不鏽鋼、橋梁拉吊索用不鏽鋼鋼絲以及製備方法和應用的製作方法

2023-06-05 20:48:56 4

專利名稱：不鏽鋼、橋梁拉吊索用不鏽鋼鋼絲以及製備方法和應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種不鏽鋼及其製備方法，特別是涉及一種橋梁拉吊索用不鏽鋼鋼絲及製備方法。
背景技術：
當代懸索橋、斜拉橋、吊杆拱橋的拉吊索基本使用高強碳鋼鋼絲或鋼絞線，運營過程中長期處於高應力狀態，對外界侵害比較敏感，隨著使用年限的增長，逐步暴露出防腐層老化、鏽蝕、斷絲等病害，嚴重的則出現拉吊索斷裂，引起橋梁坍塌事故。拉吊索橋梁的拉吊索設計使用年限一般都大於20年，由於防護措施欠佳，鋼絲鏽蝕發展較快，一般拉吊索更換時間為5 20年，遠小於設計使用年限。為提高拉吊索橋梁的使用壽命和結構耐久性， 目前工程中所採取的一系列措施基本上是圍繞如何防止鋼絲和錨具不被鏽蝕，但都沒有取得很好的效果，也沒有徹底地從根本上解決這一問題。如果用高強度不鏽鋼絲代替傳統優質碳素鋼絲，充分利用不鏽鋼的不鏽、耐蝕、耐磨等優異性能，從而徹底解決拉吊索病害，為我國橋梁拉吊索耐久性設計、防護等關鍵技術提供新的思路。

發明內容
本發明提供一種橋梁拉吊索用鋼及其製備方法，特別是提供了一種橋梁拉吊所用鋼絲及其製備方法。本發明是通過如下技術方案實現的冶煉設備採用電爐和氬氧精煉爐，原料採用廢鋼、鉻、鎳、錳合金，通過氬氧精煉爐吹氮氣及添加氮合金，得到氮含量為0. 5%左右的高氮奧氏體不鏽鋼鋼坯，鋼坯再經過加熱、軋制、熱處理、酸洗等成為高強度不鏽鋼線材。具體來說是通過如下技術方案實現—種不鏽鋼，以質量百分比計，含有下述成分C ^ 0. 12% ；Si ^ 1. 00% ；Mn 14. 0-19. 0% ；P^O. 06% ；S^O. 01% ；Cr 18. 0-22. 0% ；Ni 1. 0-2. 0% ；N 0. 45-0. 65%，餘量為鐵和不可避免的雜質。優選地，一種不鏽鋼，以質量百分比計，含有下述成分C :0· 09-0. 12%，優選為 0. 10% ；Si 0. 29-0. 6%，優選為 0. 30% ；Mn 14. 0-15. 20%，優選為 14. 45% ；
5
P^O. 045%,優選為彡 0. 035% ；
S^O. 006%,優選為彡 0. 006% ；Cr 18. 0-19. 5 %，優選為 18. 30 % ；Ni :1. 0-1. 3%，優選為 1. 10% ；N 0. 45-0. 55%，優選為0. 5% ；餘量為鐵和不可避免的雜質。一種不鏽鋼的生產方法，其以質量百分比計，含有下述成分C 彡 0. 12% ；Si 彡 1. 00% ；Mn :14. 0-19. 0% ；P 彡 0. 06% ；S ^ 0. 01% ；Cr 18. 0-22. 0%;Ni :1. 0-2. 0%;N :0. 45-0. 65%，餘量為鐵和不可避免的雜質，該
方法包括如下步驟(1)電爐冶煉步驟將廢鋼和金屬或合金加入電爐，化清，控制電爐中粗鋼水化學成分達到 C 1. 30-1. 80%, Mn 8. 5-12. 5%, P^O. 028%, S^O. 025%, Cr 17. 0-22. 0%, Ni 1. 0-2. 0%時出鋼；(2)氬氧精煉爐精煉步驟先進行氧化期冶煉，後還原期冶煉，還原期加入造渣材料進行造渣，並加入微調成分合金對目標成分進行微調後出鋼；其中氧化期按照N2和A氣體比例0-4) 1，優選3 1，吹入總氣體量為800-1200m3/h的N2和仏；還原期全程吹氮氣冶煉，吹入氮氣量為400-600m7h ；(3)鑄造鋼坯步驟，採用連鑄工序；以及(4)軋制步驟。其中，步驟(1)所述的相應金屬或合金為高碳鉻鐵、高碳錳鐵或金屬鎳。其中，步驟( 所述的加入微調成分合金為含錳、氮、鉻元素的合金或金屬，優選加入氮化鉻鐵和金屬錳。其中，所述步驟( 氬氧精煉爐精煉步驟中，還原期加入矽鐵和鋁丸，優選加入量為矽鐵40-60kg/t、鋁丸5-8kg/t ；還原期加入造渣材料石灰和瑩石，優選的加入量為石灰 8-12kg/t、瑩石 2-4kg/t。其中，所述步驟( 氬氧精煉爐精煉步驟中，加入微調合金成分後吹氮氣3-4分鐘後出鋼，優選出鋼後測定鋼包中的渣厚為150-200mm ；優選吹氮氣的最小流量為50-60m3/h。其中，步驟(3)所述連鑄工序為先將裝有精煉好鋼水的鋼包運至迴轉臺，將鋼水注入中間包，中間包的鋼水通過水口分配到各個結晶器，通過拉矯機與結晶振動裝置將結晶器內的鑄件拉出，切割板坯；其中，所述裝有精煉好鋼水的鋼包中鋼水的熔點為 1405°C，中間包的溫度為1425-1440°C，優選為1430°C ；優選中間包浸入式水口插入深度為 130-140mm，優選為135mm ；拉矯機的拉速為0. 6-0. 9m/min，優選為0. 75m/min。—種橋梁拉吊索用鋼絲，以質量百分比計，含有下述成分C ^ 0. 12% ；Si ^ 1. 00% ；Mn 14. 0-19. 0% ；P^O. 06% ；S^O. 01% ；Cr 18. 0-22. 0% ；Ni 1. 0-2. 0% ；
N 0. 45-0. 65%，餘量為鐵和不可避免的雜質。優選地，一種橋梁拉吊索用鋼絲，以質量百分比計，含有下述成分C :0· 09-0. 12%，優選為 0. 10% ；Si 0. 29-0. 6%，優選為 0. 30% ；Mn 14. 0-15. 20%，優選為 14. 45% ；P^O. 045%,優選為彡 0. 035% ；
S^O. 006%,優選為彡 0. 006% ；Cr 18. 0-19. 5 %，優選為 18. 30 % ；Ni :1· 0-1. 3%，優選為 1. 10% ；N 0. 45-0. 55%，優選為0. 5% ；餘量為鐵和不可避免的雜質。其中，所述鋼絲的抗拉強度σ b彡1570MPa，伸長率彡4%。一種橋梁拉吊索用鋼絲的生產方法，以質量百分比計，含有下述成分C: 彡 0. 12% ；Si 彡 1. 00% ；Mn :14. 0-19. 0% ；P 彡 0. 06% ；S 彡 0. 01% ;Cr :18. 0-22. 0% ；Ni 1. 0-2. 0% ；N 0. 45-0. 65%，餘量為鐵和不可避免的雜質，該方法包括(I)採用上述的不鏽鋼生產方法生產不鏽鋼的工序，(II)吐絲工序；(III)冷卻工序；(IV)熱處理工序；(V)酸洗工序；以及(VI)冷拔工序；其中，在採用不鏽鋼生產的方法生產不鏽鋼的工序中，通過所述步驟(4)軋製得到不鏽鋼線材，然後進行該線材吐絲的工序。其中，所述的(IV)熱處理工序中，將冷卻後的不鏽鋼線材進行熱處理，熱處理溫度1050°C _1150°C，優選熱處理溫度為1100°C，還優選保溫時間為1_2小時，優選1. 5小時， 優選出爐後採用水冷。其中，所述工序(I)中的軋制步驟中，在不鏽鋼高速線材軋機上，把不鏽鋼坯軋製成不鏽鋼線材，優選軋制工序之前將對鋼坯加熱，加熱溫度為1260°C -1300°C，優選為 1280°C ；還優選保溫時間1. 5-3小時，更優選保溫時間為2小時。其中，所述(VI)冷拔工序中，將酸洗後的不鏽鋼線材成品冷拔得到直徑為 4. 0-8. 0mm，優選為5. Omm的鋼絲。其中，所述的生產方法得到的橋梁拉吊索用鋼絲。其中，所述的生產方法得到的橋梁拉吊索用鋼絲的抗拉強度σ b ^ 1570MPa，伸長
率彡4%。其中，所述不鏽鋼在生產礦山選礦設備和電磁屏蔽設備上的應用。其中所述不鏽鋼的抗拉強度σ b > 1570MPa,規定非比例延伸應力 σρα2彡1250MPa，伸長率彡4%，彎曲半徑為15mm的彎曲次數彡4，IOOOh外推的應力鬆弛彡8，疲勞彡200萬次。優選地，所述鋼的抗拉強度Qb 1792. 71MPa，規定非比例延伸應力σ p(1 2優選 1312. 64MPa，伸長率優選為6. 52%，彎曲次數(彎曲半徑15mm)優選為19次，應力鬆弛
7(IOOOh外推)優選為4. 475，疲勞優選為375. 62萬次。本發明提供一種氮含量為0. 5%左右的高氮奧氏體不鏽鋼生產出高強度不鏽鋼絲代替傳統碳素鋼絲。生產的高強度不鏽鋼絲用鋼充分利用不鏽鋼的不鏽、耐蝕、耐磨等優異性能，生產的橋梁拉吊索用不鏽鋼鋼絲內部組織為奧氏體，從而可以達到無磁性，用高強磁鐵無法吸引。該鋼絲的各項性能參數為抗拉強度ob> 1570MPa，規定非比例延伸應力opQ2> 1250MPa，伸長率彡4%，彎曲次數(彎曲半徑15mm)彡4，應力鬆弛(IOOOh外推) 200萬次。本發明採用高氮不鏽鋼可以在提高強度的同時有較好的耐腐蝕性能，還可以降低鎳的用量，減少生產成本。


圖1 鍍鋅鋼絲點蝕電位測定極化曲線；圖2 本發明實施例1製備的不鏽鋼鋼絲的點蝕電位測定極化曲線。
具體實施例方式本發明採用氮含量為0. 5%左右的高氮奧氏體不鏽鋼生產出高強度不鏽鋼絲代替傳統優質碳素鋼絲，充分利用不鏽鋼的不鏽、耐蝕、耐磨等優異性能，從而尋求徹底解決拉吊索鏽蝕病害的途徑，為我國橋梁拉吊索耐久性設計等關鍵技術提供新的方法，為我國交通事業的健康和可持續發展奠定基礎。本發明採用氮含量為0. 5%左右的高氮奧氏體不鏽鋼生產出高強度不鏽鋼絲代替傳統優質碳素鋼絲，充分利用不鏽鋼的不鏽、耐蝕、耐磨等優異性能，從而尋求徹底解決拉吊索鏽蝕病害的途徑，為我國橋梁拉吊索耐久性設計等關鍵技術提供新的方法，為我國交通事業的健康和可持續發展奠定基礎。本發明的技術方案是冶煉設備採用電爐和氬氧精煉爐，原料採用廢鋼、鉻、鎳、錳合金，通過氬氧精煉爐吹氮氣及添加氮合金，得到氮含量為0. 5%左右的高氮奧氏體不鏽鋼鋼坯，鋼坯再經過加熱、軋制、熱處理、酸洗等成為高強度不鏽鋼線材，不鏽鋼線材經過冷拔成為高強度不鏽鋼絲。本發明的原理為採用高氮不鏽鋼可以在提高強度的同時有較好的耐腐蝕性能， 還可以降低鎳的用量，減少生產成本。氮作為穩定鋼中奧氏體的合金元素，具有很強的擴大奧氏體區的能力，大約是鎳的18-30倍，以少量的氮代替鎳，可節約資源降低成本。固溶氮可同時提高鋼的強度和塑性，目前高氮高合金鋼抗拉強度最大可達到 3600MPa，是迄今為止強度最高的合金，氮含量在0. 35-0. 7%的奧氏體不鏽鋼具有較高的綜合力學性能和耐腐蝕性能。氮合金化還可顯著提高不鏽鋼耐點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕等局部腐蝕的性能。在奧氏體鋼中，即使氮含量僅為0. 06%也可顯著改善不鏽鋼的抗腐蝕性能。點蝕當量的實驗結果顯示，氮的當量值為20，也就是說的氮抗拒腐蝕能力相當於含20% Cr的不鏽鋼。本發明的不鏽鋼耐腐蝕性主要靠合金成分，Cr和N達到本發明所述範圍，就可以保證耐腐蝕性、防鏽性，本發明製備的鋼絲的耐點蝕性能是目前常用的鍍鋅鋼絲的3倍。基於上述的考慮，具體來說，本發明提供一種耐腐蝕性優異的可用於製成橋梁拉吊索用鋼絲的不鏽鋼，以質量百分比計，含有下述成分C:彡0.12% ；Si ^ 1.00% ；Mn:14. 0-19. 0% ；P ( 0. 06% ；S ^ 0. 01% ；Cr :18. 0-22. 0% ；Ni :1. 0-2. 0% ；N :0. 45-0. 65%,
餘量為鐵和不可避免的雜質，其生產方法包括如下工序A 冶煉鋼坯，該工序包括如下步驟1)電爐冶煉工序將廢鋼和高碳鉻鐵、高碳錳鐵、金屬鎳，通電，化清後，其控制電爐粗鋼水化學成分為 C 1. 30-1. 80%, Mn 8. 5-12. 5 %, P ^ 0. 028 %, S ^ 0. 025 %, Cr 17. 0-22. 0%,Nil. 0-2. 0%時出鋼；優選每一爐中都要保證化清倒淨，防止造成Cr、Ni成份的波動。優選在出鋼時扒淨爐渣，其中鋼包中渣厚< 50mm。2)氬氧精煉爐精煉工序先進行氧化期冶煉，後進行還原期冶煉，還原後加入造渣材料進行造渣，後加入微調成分合金對目標成分進行微調後出鋼；優選還原期冶煉時加入含錳和含氮合金。優選AOD冶煉氧化期以隊和O2氣體比例O2 N2 = (2-4) 1吹入氣體， 優選N2和O2氣體比例O2 N2 = 3 1，優選吹入氣體量800-1200m3/h，優選為900m3/h ；優選還原期全程吹氮氣冶煉，吹入氮氣量400-600m3/h，優選為500m3/h ；加入矽鐵40_60kg/t， 優選45kg/t、鋁丸5-10kg/t，優選8kg/t進行還原，優選還原時加入造渣材料，石灰8-12kg/ t優選10kg/t、瑩石2. 0-4. Okg/t優選3. Okg/t，還原期分批加入金屬Mn，按氮回收率50% 左右，目標氮含量0. 65% -0. 68%，加入氮化鉻鐵，微調成分然後按最小流量50-60m3/h優選55m3/h，吹氮氣攪拌3-4分鐘後直接出鋼，優選出鋼後測定鋼包中的渣厚為150-200mm優選為160mm。在該步驟中，所述的氮回收率是在通入氮氣的過程中，進入到鋼水中的氮元素與通入的總氮氣的量之比的值；當鋼水中氮元素不能達到時，可以適當補充氮化鉻鐵。以及3)鑄造鋼坯工序，採用連鑄工序；優選連鑄工序為先將裝有精煉好鋼水的鋼包運至迴轉臺，迴轉臺轉動到澆注位置後，將鋼水注入中間包，中間包的鋼水通過水口分配到各個結晶器。拉矯機與結晶振動裝置將結晶器內的鑄件拉出，經冷卻、電磁攪拌後，切割板坯。優選地，精煉鋼包中鋼水的熔點1405°C ；中間包的溫度為1425°C -1440°C，優選1435°C ； 優選連鑄得到鋼坯的規格220mm(厚)X 220 (寬)mm ；拉矯機的拉速為0. 6-0. 9m/min,優選 0. 75m/min ；中包浸入式水口插入深度為130—140mm，優選為1；35讓。B 鋼坯加熱加熱鋼坯溫度為1260°C -1300°C，優選為1280°C，保溫時間1. 5-3小時，優選2小時；C:軋制鋼坯，根據需要例如軋製成線材，方鋼、圓鋼、扁鋼、角鋼、六角鋼等型材、鋼管或板材等。進而，在製成橋梁拉吊索用鋼絲時，在上述(C)步驟中，將鋼坯軋製成線材，具體來說將不鏽鋼坯軋製成直徑為5. 5-20mm的線材，優選軋制直徑為6. 5mm ；進而，進行如下工序以製成橋梁拉吊索用鋼絲產品D 吐絲，將不鏽鋼線材捲成內徑為1150mm的鋼卷；E 冷卻，在運輸機構上運行，將不鏽鋼線材冷卻到室溫；F 熱處理，將冷卻後的線材進行熱處理，熱處理溫度1050°C -1150°C，優選熱處理溫度為1100°c，保溫時間為1-2小時，優選1. 5小時，優選出爐後採用水冷；G 酸洗將熱處理後線材進行酸洗，得到線材成品；以及I 冷拔將酸洗後的線材成品冷拔得到直徑為4. 0-8. Omm,優選將直徑為6. 5mm的不鏽鋼線材通過6. 5 — 5. 5 — 5. 0冷拔得到直徑為5. Omm的橋梁拉吊索用不鏽鋼鋼絲，總變形率為40 50%。
在一種具體實施方式
中，冶煉鋼坯工序也可以是如下步驟1)電爐中加入廢鋼、高碳鉻鐵、高碳錳鐵、金屬鎳，加電化清，其電爐粗鋼水化學成分控制碳 1. 30-1. 80%, Mn 8. 5-12. 5%, P ^ 0. 028%, S ^ 0. 025%, Cr 17. 0-22. 0%, Nil. 0-2. 0%;前1爐要保證化清倒淨，防止造成Cr、Ni成份的波動。出鋼扒淨爐渣，包中渣厚;^ 50mm。2)AOD冶煉氧化期以N2和O2氣體比例& N2 = 3 1總吹入氣體量800_1200m7h， 其後還原期全程吹氮氣冶煉，吹入氮氣量400-600m3/h。加入矽鐵40-60kg/t、鋁丸5_10kg/ t進行還原，並加入石灰8-12kg/t、瑩石2. 0-4. Okg/t、造渣，還原期分批加入金屬錳，按氮回收率50%左右；目標氮含量0. 65% -0. 68%，加入氮化鉻鐵和金屬錳微調成分，然後按最小流量50-60m3/h吹氮氣攪拌3-4分鐘後直接出鋼；出鋼包中測渣厚目標150_200mm。3)連鑄工序(1)熔點14050C(2)中包溫度:14250C —14400C ；目標溫度值:14300C0(3)連鑄規格22Omm(厚)X22O (寬)mm(4)拉速0. 6-0. 9m/min 優選拉速0. 75m/min。(5)中包浸入式水口插入深度130—140mm，優選135mm。按照本發明上述方法得到的不鏽鋼可以生產高強度不鏽鋼絲用於橋梁拉吊索，由於本發明的不鏽鋼具有優異的耐腐蝕性能，可以適應野外長期使用的應用，因此也可以生產礦山選礦設備、電磁屏蔽設備等應用，具有廣闊的市場前景。實施例下面對下述實施例中使用的各種合金及相關裝置的組成進行說明高碳鉻鐵Cr 67% C 6. 7% Si 1. 8% P 0. 02% S 0. 0 %，餘量為鐵和不可避免的雜質；高碳猛鐵Mn78% C 7. 5% Si 0. 30% P 0. 16% S 0. 03%，餘量為鐵和不可避免的雜質；金屬鎳Ni 99. 9%餘量為不可避免的雜質；矽鐵Si 75% Al 1. 3% Ca 0. 8% P 0. 023% S 0. 018% C 0.09%，餘量為鐵和不可避免的雜質；鋁丸Al99. 5% Fe 0. 15% Si 0. 10% Cu 0. 01% Ca 0. 01% Mg 0. 03%，餘量為不可避免的雜質；石灰CaO90% SiO2 2. 1% P 0. 012% S 0. 085% MgO 3. 5%，餘量為不可避免的雜質；瑩石CaF2 85% SiO2 12% P 0. 032% S 0. 12%，餘量為不可避免的雜質；氮化鉻鐵Cr 64. 6% C 0. 03% N 8. 45% P 0. 023% S 0. 027% SiO. 81%，餘量為鐵和不可避免的雜質；金屬猛C0. 01% Si 0. 002% P 0. 005% S 0. 03% Mn 99. 8%餘量為不可避免的
雜質；連鑄機的型號R8m，生產廠家為達涅利自動化公司；拉矯機型號LZ，無錫市格瑪機械有限公司。
實施例1A 冶煉鋼坯1)電爐冶煉在電爐中加入廢鋼15. 7噸，高碳鉻鐵5. 8噸，高碳錳鐵2. 6噸，金屬鎳0. 5噸， 加電化清，加入上述物質後使電爐粗鋼水化學成分粗略控制在碳1. 30%，P < 0. 0觀％， S彡0. 025%，Cr :18. 0%，Ni :1. 0%，Mn :10. 0%時出鋼；每一爐中都要保證化清倒淨，防止造成Cr、M成份的波動，在出鋼時扒淨爐渣，測定鋼包中渣厚50mm。2)氬氧精煉爐精煉將上述得到的鋼水轉移到氬氧精煉爐上精煉，精煉的氧化期以隊和&氣體比例 O2 N2 = 3 1，該氣體總吹入量900m3/h，其後還原期全程吹氮氣冶煉，吹入氮氣量500m3/ h，加入矽鐵45kg/t、鋁丸5kg/t進行還原，並加入石灰10kg/t、瑩石3. Okg/t、造渣，還原期分批加入金屬錳共800kg，按氮回收率50%左右計，加入氮化鉻鐵300kg調節氮含量進行成分微調，使氮含量達到0. 65% -0. 68%，然後按最小流量55m3/h吹氮氣進行攪拌3分鐘後， 測定鋼水中各成分含量為C :0. 10% Si 0. 30% Mn :14. 45% P 0. 035% S 0. 006% Cr 18. 30% Ni 1. 10% N :0. 5%，其餘為！^與不可避免的雜質，後直接出鋼；測定鋼包中渣厚160mm ；3)連鑄工序所述連鑄工序通過連鑄機完成，過程為先將裝有精煉好鋼水的鋼包運至迴轉臺，迴轉臺轉動到澆注位置後，將鋼水注入中間包，中間包的鋼水通過水口分配到各個結晶器，拉矯機與結晶振動裝置將結晶器內的鑄件拉出，經冷卻、電磁攪拌後，切割板坯。其中，精煉鋼包中鋼水的熔點1405°C ；中間包的溫度1430°C ；連鑄得到鋼坯的規格220mm(厚)X220(寬)mm ；拉矯機的拉速為0. 6m/min ；中間包浸入式水口插入深度為 135mm ；B:鋼坯加熱將得到的不鏽鋼鋼坯在封閉加熱爐中加熱到1280°C，保溫2小時。C:鋼坯軋制在不鏽鋼高速線材軋機上，將加熱後不鏽鋼坯軋製成直徑為6. 5mm的不鏽鋼線材。D:吐絲在吐絲機上將不鏽鋼線材捲成內徑為1150mm的鋼卷。E:冷卻在運輸過程的冷卻輥道上將吐絲後的不鏽鋼線材卷冷卻到室溫。F:熱處理將如上得到的不鏽鋼線材(稱為TQS-1)放入熱處理爐中進行熱處理，熱處理溫度 1100°C，保溫1. 5小時，出爐水冷。G:酸洗將熱處理後的不鏽鋼線材用質量濃度為15%硝酸與質量濃度為5%氫氟酸配成的酸進行酸洗得到不鏽鋼線材成品。I 冷拔將直徑為6. 5mm的不鏽鋼線材通過6.5 — 5.5 — 5.0冷拔得到直徑為5. Omm的橋梁拉吊索用不鏽鋼鋼絲，總變形率為35. 3%。實施例2A 冶煉鋼坯1)電爐冶煉在電爐中加入廢鋼14.9噸，高碳鉻鐵6.0噸，高碳錳鐵3.0噸，金屬鎳0.6噸， 加電化清，上述加入物質後使電爐粗鋼水化學成分粗略控制在碳1.5%，P < 0.0 1%, S^O. 025%, Cr 18. 5%, Ni 1.2%，Mn 12. 0%時出鋼；每一爐中都要保證化清倒淨，防止造成Cr、M成份的波動，在出鋼時扒淨爐渣，測定鋼包中渣厚40mm。2)氬氧精煉爐精煉將上述得到的鋼水轉移到氬氧精煉爐上精煉，精煉的氧化期以隊和&氣體比例 O2 N2 = 4 1，總吹入氣體量1000m3/h，其後還原期全程吹氮氣冶煉，吹入氮氣量500m3/ h。加入矽鐵50kg/t、鋁丸6kg/t進行還原，並加入石灰10kg/t、瑩石3. Okg/t、造渣，還原期分批加入金屬錳共600kg，按氮回收率50%左右計，加入氮化鉻鐵300kg調節氮含量進行成分微調，使氮含量達到0. 65% -0. 68%，然後按最小流量60m3/h吹氮氣進行攪拌3分鐘後， 測定鋼水中各成分含量為 C :0. 12% Si 0. 29% Mn :15. 20% P 0. 030% S 0. 005% Cr 18. 80% Ni 1.30% N :0. 55%，其餘為！^與不可避免的雜質，後直接出鋼；測定鋼包中渣厚180mm。3)連鑄工序所述連鑄工序通過連鑄機完成，過程為先將裝有精煉好鋼水的鋼包運至迴轉臺，迴轉臺轉動到澆注位置後，將鋼水注入中間包，中間包的鋼水通過水口分配到各個結晶器，拉矯機與結晶振動裝置將結晶器內的鑄件拉出，經冷卻、電磁攪拌後，切割板坯，精煉鋼包中鋼水的熔點1405°C ；中間包的溫度1425°C ；連鑄得到鋼坯的規格 220mm (厚)X 220 (寬)mm ；拉矯機的拉速為0. 75m/min ；中間包浸入式水口插入深度為 140mmοB 鋼坯加熱將得到的不鏽鋼鋼坯在封閉加熱爐中加熱到1290°C，保溫1. 5小時。C:鋼坯軋制在不鏽鋼高速線材軋機上，把不鏽鋼坯軋製成直徑為9. 5mm的不鏽鋼線材。D:吐絲在吐絲機上將不鏽鋼線材捲成內徑為1150mm的鋼卷。E:冷卻在運輸過程的冷卻輥道上將吐絲後的不鏽鋼線材卷冷卻到室溫。F:熱處理將不鏽鋼線材放入熱處理爐中進行熱處理，熱處理溫度1080°C，保溫2小時，出爐水冷。G:酸洗將熱處理後的不鏽鋼線材用質量濃度為15%硝酸與質量濃度為5%氫氟酸配成的酸進行酸洗得到不鏽鋼線材成品。I 冷拔將直徑為9. 5mm的不鏽鋼線材通過9. 5 — 9. 0 — 8. 5 — 8. 0冷拔得到直徑為8. Omm的橋梁拉吊索用不鏽鋼鋼絲，總變形率為45. 7%。實施例3A 冶煉鋼坯在電爐中加入廢鋼14. 4噸，高碳鉻鐵6. 5噸，高碳錳鐵2. 8噸，金屬鎳0. 6噸， 加電化清，上述加入物質後使電爐粗鋼水化學成分粗略控制在碳1.60%，P^O. 028%, S彡0. 025%,Crl9.0%,Nil. l%，Mnll. 0%時出鋼；每一爐中都要保證化清倒淨，防止造成 Cr, Ni成份的波動，在出鋼時扒淨爐渣，測定鋼包中渣厚45mm。2)氬氧精煉爐精煉將上述得到的鋼水轉移到氬氧精煉爐上精煉，精煉的氧化期以隊和&氣體比例 O2 N2 = 2 1，總吹入氣體量900m3/h，其後還原期全程吹氮氣冶煉，吹入氮氣量450m3/ h。加入矽鐵45kg/t、鋁丸7kg/t進行還原，並加入石灰9kg/t、瑩石2. 5kg/t、造渣，還原期分批加入金屬錳共600kg，按氮回收率50%左右計，加入氮化鉻鐵280kg調節氮含量進行成分微調，使氮含量達到0. 65% -0. 68%，然後按最小流量55m3/h吹氮氣進行攪拌4分鐘後， 測定鋼水中各成分含量為 C :0. 09% Si 0. 35% ；Mn 14. 60% P 0. 045% S 0. 004% Cr: 19. 43% Ni 1.20% N :0. 46%，其餘為！^與不可避免的雜質，後直接出鋼；測定鋼包中渣厚165mm。3)連鑄工序所述連鑄工序通過連鑄機完成，過程為先將裝有精煉好鋼水的鋼包運至迴轉臺，迴轉臺轉動到澆注位置後，將鋼水注入中間包，中間包的鋼水通過水口分配到各個結晶器，拉矯機與結晶振動裝置將結晶器內的鑄件拉出，經冷卻、電磁攪拌後， 切割板坯，精煉鋼包中鋼水的熔點1405°C ；中間包的溫度1435°C ；連鑄得到鋼坯的規格220mm(厚)X220(寬)mm ；拉矯機的拉速為0. 9m/min ；中間包浸入式水口插入深度為 135mm ；B:鋼坯加熱在封閉加熱爐中將不鏽鋼坯加熱到1300°C，保溫1. 5小時。C:鋼坯軋制在不鏽鋼高速線材軋機上，把不鏽鋼坯軋製成直徑為8. 5mm的不鏽鋼線材。D:吐絲在吐絲機上將不鏽鋼線材捲成內徑為1150mm的鋼卷。E:冷卻在運輸過程的冷卻輥道上將吐絲後的不鏽鋼線材卷冷卻到室溫。F:熱處理將不鏽鋼線材放入熱處理爐中進行熱處理，熱處理溫度1150°C，保溫1小時，出爐水冷。G:酸洗將熱處理後的不鏽鋼線材用用質量濃度為15%硝酸與質量濃度為5%氫氟酸配成的酸進行酸洗得到不鏽鋼線材成品。I:冷拔將直徑為8. Omm的不鏽鋼線材通過8. 0 — 7. 5 — 6. 5 — 6. 0冷拔得到直徑為6. Omm
的橋梁拉吊索用不鏽鋼鋼絲，總變形率為50%。
實施例4A 冶煉鋼坯在電爐中加入廢鋼14. 1噸，高碳鉻鐵7.0噸，高碳錳鐵3. 2噸，金屬鎳0.4噸， 加電化清，上述加入物質後使電爐粗鋼水化學成分粗略控制在碳1.50%，P^O. 028%, S^O. 025%, Cr 21.0%, Nil. 8%0 Mnl2. 5%時出鋼；每一爐中都要保證化清倒淨，防止造成Cr、M成份的波動，在出鋼時扒淨爐渣，測定鋼包中渣厚45mm。2)氬氧精煉爐精煉將上述得到的鋼水轉移到氬氧精煉爐上精煉，精煉的氧化期以隊和&氣體比例 O2 N2 = 2 1，總吹入氣體量1200m3/h，其後還原期全程吹氮氣冶煉，吹入氮氣量600m3/ h。，加入矽鐵40kg/t、鋁丸8kg/t進行還原，並加入石灰10kg/t、瑩石4. Okg/t、造渣，還原期分批加入金屬錳共1400kg，按氮回收率50%左右計，加入氮化鉻鐵260kg調節氮含量進行成分微調，使氮含量達到0. 65% -0. 68%，加入金屬鎳100kg，然後按最小流量55m3/h吹氮氣進行攪拌4分鐘後，測定鋼水中各成分含量為C :0. 12% Si :1.00% Mn 19.0% P 0. 06% S 0. 010% Cr :22. 0% Ni 2. 0% N :0. 65%，其餘為!^e與不可避免的雜質，後直接出鋼；測定鋼包中渣厚180mm。3)連鑄工序所述連鑄工序通過連鑄機完成，過程為先將裝有精煉好鋼水的鋼包運至迴轉臺，迴轉臺轉動到澆注位置後，將鋼水注入中間包，中間包的鋼水通過水口分配到各個結晶器，拉矯機與結晶振動裝置將結晶器內的鑄件拉出，經冷卻、電磁攪拌後， 切割板坯，精煉鋼包中鋼水的熔點1405°C ；中間包的溫度1430°C ；連鑄得到鋼坯的規格220mm(厚)X220(寬)mm ；拉矯機的拉速為0. 6m/min ；中間包浸入式水口插入深度為 135mm ；B:鋼坯加熱在封閉加熱爐中將不鏽鋼坯加熱到1300°C，保溫3小時。C:鋼坯軋制在不鏽鋼高速線材軋機上，把不鏽鋼坯軋製成直徑為20mm的不鏽鋼線材。D:吐絲在吐絲機上將不鏽鋼線材捲成內徑為1150mm的鋼卷。E:冷卻在運輸過程的冷卻輥道上將吐絲後的不鏽鋼線材卷冷卻到室溫。F:熱處理將不鏽鋼線材放入熱處理爐中進行熱處理，熱處理溫度1150°C，保溫2小時，出爐水冷。G:酸洗將熱處理後的不鏽鋼線材用用質量濃度為15%硝酸與質量濃度為5%氫氟酸配成的酸進行酸洗得到不鏽鋼線材成品。I 冷拔將直徑為8. Omm的不鏽鋼線材通過8. 0 — 7. 5 — 6. 5 — 6. 0冷拔得到直徑為6. Omm 的橋梁拉吊索用不鏽鋼鋼絲，總變形率為50%。實施例5CN 102534424 AA 冶煉鋼坯在電爐中加入廢鋼15. 2噸，高碳鉻鐵5. 6噸，高碳錳鐵1. 8噸，金屬鎳0. 5噸， 加電化清，上述加入物質後使電爐粗鋼水化學成分粗略控制在碳1.70%，P^O. 028%, S^O. 025%, Cr 17%, Nil.0%, Mn8. 5%時出鋼；每一爐中都要保證化清倒淨，防止造成 Cr, Ni成份的波動，在出鋼時扒淨爐渣，測定鋼包中渣厚40mm。2)氬氧精煉爐精煉將上述得到的鋼水轉移到氬氧精煉爐上精煉，精煉的氧化期以隊和&氣體比例 O2 N2 = 3 1，總吹入氣體量850m3/h，其後還原期全程吹氮氣冶煉，吹入氮氣量400m3/h， 加入矽鐵55kg/t、鋁丸5kg/t進行還原，並加入石灰8kg/t、瑩石2. Okg/t，還原期分批加入金屬錳共1000kg，按氮回收率50%左右計，加入氮化鉻鐵280kg調節氮含量進行成分微調， 使氮含量達到0. 65 % -0. 68 %，然後按最小流量60m3/h吹氮氣攪拌3分鐘後，測定鋼水中各成分含量為 C :0. 09% Si :0. 6% Mn 14. 0% P :0045% S 0. 006%, Cr 19. 5% Ni 1. 5% N 0. 45%，其餘為！^與不可避免的雜質，後直接出鋼；測定鋼包中渣厚200mm ；3)連鑄工序所述連鑄工序通過連鑄機完成，過程為先將裝有精煉好鋼水的鋼包運至迴轉臺，迴轉臺轉動到澆注位置後，將鋼水注入中間包，中間包的鋼水通過水口分配到各個結晶器，拉矯機與結晶振動裝置將結晶器內的鑄件拉出，經冷卻、電磁攪拌後，切割板坯，精煉鋼包中鋼水的熔點1405°C ；中間包的溫度1425°C ；連鑄得到鋼坯的規格 220mm (厚)X 220 (寬)mm ；拉矯機的拉速為0. 75m/min ；中間包浸入式水口插入深度為 130mm，得到鋼坯的化學組分為B 鋼坯加熱在封閉加熱爐中將不鏽鋼坯加熱到1280°C，保溫2小時。C 鋼坯軋制在不鏽鋼高速線材軋機上，把不鏽鋼坯軋製成直徑為5. 5mm的不鏽鋼線材。D:吐絲在吐絲機上將不鏽鋼線材捲成內徑為1150mm的鋼卷。E:冷卻在運輸過程的冷卻輥道上將吐絲後的不鏽鋼線材卷冷卻到室溫。F:熱處理將不鏽鋼線材放入熱處理爐中進行熱處理，熱處理溫度1100°C，保溫1. 5小時，出爐水冷。G:酸洗將熱處理後的不鏽鋼線材用質量濃度為15%硝酸與質量濃度為5%氫氟酸配成的酸進行酸洗得到不鏽鋼線材成品。I 冷拔將直徑為8. Omm的不鏽鋼線材通過8. 0 — 7. 5 — 6. 5 — 6. 0 — 5. 5 — 5. 0冷拔得到直徑為5. Omm的橋梁拉吊索用不鏽鋼鋼絲，總變形率為41. 5%。實施例6A 冶煉鋼坯在電爐中加入廢鋼14. 5噸，高碳鉻鐵7. 2噸，高碳錳鐵3. 0噸，金屬鎳1. 2噸，加電化清，上述加入物質後使電爐粗鋼水化學成分粗略控制在碳1. 80 %，P < 0. 025 %， S^O. 025%, Cr 22.0%, Ni 2.0%。Mnl2. 0%時出鋼；每一爐中都要保證化清倒淨，防止造成Cr、M成份的波動，在出鋼時扒淨爐渣，測定鋼包中渣厚40mm。2)氬氧精煉爐精煉將上述得到的鋼水轉移到氬氧精煉爐上精煉，精煉的氧化期以隊和&氣體比例 O2 N2 = 3 1，總吹入氣體量800m3/h，其後還原期全程吹氮氣冶煉，吹入氮氣量500m3/h。 加入矽鐵60kg/t、鋁丸10kg/t進行還原，並加入石灰12kg/t、瑩石3. Okg/t、造渣，還原期分批加入金屬錳共400kg，按氮回收率50%左右計，加入氮化鉻鐵280kg調節氮含量進行成分微調，使氮含量達到0. 65% -0. 68%，然後按最小流量50m3/h吹氮氣攪拌4分鐘後，測定鋼水中各成分含量為 C :0. 09% Si 0. 6% Mn :14. 0% P 0. 045% S 0. 006%, Cr 18. 0% Ni 1. 00% N 0. 45%，其餘為！^與不可避免的雜質，後直接出鋼；測定鋼包中渣厚150mm。3)連鑄工序所述連鑄工序通過連鑄機完成，過程為先將裝有精煉好鋼水的鋼包運至迴轉臺，迴轉臺轉動到澆注位置後，將鋼水注入中間包，中間包的鋼水通過水口分配到各個結晶器，拉矯機與結晶振動裝置將結晶器內的鑄件拉出，經冷卻、電磁攪拌後，切割板坯，精煉鋼包中鋼水的熔點1405°C ；中間包的溫度1440°C ；連鑄得到鋼坯的規格 220mm (厚)X 220 (寬)mm ；拉矯機的拉速為0. 75m/min ；中間包浸入式水口插入深度為 130mm ；B 鋼坯加熱在封閉加熱爐中將不鏽鋼坯加熱到1260°C，保溫1. 5小時。C 鋼坯軋制在不鏽鋼高速線材軋機上，把不鏽鋼坯軋製成直徑為5. 5mm的不鏽鋼線材。D:吐絲在吐絲機上將不鏽鋼線材捲成內徑為1150mm的鋼卷。E 冷卻在運輸過程的冷卻輥道上將吐絲後的不鏽鋼線材卷冷卻到室溫。F 熱處理將不鏽鋼線材放入熱處理爐中進行熱處理，熱處理溫度1050°C，保溫1小時，出爐水冷。G 酸洗將熱處理後的不鏽鋼線材用質量濃度為15%硝酸與質量濃度為5%氫氟酸配成的酸進行酸洗得到不鏽鋼線材成品。I 冷拔將直徑為8. Omm的不鏽鋼線材通過8. 0 — 7. 5 — 6. 5 — 6. 0冷拔得到直徑為4. Omm 的橋梁拉吊索用不鏽鋼鋼絲，總變形率為50%。實施例7本發明的鋼絲的性能測試實驗上述實施例1-6製備的鋼絲取樣進行，按照國家標準GB238-2002中的方法和條件測定彎曲次數，按照國家標準GB/T10120-1996的取樣方法、測定方法和條件測定應力鬆弛率，按照國家標準GB/T17101-2008和GB/T 228-2002的方法測定抗拉強度、規定費比例延伸應力、伸長率和疲勞次數。進行性能檢驗，按照該標準中的取樣位置和試驗方法測定，測
16定結果見下表1。表權利要求
1.一種不鏽鋼，以質量百分比計，含有下述成分 C ^ 0. 12% ；Si 彡 1. 00% ； Mn 14. 0-19. 0% ； P 彡 0. 06% ； S 彡 0. 01% ； Cr 18. 0-22. 0% ； Ni 1. 0-2. 0% ；N 0. 45-0. 65%，餘量為鐵和不可避免的雜質。
2.如權利要求1所述的不鏽鋼，以質量百分比計，含有下述成分 C 0. 09-0. 12%，優選為 0. 10% ；Si 0. 29-0. 6%，優選為 0. 30% ； Mn 14. 0-15. 20%，優選為 14. 45% ； P彡0. 045%，優選為彡0. 035% ； S彡0. 006%，優選為彡0. 006% ； Cr 18. 0-19. 5 %，優選為 18. 30 % ； Ni 1. 0-1. 3%，優選為 1. 10% ；N 0. 45-0. 55%，優選為0. 5% ；餘量為鐵和不可避免的雜質。
3.一種不鏽鋼的生產方法，其以質量百分比計，含有下述成分C 彡0. 12% ；Si 彡 1. 00% ；Mn 14. 0-19. 0 % ;P ^ 0. 06 % ;S ^ 0. 01 % ；Cr 18. 0-22. 0 % ；Ni 1. 0-2. 0 % ； N 0. 45-0. 65%，餘量為鐵和不可避免的雜質，該方法包括如下步驟(1)電爐冶煉步驟將廢鋼和金屬或合金加入電爐，化清，控制電爐中粗鋼水化學成分達到 C 1. 30-1. 80%, Mn 8. 5-12. 5%, P ^ 0. 028%, S^O. 025%, Cr 17. 0-22. 0%, Ni 1. 0-2. 0%時出鋼；(2)氬氧精煉爐精煉步驟先進行氧化期冶煉，後還原期冶煉，還原期加入造渣材料進行造渣，並加入微調成分合金對目標成分進行微調後出鋼；其中氧化期按照隊和A氣體比例0-4) 1，優選3 1，吹入總氣體量為800-1200m3/h的N2和仏；還原期全程吹氮氣冶煉，吹入氮氣量為400-600m7h ；(3)鑄造鋼坯步驟，採用連鑄工序；以及(4)軋制步驟。
4.如權利要求3所述不鏽鋼的生產方法，其中步驟(1)所述的相應金屬或合金為高碳鉻鐵、高碳錳鐵或金屬鎳。
5.如權利要求3或4所述不鏽鋼的生產方法，其中步驟( 所述的加入微調成分合金為含錳、氮、鉻、鎳元素的合金或金屬，優選加入氮化鉻鐵、金屬錳和/或金屬鎳。
6.如權利要求3-5任一項所述的不鏽鋼的生產方法，其中所述步驟(2)氬氧精煉爐精煉中，還原期加入矽鐵和鋁丸，優選加入量為矽鐵40-60kg/t、鋁丸5-8kg/t ；還原期加入造渣材料石灰和瑩石，優選的加入量為石灰8-Ukg/t、瑩石2-4kg/t。
7.如權利要求3-6任一項所述的不鏽鋼的生產方法，其中所述步驟(2)氬氧精煉爐精煉中，加入微調合金成分後吹氮氣3-4分鐘後出鋼，優選出鋼後測定鋼包中的渣厚為150-200mm ；優選吹氮氣的最小流量為50_60m7h。
8.如權利要求3-7任一項所述的不鏽鋼的生產方法，其中步驟(3)所述連鑄工序為先將裝有精煉好鋼水的鋼包運至迴轉臺，將鋼水注入中間包，中間包的鋼水通過水口分配到各個結晶器，通過拉矯機與結晶振動裝置將結晶器內的鑄件拉出，切割板坯；其中， 所述裝有精煉好鋼水的鋼包中鋼水的熔點為1405°C，中間包的溫度為1425-1440°C，優選為1430°C ；優選中間包浸入式水口插入深度為130-140mm，優選為135mm ；拉矯機的拉速為0.6-0. 9m/min,優選為 0. 75m/min。
9.一種橋梁拉吊索用鋼絲，以質量百分比計，含有下述成分 C ^ 0. 12% ；Si 彡 1. 00% ； Mn 14. 0-19. 0% ； P 彡 0. 06% ； S 彡 0. 01% ； Cr 18. 0-22. 0% ； Ni 1. 0-2. 0% ；N 0. 45-0. 65%，餘量為鐵和不可避免的雜質。
10.如權利要求9的橋梁拉吊索用鋼絲，其特徵在於，所述鋼絲的抗拉強度 σ b彡1570MPa，伸長率彡4%
11.一種橋梁拉吊索用鋼絲的生產方法，以質量百分比計，含有下述成分C: 彡 0. 12% ；Si 彡 1. 00% ；Mn :14. 0-19. 0% ；P 彡 0. 06% ；S 彡 0. 01% ;Cr :18. 0-22. 0% ；Ni 1.0-2. 0% ；N 0. 45-0. 65%，餘量為鐵和不可避免的雜質，該方法包括(I)採用權利要求3-8任一項所述的不鏽鋼生產方法生產不鏽鋼的工序，(II)吐絲工序；(III)冷卻工序；(IV)熱處理工序；(V)酸洗工序；以及(VI)冷拔工序；其中，在採用權利要求3-8任一項所述的不鏽鋼的生產方法生產不鏽鋼的工序中，通過所述步驟(4)軋製得到不鏽鋼線材，然後進行該線材吐絲的工序。
12.如權利要求11所述的的橋梁拉吊索用鋼絲的生產方法，其中所述的(IV)熱處理工序中，將冷卻後的不鏽鋼線材進行熱處理，熱處理溫度1050°C _1150°C，優選熱處理溫度為 1100°C，還優選保溫時間為1-2小時，優選1. 5小時，優選出爐後採用水冷。
13.如權利要求11或12所述的的橋梁拉吊索用鋼絲的生產方法，其中，所述工序(I) 中的軋制步驟中，在不鏽鋼高速線材軋機上，把不鏽鋼坯軋製成不鏽鋼線材，優選軋制工序之前將對鋼坯加熱，加熱溫度為1260°C -1300°C，優選為1280°C ；還優選保溫時間1. 5-3小時，更優選保溫時間為2小時。
14.如權利要求11-13任一項所述的橋梁拉吊索用鋼絲的生產方法，其中所述(VI)冷拔工序中，將酸洗後的不鏽鋼線材成品冷拔得到直徑為4. 0-8. 0mm，優選為5. Omm的鋼絲。
15.一種權利要求11-14任一項所述的生產方法得到的橋梁拉吊索用鋼絲。CN 102534424 A_
16.如權利要求15所述橋梁拉吊索用鋼絲，其特徵在於，鋼絲的抗拉強度 σ b彡1570MPa，伸長率彡4%
17.如權利要求1或2所述不鏽鋼在生產礦山選礦設備和電磁屏蔽設備上的應用。
全文摘要
本發明涉及一種不鏽鋼、橋梁拉吊索用不鏽鋼絲及其製備方法和應用。該不鏽鋼的成分為C≤0.12％；Si≤1.00％；Mn14.0-19.0％；P≤0.06％；S≤0.01％；Cr18.0-22.0％；Ni1.0-2.0％；N0.45-0.65％，餘量為鐵和不可避免的雜質；該鋼的生產方法包括，電爐冶煉工序將廢鋼和相應鐵合金或金屬，化清，控制電爐粗鋼水化學成分出鋼；氬氧精煉爐精煉工序先進行氧化期冶煉，後還原期冶煉，還原期加入造渣材料進行造渣，並加入微調成分合金對目標成分進行微調後出鋼；鑄造鋼坯工序；以及軋制工序。橋梁拉吊索用不鏽鋼絲的製備方法是得到的不鏽鋼鋼材吐絲；冷卻；熱處理；酸洗；冷拔。本發明採用高氮不鏽鋼絲，在提高強度的同時有較好的耐腐蝕性能，製成橋梁拉索後，延長橋梁壽命。
文檔編號B21C1/00GK102534424SQ20121000236
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月5日 優先權日2012年1月5日
發明者張江威, 李建民, 李承昌, 王輝綿, 鄭曉華, 陳敏 申請人:交通運輸部公路科學研究所, 北京公科固橋技術有限公司, 山西太鋼不鏽鋼股份有限公司