一种珠光体片层间距小于150nm的高强桥索钢及生产方法

摘要

一种珠光体片层间距小于150nm的高强桥索钢，其化学成分按wt%：C 0.95～1.0%、Si 0.8～1.0%、Mn 0.3～0.6%、P≦0.025%、S≦0.025%、V 0.030～0.045%、Als 0.025～0.035%、Ti 0.010～0.03%、Cr 0.2～0.4%、Ni 0.2～0. 3%、Nb 0.02～0.03%、N 0.007～0.010%；生产步骤：铁水脱硫并转炉冶炼；氩站吹氩；LF精炼；RH处理；出钢并连铸；开坯；加热；轧制；空冷至室温；第二次加热；高速轧制；减定径轧制；吐丝；冷却；风冷至室温。本发明珠光体片层间距小于150nm，合金收得率高，钢的纯净度高，抗拉强度≥2000MPa，并在不影响延伸率的情况下，最终可提高抗拉强度15%。

权利要求

1.一种珠光体片层间距小于150nm的高强桥索钢的生产方法，其步骤： 1）铁水脱硫并转炉顶底吹炼，其中，控制转炉终点C在0.09～0.15%； 出钢温度在1650～1670℃； 出钢时间3～9min，挡渣出钢；随钢流常规加入合金，C、Si、Mn、V、Nb、Cr、Ti和Ni成分按内控范围的下限控制；

2）氩站吹氩，吹到3 min结束时，按照180～250m/吨钢喂入铝线；

3）进行LF精炼，控制其加热时间在55～65min，并全程吹氩；

4）进行RH处理，控制真空度在100Pa以下的时间不低于8分钟；

5）出钢并连铸，其中，控制钢水过热度在15～25℃；在液芯压下及电磁搅拌、拉坯速度在0.3～0.5m/min下，连铸成尺寸在380*420mm的方坯；钢水终点化学成分按重量比为：C 

0.95～1.0%、Si 0.8～1.0%、Mn 0.3～0.6%、P≦0.025%、S≦0.025%、V 0.030～0.045%、Als 

0.025～0.035%、Ti 0.010～0.03%、Cr 0.2～0.4%、Ni 0.2～0. 3%、Nb 0.02～0.03%、N 

0.007～0.010%，其余为Fe及杂质元素；

6）进行开坯，开坯后的尺寸在150*150mm～180*180mm方坯；

7）对开后坯进行加热，控制均热段温度在1290～1310℃，钢坯在炉时间为280～

300min；并使炉压保持炉内压力26-28Pa，炉内气氛体积百分比含量保持为O2＜1%，CO＜3%的弱还原性气氛；

8）进行轧制，控制其粗轧开轧温度在1190～1210℃；

9）空冷至室温；

10）进行第二次加热，加热温度在940～980℃，均热段温度在1010～1050℃，在炉时间

120～150min；并控制上下端面温差≤30℃；

11）进行高速轧制，控制其粗轧开轧温度在970～1000℃，精轧入口温度在760～800℃；

12）进行减定径轧制，控制入口温度在780～820℃；

13）进行吐丝，控制吐丝温度在785～810℃；规格为Φ11～14mm；

14）进行斯太尔摩冷却，控制辊道速度在30～63 m/min；

15）在保温盖全打开状态下，风冷至室温。

说明书

一种珠光体片层间距小于150nm的高强桥索钢及生产方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种桥梁用钢及生产方法，具体地属于一种珠光体片层间距小于150nm的高强桥索钢及生产方法。

背景技术

[0002] 随着桥梁的发展，其大跨度桥梁一般首选的桥型为斜拉桥、悬索桥等。索承式桥梁的发展，对桥梁缆索用关键原材料——镀锌钢丝，提出了更高的性能要求，即在强度级别要求不断提高，其他力学性能要满足条件的原则下，还要节约材料用量，以降低生产成本。然而，强度级别的提高，其对韧性、面缩等一系列指标又都会因此有显著的降低，从而影响了桥索钢的综合性能，因此，开发出一种强度显著提高，而韧性不下降，特别是对桥索钢使用中不可忽视的扭转性能不改变是尤为重要的。

[0003] 经检索，中国专利公开号为CN201110103180.2的文献，公开了一种1670MPa级桥梁缆索镀锌钢丝用盘条及制备方法。其包括如下组分(wt％)：基本组分C 0.79-0.84％、Si 0.15-1.25％、Mn 0.60-0.90％、Cr 0.15-0.25％和V 0.04-0.15％；可选组分Al 0.001-
0.10％、B 0.0005-0.0015％、Ti 0.01-0.05％、Nb 0.01-0.03％和Mo 0.01-0.03％中的任意一种或二种以上；以及Fe和杂质元素。其虽然综合性能优良，且生产工艺简洁易操作，还可以充分利用废钢资源且不需要二次开坯，但其存在电炉炼钢成本高，更主要是强度性能达不到2000MPa，再由于成分中含有V的控制太宽泛，导致强度波动大，不稳定，给用户使用时增加操作难度，甚至无法使用。

[0004] 中国专利公开号为CN102936688A的文献，公开了一种抗拉强度≥2000MPa的桥梁缆索用线材及方法，其组分及重量百分比含量为：C：0.95～1.2%，Si：0.1%～0.48%，Mn：0.6～1.0%，Cr：0.1～0.5%，V：0.01～0.05%，Cu≤0.05%，Al：0.05～0.15%，N：0.01～0.03%，P≤0.025%，S≤0.015%；其生产步骤：冶炼并连铸成坯；对铸坯进行加热；轧制；再次加热；高速轧制；吐丝；风冷至室温；待用。该文献虽然抗拉强度≥2000MPa且稳定，扭转值达到≥15次，冷拉拔中未因钢丝质量问题而产生断丝现象，但其存在没有足够的固氮元素，使得脆性变大而导致延伸率不合要求；金相组织中铁素体量较多，使片层间距偏差大，经分析，是由于其冷却不均匀所致；再表面存在脱碳现象，影响使用。

发明内容

[0005] 本发明针对现有技术存在的不足，提供一种珠光体片层间距小于150nm，合金收得率高，钢的纯净度高，抗拉强度≥2000MPa，成本相对可降低 5%的珠光体片层间距小于150nm的高强桥索钢及生产方法。

[0006] 实现上述目的的措施：

[0007] 一种珠光体片层间距小于150nm的高强桥索钢，其化学成分按重量比为：C 0.95～1.0%、Si 0.8～1.0%、Mn 0.3～0.6%、P≦0.025%、S≦0.025%、V 0.030～0.045%、Als 0.025～0.035%、Ti 0.010～0.03%、Cr 0.2～0.4%、Ni 0.2～0. 3%、Nb 0.02～0.03%、N 0.007～
0.010%，其余为Fe及杂质元素。

[0008] 一种珠光体片层间距小于150nm的高强桥索钢的生产方法，其步骤：

[0009]  1）铁水脱硫并转炉顶底吹炼，其中，控制转炉终点C在0.09～0.15%； 出钢温度在1650～1670℃； 出钢时间3～9min，挡渣出钢；随钢流常规加入合金，C、Si、Mn、V、Nb、Cr、Ti和Ni成分按内控范围的下限控制；

[0010] 2）氩站吹氩，吹到3 min结束时，按照180～250m/吨钢喂入铝线；

[0011] 3）进行LF精炼，控制其加热时间在55～65min，并全程吹氩；

[0012] 4）进行RH处理，控制真空度在100Pa以下的时间不低于8分钟；

[0013] 5）出钢并连铸，其中，控制钢水过热度在15～25℃；在液芯压下及电磁搅拌、拉坯速度在0.3～0.5m/min下，连铸成尺寸在380*420mm的方坯；

[0014] 6）进行开坯，开坯后的尺寸在150*150mm～180*180mm方坯；

[0015] 7）对开后坯进行加热，控制均热段温度在1290～1310℃，钢坯在炉时间为280～300min；并使炉压保持炉内压力26-28Pa，炉内气氛保持为O2＜1%，CO＜3%的弱还原性气氛；

[0016] 8）进行轧制，控制其粗轧开轧温度在1190～1210℃；

[0017] 9）空冷至室温；

[0018] 10）进行第二次加热，加热温度在940～980℃，均热段温度在1010～1050℃，在炉时间120～150min；并控制上下端面温差≤30℃；

[0019] 11）进行高速轧制，控制其粗轧开轧温度在970～1000℃，精轧入口温度在760～800℃；

[0020] 12）进行减定径轧制，控制入口温度在780～820℃；

[0021] 13）进行吐丝，控制吐丝温度在785～810℃；规格未Φ11～14mm；

[0022] 14）进行斯太尔摩冷却，控制辊道速度在30～63 m/min；

[0023] 15）在保温盖全打开状态下，风冷至室温。

[0024] 本发明由于通过对炼钢过程进行的控制，使合金有高的收得率以及钢质的高纯净度；再配以合适的液芯压下技术，以降低钢坯的偏析；比现有技术适当延长了方坯的加热时间在10-15min，其有利于合金元素充分的溶解和扩散；轧钢时采用强力变形，即在轧制过程中，在相同压缩率下，减少轧制道次，使开轧温度以及吐丝温度降低；通过V元素的固溶强化和析出强化效果以及Ti的细化晶粒强化，得到良好的综合性能。

[0025] 本发明与现有技术相比，珠光体片层间距小于150nm，合金收得率高，钢的纯净度高，抗拉强度≥2000MPa，并在不影响延伸率的情况下，最终可提高抗拉强度15%。

附图说明

[0026] 图1为本发明钢种的微观组织图；

[0027] 图2为图1的放大后层间的间距状况图。

具体实施方式

[0028] 下面对本发明予以详细描述：

[0029] 表1为本发明各实施例及对比例的化学组分及取值列表；

[0030] 表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数取值列表；

[0031] 表3为本发明各实施例及对比例的性能及结果情况列表。

[0032] 本发明各实施例按照以下步骤生产：

[0033] 1）铁水脱硫并转炉顶底吹炼，其中，控制转炉终点C在0.09～0.15%； 出钢温度在1650～1670℃； 出钢时间3～9min，挡渣出钢；随钢流常规加入合金，C、Si、Mn、V、Nb、Cr、Ti和Ni成分按内控范围的下限控制；

[0034] 2）氩站吹氩，吹到3 min结束时，按照180～250m/吨钢喂入铝线；

[0035] 3）进行LF精炼，控制其加热时间在55～65min，并全程吹氩；

[0036] 4）进行RH处理，控制真空度在100Pa以下的时间不低于8分钟；

[0037] 5）出钢并连铸，其中，控制钢水过热度在15～25℃；在液芯压下及电磁搅拌、拉坯速度在0.3～0.5m/min下，连铸成尺寸在380*420mm的方坯；

[0038] 6）进行开坯，开坯后的尺寸在150*150mm～180*180mm方坯；

[0039] 7）对开后坯进行加热，控制均热段温度在1290～1310℃，钢坯在炉时间为280～300min；并使炉压保持炉内压力26-28Pa，炉内气氛保持为O2＜1%、CO＜3%的弱还原性气氛；

[0040] 8）进行轧制，控制其粗轧开轧温度在1190～1210℃；

[0041] 9）空冷至室温；

[0042] 10）进行第二次加热，加热温度在940～980℃，均热段温度在1010～1050℃，在炉时间120～150min；并控制上下端面温差≤30℃；

[0043] 11）进行高速轧制，控制其粗轧开轧温度在970～1000℃，精轧入口温度在760～800℃；

[0044] 12）进行减定径轧制，控制入口温度在780～820℃；

[0045] 13）进行吐丝，控制吐丝温度在785～810℃；规格未Φ11～14mm；

[0046] 14）进行斯太尔摩冷却，控制辊道速度在30～63 m/min；

[0047] 15）在保温盖全打开状态下，风冷至室温。

[0048] 表1  本发明各实施例及对比例的成分取值列表（wt%）

[0049]

[0050] 表2  本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表

[0051]

[0052] 表3  本发明各实施例及对比例力学性能检验结果列表

[0053]

[0054] 从表3可以看出，本发明生产的桥索钢线材抗拉强度普遍比对比例高，珠光体片层间距也更细小，做成的钢丝强度高，同时关键性能—扭转性能更好。

[0055] 本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。