 彡 O. 025%, Cr 0. 15 O. 30%,Ni ( O. 10%,Cu ( O. 05%,V :0. 02 O. 05%,Als ( O. 02%，以及餘量的 Fe 和不可避免的雜質。由於高強度預應力鋼絲用82B盤條屬於過共析鋼，若需在提高過共析鋼的強度的同 時不降低塑性，通過添加適量的微合金化元素再調整軋制工藝是迄今為止最有效的解決方案。對微合金元素的研究表明Cr元素有降低過冷奧氏體轉變溫度的作用，可減小過共析鋼的珠光體片層間距提高鋼的強度，降低Y — Fe3C的轉變速度並減輕抑制先共析滲碳體析出、提高鋼的拉拔性能、細化晶粒提高塑性…元素有細化晶粒的作用，微量V( <0.1%)元素能提高高碳鋼的強度和塑性。因此，本發明通過添加微量合金元素Cr和V進行微合金化，達到優化性能的目的。優選地，盤條成品中含有O. 20 O. 24%的Cr、0. 020 O. 025%的V。根據本發明，在加熱連鑄坯的步驟中，控制預熱段溫度為700 760°C、預熱時間為35 50分鐘，加熱段溫度為960 990°C、加熱時間為35 50分鐘，均熱段溫度為990 1030°C、均熱時間為30 40min，並且控制爐內氣氛為弱還原性氣氛，最終使連鑄坯的上下面溫差、全長溫差均不超過30°C。由於本發明在盤條中添加了微合金化元素，為了讓微合金化元素充分固溶於奧氏體中，起到細化晶粒、提高索氏體率、提高強度和塑性的目的，同時避免燒損過大及原始奧氏體晶粒粗大，本發明適當降低了預熱段、加熱段的加熱溫度，適當延長了這兩段的加熱時間，並且適當提高了均熱段的加熱溫度。恰當的加熱段溫度、加熱時間及均熱段溫度、均熱時間可以充分發揮微合金化元素的作用而不對鋼坯質量造成損傷，若加熱段、均熱段的溫度低了或加熱時間短了，微合金化元素無法充分固溶於奧氏體中以致於其沉澱強化和細化晶粒作用發揮不出來；若加熱段、均熱段的溫度高了或加熱時間長了，將增加坯料的燒損影響鋼坯質量，造成原始奧氏體晶粒的粗大降低其強度及塑韌性。要保證加熱段和均熱段的溫度，需合理設計預熱段溫度及預熱時間，如果預熱段的溫度低了或加熱時間短了將使接下來的加熱段溫度不夠或鋼坯內外溫度不均，如果預熱段的溫度高了將增加坯料內部應力增加裂紋缺陷產生的機率，如果預熱段的加熱時間長了降低軋鋼節奏影響生產效率。由於表面脫碳是高碳鋼常出現的缺陷，為了減少脫碳，經多組加熱爐爐內數據分析得出採用弱還原性氣氛可有效控制脫碳。由於通常使用的連鑄坯加熱爐為步進式加熱爐，而步進式加熱爐是鋼坯頭端與尾端交換式「噴火」，所以連鑄坯存在溫差，為了提高成品的通條性能均勻性，必須保證連鑄坯上下面溫差、全長溫差不超過30°C。根據本發明，在控溫軋製成盤條的步驟中，控制開軋溫度為950 990°C，如此，一方面可控制晶粒度，另一方面可降低軋輥磨損。如果溫度過高會使原始晶粒粗大，降低成品強度；如果溫度過低會加重軋機磨損，增加生產成本。根據本發明，上述控溫軋製成盤條的步驟可以具體包括使連鑄坯依次通過粗軋機組、中軋機組、預精軋機組、精軋機組及減定徑機組形成盤條的步驟，其中，控制盤條進入精軋機組入口的溫度為850 880°C，控制盤條進入減定徑機組入口的溫度為850 880°C。這樣控溫進行軋制，一方面可控制晶粒度，另一方面可降低軋輥磨損。如果溫度過高會使晶粒粗大，降低成品強度；如果溫度過低會加重軋機磨損，大大增加生產成本；另外，盤條在減定徑機組入口的溫度過高或過低都將難以保證吐絲溫度在要求範圍內。根據本發明，在吐絲成卷的步驟中，控制吐絲溫度為860 880°C ;在控制冷卻的步驟中，採用斯太爾摩控冷線進行盤卷的軋後控制冷卻，控制盤卷在珠光體相變前的冷速為9. 5 10. 50C /s，珠光體相變溫度控制在640 690°C，相變後冷速為I. 5 2. 5°C /s,冷卻後、後處理前的盤條表面溫度小於或等於300°C。軋後控制冷卻的目的是在高溫軋制後 控制軋件的相變過程，從而控制鋼材組織狀態，進而改進盤條的綜合力學性能與使用性能。吐絲溫度過低會降低奧氏體穩定性，易析出先共析相，對於先共析相是滲碳體的82B過共析鋼來說，這將會增加其拉拔脆性影響盤條使用性能；吐絲溫度過高一方面會使鋼的晶粒粗大降低其力學性能，另一方面也會增加盤條表面脫碳影響後續使用。如果珠光體相變前的冷速偏低，不能快速繞過先共析相形成區，將生成影響盤條後續使用的先共析相；如果珠光體相變前的冷速過快，會很難控制後續的相變溫度致使生成影響盤條後續拉拔的屈氏體甚至馬氏體、貝氏體等異常組織。珠光體相變溫度過高會增加珠光體片間距減少索氏體含量，珠光體相變溫度過低會使珠光體片間距過細而形成屈氏體，這都將會影響盤條後續拉拔性能。因此，須確定合理的吐絲溫度並配合適宜的軋後控冷工藝，才能得到需要的組織。在本發明的高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝的一個實施例，盤條成品的公稱直徑為6. 5mm。並且，根據本發明示例性實施例的高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝所獲得的盤條成品的一邊總脫碳層深度不大於盤條成品公稱直徑的I. 5%，其中總脫碳層包括鐵素體和過渡層；盤條成品的金相組織中主要為細珠光體，索氏體的含量不少於85%，並且不允許網狀滲碳體和淬火組織(馬氏體和屈氏體區域)的存在；盤條成品的熱軋試樣的抗拉強度Rm彡1210MPa、伸長率A彡9%、斷面收縮率Z彡25%，盤條成品時效15天後的試樣的抗拉強度RmS 1200MPa、伸長率A彡11 %、斷面收縮率Z彡30%。根據本發明的高強度預應力鋼絲用82B盤條則是採用上述高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝製成。在本發明的高強度預應力鋼絲用82B盤條的一個實施例中，盤條的公稱直徑為6. 5mm ;盤條的一邊局部總脫碳層深度不大於盤條成品公稱直徑的I. 5% ;盤條成品的金相組織中主要為細珠光體，索氏體的含量不少於85% ;盤條的熱軋試樣的抗拉強度Rm彡1210MPa、伸長率A彡9%、斷面收縮率Z彡25%，盤條時效15天後的試樣的抗拉強度Rni彡1200MPa、伸長率A彡11 %、斷面收縮率Z彡32%。具體而言，根據本發明的高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝的示例性實施例可以包括以下步驟原料準備、冶煉鋼水、連鑄成坯、加熱連鑄坯、控溫軋製成盤條、吐絲成卷、控制冷卻、後處理並得到盤條成品。
具體包括原料(高爐鐵水)一50噸轉爐一LF爐一連鑄一鋼坯檢驗一(修磨)一加熱爐上料輥道上料一鋼坯入爐一步進爐加熱一出爐輥道鋼坯出爐一高壓水除鱗一粗軋六架軋制一1#飛剪切頭一中軋六架軋制一2#飛剪切頭、尾一中軋兩架軋制一預精軋四架軋制(包括立活套)一1#、2#水冷箱冷卻一3#飛剪切頭一水平活套一BGV6機架精軋一3#、4#水冷箱冷卻一TMB1+TMB2減定徑軋制一5#水箱冷卻一(夾送輥)—吐絲機一散捲風冷—集卷收集一掛卷一PF鉤式運機運輸一檢查質量、取樣、剪除頭尾一壓緊打捆一稱重掛標牌一卸卷一入庫一成品運出。其中，高強度預應力鋼絲用82B盤條的化學成分優化設計如表I所示。表I高強度預應力鋼絲用82B盤條的化學成分
權利要求
1.一種高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝，其特徵在於，所述生產工藝包括以下工序 原料準備、冶煉鋼水、連鑄成坯、加熱連鑄坯、控溫軋製成盤條、吐絲成卷、控制冷卻、後處理並得到盤條成品， 其中，以重量百分比計，所述盤條成品包括以下化學成分C:0. 80 O. 85%, Si O.15 O. 30 %、Mn 0. 70 O. 90 %、P 彡 O. 025 %、S 彡 O. 025 %、Cr 0. 15 O. 30 %、Ni ( O. 10%,Cu ( O. 05%,V :0. 02 O. 05%,Als ( O. 020%，以及餘量的 Fe 和不可避免的雜質； 在所述加熱連鑄坯的步驟中，控制預熱段溫度為700 760°C、預熱時間為35 50分鐘，加熱段溫度為960 1000°C、加熱時間為35 50分鐘，均熱段溫度為990 1030°C、均熱時間為30 40min,並且控制爐內氣氛為弱還原性氣氛； 在所述控溫軋製成盤條的步驟中，控制開軋溫度為950 990°C ； 在所述吐絲成卷的步驟中，控制吐絲溫度為860 880°C ； 在所述控制冷卻的步驟中，採用斯太爾摩控冷線進行盤卷的軋後控制冷卻，控制盤卷在珠光體相變前的冷速為9. 5 10. 50C /s，珠光體相變溫度控制在640 690°C，相變後冷速為I. 5 2. 50C /s，使冷卻後、後處理前的盤條表面溫度小於或等於300°C。
2.根據權利要求I所述的高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝，其特徵在於，所述控溫軋製成盤條的步驟包括使連鑄坯依次通過粗軋機組、中軋機組、預精軋機組、精軋機組及減定徑機組形成盤條的步驟，其中，控制盤條進入精軋機組入口的溫度為850 880°C，控制盤條進入減定徑機組入口的溫度為850 880°C。
3.根據權利要求I所述的高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝，其特徵在於，以重量百分比計，所述盤條成品中含有O. 20 O. 24%的Cr、O. 020 O. 025%的V。
4.根據權利要求I所述的高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝，其特徵在於，所述盤條成品的公稱直徑為6. 5mm。
5.根據權利要求I所述的高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝，其特徵在於，所述盤條成品的一邊局部總脫碳層深度不大於盤條成品公稱直徑的I. 5%。
6.根據權利要求I所述的高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝，其特徵在於，所述盤條成品的金相組織中主要為細珠光體，索氏體的含量不少於90 %。
7.根據權利要求I所述的高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝，其特徵在於，所述盤條成品的實測抗拉強度Rm彡1200MPa、伸長率A彡11 %、斷面收縮率Z彡30%。
8.一種高強度預應力鋼絲用82B盤條，其特徵在於，所述盤條根據權利要求I至7中任一項所述的高強度預應力鋼絲用82B盤條的生產工藝製成。
全文摘要
本發明運用高線機組的設備優勢，通過對高強度預應力鋼絲用82B盤條的化學成分優化設計、調整軋制前的加熱爐加熱制度、採用控制軋制、控制冷卻技術，細化晶粒、改善金相組織、獲得高索氏體率，提高了高強度預應力鋼絲用82B盤條的強度和塑性，達到優化高強度預應力鋼絲用82B盤條的金相組織、力學性能的目的。本發明試製生產的Φ6.5mm的高強度預應力鋼絲用82B盤條的高倍質量和力學性能均達到了預應力鋼絲及鋼絞線用熱軋盤條的國家標準，滿足下遊用戶的生產要求。
文檔編號C21D8/06GK102876983SQ201210372518
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月29日 優先權日2012年9月29日
發明者李義長, 易良剛, 張穎剛, 蒲勇, 趙如龍, 蔣世川, 黃生權, 彭可雕, 萬朝明, 李琨, 王洪利, 樊毅, 劉志軍, 李榮華, 楊旭 申請人:攀鋼集團成都鋼釩有限公司