CN104831183A - 一种1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋及其制备方法，1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋，其特征在于包含下列重量百分比：C: 0.50~0.60 wt%，Si: 1.25~1.50 wt%，Mn: 1.20~1.40wt%,，Cr: 0.40~0.60wt%，Mo: 0.040~0.070 wt%，Ti: 0.040~0.070 wt%，Ni: 0.15~0.30 wt%，S: ≤0.010wt%， P: ≤0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。制备方法包括钢坯制备、轧制、后处理等3个步骤，实现了对夹杂物数量、尺寸及分布的控制，铸坯采用热送装，避免了钢坯开裂。钢中加入Cr、Ni 、Mo合金元素提高了淬透性及抗腐蚀性，防止裂纹萌生；控轧控冷使得钢筋组织晶粒细化，减少了芯部的网状铁素体组织。本发明生产的精轧螺纹钢具有强韧性结合良好、耐蚀性优异、预应力松弛性优异，能在各种大气环境中长期保持性能稳定，确保锚固对象能够长期稳定的使用。

Description

一种1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋及制备方法

技术领域

本发明属于金属材料加工技术领域，具体涉及一种1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋及其制备方法。

背景技术

预应力结构用高强度精轧螺纹钢筋简称精轧螺纹钢筋，它具有强度高，连接、张拉、锚固方便可靠，施工时无需进行冷拉与焊接，施工简便等优点。精轧螺纹钢广泛应用于大型水利、工业和民用建筑的连续梁和大型框架结构，公路、铁路大中跨桥梁，核电站等预应力混凝士结构和岩土锚固等工程。

精轧螺纹钢筋化学成分目前国内没有统一的成分要求，各钢厂采用V、Ti、Nb微合金强化技术进行成分控制。由于设计成分、加工设备及生产加工工艺不同，所生产预应力螺纹钢筋表面组织为回火索氏体，心部易出现铁素体网状组织，导致表层至心部硬度变化快，产品导致性能波动大，只能生产785MPa、830 MPa、930 MPa级的预应力钢筋，难以生产出力学性能和应力松弛性能优异且具有耐腐蚀性能的1080MPa级高强度预应力螺纹钢筋。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋；第二目的在于提供所述1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋的制备方法。

本发明的第一目的是这样实现的，包含重量百分比C: 0.50~0.60 wt%，Si: 1.25~1.50 wt%，Mn: 1.20~1.40wt%，Cr: 0.40~0.60wt%，Mo: 0.040~0.070 wt%，Ti: 0.040~0.070 wt%，Ni: 0.15~0.30 wt%，S: ≤0.010wt%， P: ≤0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

本发明所述的1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋的制备方法，包括铁水转炉冶炼、钢水脱氧合金化、LF炉精炼、VD真空精炼、钢水浇铸、钢坯加热、钢坯控轧控冷、钢材后处理步骤，具体包括：

A 铁水转炉冶炼：按1060 kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的低硫磷铁水：C 4.5~5.0wt%、Si 0.30~0.50wt%、Mn 0.25~0.50wt%、P 0.060~0.090wt%、S≤0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按45kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的精废钢：C 0.17~0.25wt%、Si 0.30~0.55wt%、Mn 1.15~1.50wt% 、P 0.020~0.040wt%、S 0.015~0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.30~2.80 kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的镍铁合金：Ni 99.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；低硫磷铁水、精废钢、镍铁加入LD转炉后，进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为45~55kg/t钢，白云石加入量为10~20kg/t钢，菱镁球加入量为5.0~7.0kg/t钢，控制终点碳含量≥0.12wt%，出钢温度为1625~1645℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为3.0kg/t钢，精炼渣加入量为1.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为30~50NL/min。

B 钢水脱氧合金化：A步骤钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/5时，依次向钢包中加入下列物质：按20.10～24.20kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按15.50～18.50kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁合金：Mn 75.8wt%，C 7.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按6.70～10.30kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 57.5 wt%，C 7.6 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.50～0.95kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁合金：Mo 72.5wt%，Si 1.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.60～3.30kg/t_钢的量，加入下列质量比的增碳剂：C 92.35wt%，S 0.085wt%，灰份4.15wt%，挥发份 1.64wt%，水份 0.75wt%，其余为不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金及增碳剂；出钢完毕后，将钢水吊送至精炼工位进行LF炉精炼处理及VD真空精炼处理。

C 钢水LF炉精炼：将B步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好底吹氩气带，开启氩气采用小氩量(10～20NL/min)吹氩2分钟，使钢液面呈蠕动状；之后下电极采用档位6～8档化渣，通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样，加入石灰3.0～5.0kg/t钢、电石0.4～0.8 kg/t钢、铝丸0.2～0.6 kg/t钢进行调渣，控制钢水氧含量≤0.0005wt%，按1.60～2.90kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 31.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；下电极将钢水温度加热至1570～1590℃，然后加入石英砂180～250kg，下电极将石英砂化透，渣子碱度按0.8～1.2控制；与此同时，根据钢样检验结果，补加合金同步调整钢水成份；渣子化好、成份调整完毕后，将钢水温度加热至1600～1610℃进行软吹氩处理，采用流量为20～30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩5分钟。

D 钢水VD炉真空精炼：将C步骤软吹氩完毕后的钢水吊入VD炉真空罐内，接通吹氩管，合上真空罐盖，进行预抽真空7分钟；真空抽至67Pa时，开始进行真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，流量控制为70～90NL/min，时间控制为15分钟；之后关闭真空主阀、复压、提升罐盖，对钢水取样、定碳、定氧、定氢；之后将钢水进行软吹氩处理，采用流量为20～30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩5分钟；之后对钢水喂入硅钙线进行变性处理，喂入具有下列质量比的硅钙线：Si 56.5wt%、Ca 29.5 wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为3.0m/s，喂线量100m；之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。

E 钢水浇铸：在中间包钢水温度为1485~1495℃，拉速为1.7~1.9m/min，结晶器冷却水流量为115~125m³/h，二冷比水量为0.8~1.0L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为2.5HZ的条件下，将D步骤的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯，铸坯定尺长度为11.8m。

F 钢坯加热：将E步骤所得钢坯热送至加热炉，钢坯入炉温度500~600℃，加热炉预热段炉温820~950℃，以4~5℃/min的速度缓慢升温至780℃；之后以10℃/min的速度快速升温至880℃，随后进入温度为1040~1160℃的强加热段，以8℃/min将钢坯加热至1040℃；之后钢坯进入1180~1220℃的均热段均热，均热时间为25~30min，钢坯均热至1100~1120℃后出炉轧制。

G 钢坯控轧控冷：将E步骤制备得到的钢坯送入棒材轧机轧制，以0.4~0.6m/s速度对钢坯进行第一、二道次粗轧除鳞预冷，粗轧除鳞预冷后钢坯以1040℃温度进入后四道次粗轧，轧制速度0.76~2.25m/s，粗轧共轧制6个道次，轧制时间20s；再以2.74~5.12m/s的轧制速度进进行中轧，轧制8个道次，轧制时间20~22s；之后通过水槽预冷，将钢从1020~1050℃预冷至1000~1020℃，以6.8~14.2m/s的轧制速度进行精轧，轧制2~4个道次，轧制时间32~36s，精轧后温度控制为890~940℃。

H钢材后处理：将G步骤轧制得到的精轧钢材，在水量360~480m³/h、冷却水压力1.4~1.8MPa的冷却槽中快速冷却，快速冷却时间1.5~2.1s。冷却后由辊道快速送给至冷床，使钢上冷床的温度为480~520℃，上冷床后钢筋空冷，冷却至350~380℃进行剪切、收集、打捆，成捆钢筋在钢槽中堆放，使用简易保温罩于340~360℃保温24小时后，将钢吊出保温罩外，自然冷却至室温，即获得一种1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋，该钢筋的化学成分为：C: 0.50~0.60 wt%，Si: 1.25~1.50 wt%，Mn: 1.20~1.40wt%,，Cr: 0.40~0.60wt%，Mo: 0.040~0.070 wt%，Ti: 0.040~0.070 wt%，Ni: 0.15~0.30 wt%，S: ≤0.010wt%， P: ≤0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，其工艺力学性能见表1所示。

表1  1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋工艺力学性能

本发明专利在钢中C含量较高的前提下，通过加入微合金元素Ti，采用较低的精轧温度和轧后控冷工艺，增加了微合金碳化物TiC沉淀析出的驱动力，在低温铁素体区基体、晶界及位错线上析出了大量细小弥散的第二相，析出强化和细化晶粒作用显著提高，钢的强度明显提高；通过钢中加入适量提高淬透性的合金元素Cr、Ni、Mo，采用合适的加热制度，保证了合金强化元素在加热奥氏体化过程中充分固溶，采用控轧控冷技术控制相转变前后的奥氏体的晶粒尺寸和形态，抑制动态再结晶和静态再结晶过程，细化奥氏体晶粒。通过细化奥氏体晶粒，使钢材组织晶粒细化作用显著增强，减少了钢材芯部的网状铁素体组织。Cr、Ni、Mo的加入，使本发明预应力结构用螺纹钢筋具有良好的耐腐蚀性能，按照GB/10124《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》检测方法，在标准硫酸浓度20%，腐蚀温度为25℃条件下，腐蚀率小于0.98mm/a。

本发明专利生产的1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋具有强度高、塑韧性优异、硬度变化缓慢，力学性能、预应力松弛性能优异，耐腐蚀良好，使用寿命长等一系列优点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

本发明所述的1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋，包含下列重量百分比：C: 0.50~0.60 wt%，Si: 1.25~1.50 wt%，Mn: 1.20~1.40wt%，Cr: 0.40~0.60wt%，Mo: 0.040~0.070 wt%，Ti: 0.040~0.070 wt%，Ni: 0.15~0.30 wt%，S: ≤0.010wt%， P: ≤0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

本发明所述的1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋的制备方法，包括铁水转炉冶炼、钢水脱氧合金化、钢水LF炉精炼、钢水VD真空精炼、钢水浇铸、钢坯加热、钢坯控轧控冷、钢材后处理步骤，具体包括：

A 铁水转炉冶炼：按1060 kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的低硫磷铁水：C 4.5~5.0wt%、Si 0.30~0.50wt%、Mn 0.25~0.50wt%、P 0.060~0.090wt%、S≤0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按45kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的精废钢：C 0.17-0.25wt%、Si 0.30-0.55wt%、Mn 1.15-1.50wt% 、P 0.020~0.040wt%、S 0.015~0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.30~2.80 kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的镍铁合金：Ni 99.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；低硫磷铁水、精废钢、镍铁加入LD转炉后，进行常规顶底复合吹炼，加入石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为45~55kg/t钢，白云石加入量为10~20kg/t钢，菱镁球加入量为5.0~7.0kg/t钢，控制终点碳含量≥0.12wt%，出钢温度为1625~1645℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为3.0kg/t钢，精炼渣加入量为1.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为30~50NL/min。

B 钢水脱氧合金化：A步骤钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/5时，依次向钢包中加入下列物质：按20.10～24.20kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按15.50～18.50kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁合金：Mn 75.8wt%，C 7.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按6.70～10.30kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 57.5 wt%，C 7.6 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.50～0.95kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁合金：Mo 72.5wt%，Si 1.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.60～3.30kg/t钢的量，加入下列质量比的增碳剂：C 92.35wt%，S 0.085wt%，灰份4.15wt%，挥发份 1.64wt%，水份 0.75wt%，其余为不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金及增碳剂；出钢完毕后，将钢水吊送至精炼工位进行LF炉精炼处理及VD真空精炼处理。

C 钢水LF炉精炼：将B步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好底吹氩气带，开启氩气采用小氩量(10～20NL/min)吹氩2分钟，使钢液面呈蠕动状；之后下电极采用档位6～8档化渣，通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样，加入石灰3.0～5.0kg/t钢、电石0.4～0.8 kg/t钢、铝丸0.2～0.6 kg/t钢进行调渣，控制钢水氧含量≤0.0005wt%，按1.60～2.90kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 31.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；下电极将钢水温度加热至1570～1590℃，然后加入石英砂180～250kg，下电极将石英砂化透，渣子碱度按0.8～1.2控制；与此同时，根据钢样检验结果，补加合金同步调整钢水成份；渣子化好、成份调整完毕后，将钢水温度加热至1600～1610℃进行软吹氩处理，采用流量为20～30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩5分钟。

D 钢水VD炉真空精炼：将C步骤软吹氩完毕后的钢水吊入VD炉真空罐内，接通吹氩管，合上真空罐盖，进行预抽真空7分钟；真空抽至67Pa时，开始进行真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，流量控制为70～90NL/min，时间控制为15分钟；之后关闭真空主阀、复压、提升罐盖，对钢水取样、定碳、定氧、定氢；之后将钢水进行软吹氩处理，采用流量为20～30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩5分钟；之后对钢水喂入硅钙线进行变性处理，喂入具有下列质量比的硅钙线：Si 56.5wt%、Ca 29.5 wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为3.0m/s，喂线量100m；之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。

E 钢水浇铸：在中间包钢水温度为1485~1495℃，拉速为1.7~1.9m/min，结晶器冷却水流量为115~125m³/h，二冷比水量为0.8~1.0L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为2.5HZ的条件下，将D步骤的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯，铸坯定尺长度为11.8m。

F 钢坯加热：将E步骤所得钢坯热送至加热炉，钢坯入炉温度500~600℃，加热炉预热段炉温820~950℃，以4~5℃/min的速度缓慢升温至780℃；之后以10℃/min的速度快速升温至880℃，随后进入温度为1040~1160℃的强加热段，以8℃/min钢坯加热至1040℃；到温后钢坯进入1180~1220℃的均热段均热，均热时间为25~30min，钢坯均热1100~1120℃后出炉轧制。

G 钢坯控轧控冷：将E步骤制备得到的钢坯送入棒材轧机轧制，以0.4~0.6m/s速度对钢坯进行第一、二道次粗轧除鳞预冷，粗轧除鳞预冷后钢坯以1040℃温度进入后四道次粗轧，轧制速度0.76~2.25m/s，粗轧共轧制6个道次，轧制时间20s；再以2.74~5.12m/s的轧制速度进进行中轧，轧制6个道次，轧制时间20~22s；之后通过水槽预冷，将钢从1020~1050℃预冷至1000~1020℃，以6.8~14.2m/s的轧制速度进行精轧，轧制2~4个道次，轧制时间32~36s，精轧后温度控制为890~940℃。

H 钢材后处理：将G步骤轧制得到的精轧钢材，在水量360~480m³/h、冷却水压力1.4~1.8MPa的冷却槽中快速冷却，冷却时间1.5~2.1s，冷却后由辊道快速送给至冷床，使出辊道的温度为480~520℃，上冷床后冷却至350~380℃进行剪切、收集、打捆，成捆钢筋在钢槽中堆放，使用简易保温罩于340~360℃保温24小时后，将钢吊出保温罩外，自然冷却至室温，即获得一种1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋，该钢筋的化学成分为：C: 0.50~0.60 wt%，Si: 1.25~1.50 wt%，Mn: 1.20~1.40wt%，Cr: 0.40~0.60wt%，Mo: 0.040~0.070 wt%，Ti: 0.040~0.070 wt%，Ni: 0.15~0.30 wt%，S: ≤0.010wt%， P: ≤0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，其工艺力学性能见表1所示，

表1  1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋工艺力学性能

实施例1

A 铁水转炉冶炼：按1060 kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的低硫磷铁水：C 4.5wt%、Si 0.30wt%、Mn 0.25wt%、P 0.060wt%、S 0.010wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按45kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的精废钢：C 0.17wt%、Si 0.30wt%、Mn 1.15wt% 、P 0.020wt%、S 0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.30kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的镍铁合金：Ni 99.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；低硫磷铁水、精废钢、镍铁加入LD转炉后，进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为45kg/t钢，白云石加入量为10kg/t钢，菱镁球加入量为5.0kg/t钢，控制终点碳含量0.12wt%，出钢温度为1625℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为3.0kg/t钢，精炼渣加入量为1.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为30NL/min。

B 钢水脱氧合金化：A步骤钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/5时，依次向钢包中加入下列物质：按20.10kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按15.50kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁合金：Mn 75.8wt%，C 7.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按6.70kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 57.5 wt%，C 7.6 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.50kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁合金：Mo 72.5wt%，Si 1.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.60kg/t_钢的量，加入下列质量比的增碳剂：C 92.35wt%，S 0.085wt%，灰份4.15wt%，挥发份 1.64wt%，水份 0.75wt%，其余为不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金及增碳剂；出钢完毕后，将钢水吊送至精炼工位进行LF炉精炼处理及VD真空精炼处理。

C 钢水LF炉精炼：将B步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好底吹氩气带，开启氩气采用小氩量(10NL/min)吹氩2分钟，使钢液面呈蠕动状；之后下电极采用档位6～8档化渣，通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样，加入石灰3.0kg/t钢、电石0.4kg/t钢、铝丸0.2kg/t钢进行调渣，控制钢水氧含量0.0005wt%，按1.60kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 31.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；下电极将钢水温度加热至1590℃，然后加入石英砂180kg，下电极将石英砂化透，渣子碱度按0.8控制；与此同时，根据钢样检验结果，补加合金同步调整钢水成份；渣子化好、成份调整完毕后，将钢水温度加热至1610℃进行软吹氩处理，采用流量为20NL/min的小氩气量对钢水软吹氩5分钟。

D 钢水VD炉真空精炼：将C步骤软吹氩完毕后的钢水吊入VD炉真空罐内，接通吹氩管，合上真空罐盖，进行预抽真空7分钟；真空抽至67Pa时，开始进行真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，流量控制为70NL/min，时间控制为15分钟；之后关闭真空主阀、复压、提升罐盖，对钢水取样、定碳、定氧、定氢；之后将钢水进行软吹氩处理，采用流量为20NL/min的小氩气量对钢水软吹氩5分钟；之后对钢水喂入硅钙线进行变性处理，喂入具有下列质量比的硅钙线：Si 56.5wt%、Ca 29.5 wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为3.0m/s，喂线量100m；之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。

E 钢水浇铸：在中间包钢水温度为1495℃，拉速为1.9m/min，结晶器冷却水流量为125m³/h，二冷比水量为1.0L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为2.5HZ的条件下，将D步骤的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯，铸坯定尺长度为11.8m。

F 钢坯加热：将E步骤所得钢坯热送至加热炉，钢坯入炉温度500℃，加热炉预热段炉温820~950℃，以5℃/min的速度缓慢升温至780℃；之后以10℃/min的速度快速升温至880℃，随后进入温度为1040~1160℃的强加热段，以8℃/min将钢坯加热至1040℃；之后钢坯进入1180~1220℃的均热段均热，均热时间为25min，钢坯均热至1100℃后出炉轧制。

G 钢坯控轧控冷：将E步骤制备得到的钢坯送入棒材轧机轧制，以0.4~0.6m/s速度对钢坯进行第一、二道次粗轧除鳞预冷，粗轧除鳞预冷后钢坯以1040℃温度进入后四道次粗轧，轧制速度0.76~2.25m/s，粗轧共轧制6个道次，轧制时间20s；再以2.74~5.011m/s的轧制速度进进行中轧，轧制6个道次，轧制时间22s；之后通过水槽预冷，将钢从1020℃预冷至1000℃，以6.8~14.2m/s的轧制速度进行精轧，轧制4个道次，轧制时间36s，完轧温度890℃。

H 钢材后处理：将G步骤轧制得到的精轧钢材，在水量360m³/h、冷却水压力1.4MPa的冷却槽中快速冷却，快速冷却时间1.5s。冷却后由辊道快速送给至冷床，使钢上冷床的温度为480℃，上冷床后钢筋自然空冷，冷却至350℃进行剪切、收集、打捆，成捆钢筋在钢槽中堆放，使用简易保温罩于340℃保温24小时后，将钢吊出保温罩外，自然冷却至室温，即获得一种1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋，该钢筋的化学成分为：

C: 0.50wt%，Si: 1.25 wt%，Mn: 1.20wt%，Cr: 0.40wt%，Mo: 0.040 wt%，Ti: 0.040 wt%，Ni: 0.15wt%，S: 0.006wt%， P: 0.009wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

实施例1提供的1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋工艺力学性能见表2所示。

表2  1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋工艺力学性能

实施例2

A 铁水转炉冶炼：按1060 kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的低硫磷铁水：C 4.8wt%、Si 0.40wt%、Mn 0.38wt%、P 0.075wt%、S 0.012wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按45kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的精废钢：C 0.21wt%、Si 0.42wt%、Mn 1.30wt% 、P 0.030wt%、S 0.028wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.10 kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的镍铁合金：Ni 99.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；低硫磷铁水、精废钢、镍铁加入LD转炉后，进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为50kg/t钢，白云石加入量为15kg/t钢，菱镁球加入量为6.0kg/t钢，控制终点碳含量0.13wt%，出钢温度为1635℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为3.0kg/t钢，精炼渣加入量为1.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为45NL/min。

B 钢水脱氧合金化：A步骤钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/5时，依次向钢包中加入下列物质：按22.60kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按17.00kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁合金：Mn 75.8wt%，C 7.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按8.50kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 57.5 wt%，C 7.6 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.75kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁合金：Mo 72.5wt%，Si 1.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按3.00kg/t_钢的量，加入下列质量比的增碳剂：C 92.35wt%，S 0.085wt%，灰份4.15wt%，挥发份 1.64wt%，水份 0.75wt%，其余为不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金及增碳剂；出钢完毕后，将钢水吊送至精炼工位进行LF炉精炼处理及VD真空精炼处理。

C 钢水LF炉精炼：将B步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好底吹氩气带，开启氩气采用小氩量(10～20NL/min)吹氩2分钟，使钢液面呈蠕动状；之后下电极采用档位6～8档化渣，通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样，加入石灰4.0kg/t钢、电石0.6 kg/t钢、铝丸0.4 kg/t钢进行调渣，控制钢水氧含量0.0003wt%，按2.20kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 31.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；下电极将钢水温度加热至1580℃，然后加入石英砂210kg，下电极将石英砂化透，渣子碱度按1.0控制；与此同时，根据钢样检验结果，补加合金同步调整钢水成份；渣子化好、成份调整完毕后，将钢水温度加热至1605℃进行软吹氩处理，采用流量为25NL/min的小氩气量对钢水软吹氩5分钟。

D 钢水VD炉真空精炼：将C步骤软吹氩完毕后的钢水吊入VD炉真空罐内，接通吹氩管，合上真空罐盖，进行预抽真空7分钟；真空抽至67Pa时，开始进行真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，流量控制为80NL/min，时间控制为15分钟；之后关闭真空主阀、复压、提升罐盖，对钢水取样、定碳、定氧、定氢；之后将钢水进行软吹氩处理，采用流量为25NL/min的小氩气量对钢水软吹氩5分钟；之后对钢水喂入硅钙线进行变性处理，喂入具有下列质量比的硅钙线：Si 56.5wt%、Ca 29.5 wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为3.0m/s，喂线量100m；之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。

E 钢水浇铸：在中间包钢水温度为1490℃，拉速为1.8m/min，结晶器冷却水流量为120m³/h，二冷比水量为0.9L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为2.5HZ的条件下，将D步骤的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯，铸坯定尺长度为11.8m。

F 钢坯加热：将E步骤所得钢坯热送至加热炉，钢坯入炉温度550℃，加热炉预热段炉温820~950℃，以4.5℃/min的速度缓慢升温至780℃；之后以10℃/min的速度快速升温至880℃，随后进入温度为1040~1160℃的强加热段，以8℃/min将钢坯加热至1040℃；之后钢坯进入1200℃的均热段均热，均热时间为28min，钢坯均热至1110℃后出炉轧制。

G 钢坯控轧控冷：将E步骤制备得到的钢坯送入棒材轧机轧制，以0.4~0.6m/s速度对钢坯进行第一、二道次粗轧除鳞预冷，粗轧除鳞预冷后钢坯以1040℃温度进入后四道次粗轧，轧制速度0.76~2.25m/s，粗轧共轧制6个道次，轧制时间20s；再以2.75~4.94m/s的轧制速度进行中轧，轧制6个道次，轧制时间21s；之后通过水槽预冷，将钢从1030℃预冷至1000℃，以7.2~13.5m/s的轧制速度进行精轧，轧制4个道次，轧制时间34s，精轧后温度控制为910℃。

H 钢材后处理：将G步骤轧制得到的精轧钢材，在水量410m³/h、冷却水压力1.6MPa的冷却槽中快速冷却，快速冷却时间1.8s。冷却后由辊道快速送至冷床，使钢上冷床的温度为500℃，上冷床后钢筋空冷，冷却至370℃进行剪切、收集、打捆，成捆钢筋在钢槽中堆放，使用简易保温罩于350℃保温24小时后，将钢吊出保温罩，自然冷却至室温，即获得一种1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋。该钢筋的化学成分为：

C: 0.55wt%，Si: 1.42wt%，Mn: 1.30wt%,，Cr: 0.50wt%，Mo: 0.065 wt%，Ti: 0.065wt%，Ni: 0.22wt%，S: 0.009wt%， P: 0.012wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

实施例2提供的1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋工艺力学性能见表3所示。

表3  1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋工艺力学性能

实施例3

A 铁水转炉冶炼：按1060 kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的低硫磷铁水：C 5.0wt%、Si 0.50wt%、Mn 0.50wt%、P 0.090wt%、S 0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按45kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的精废钢：C 0.25wt%、Si 0.55wt%、Mn 1.50wt% 、P 0.040wt%、S 0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.80 kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的镍铁合金：Ni 99.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；低硫磷铁水、精废钢、镍铁加入LD转炉后，进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为55kg/t钢，白云石加入量为20kg/t钢，菱镁球加入量为7.0kg/t钢，控制终点碳含量0.15wt%，出钢温度为1625℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为3.0kg/t钢，精炼渣加入量为1.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为50NL/min。

B 钢水脱氧合金化：A步骤钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/5时，依次向钢包中加入下列物质：按24.20kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按18.50kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁合金：Mn 75.8wt%，C 7.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按10.30kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 57.5 wt%，C 7.6 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.95kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁合金：Mo 72.5wt%，Si 1.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按3.30kg/t_钢的量，加入下列质量比的增碳剂：C 92.35wt%，S 0.085wt%，灰份4.15wt%，挥发份 1.64wt%，水份 0.75wt%，其余为不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金及增碳剂；出钢完毕后，将钢水吊送至精炼工位进行LF炉精炼处理及VD真空精炼处理。

C 钢水LF炉精炼：将B步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好底吹氩气带，开启氩气采用小氩量(20NL/min)吹氩2分钟，使钢液面呈蠕动状；之后下电极采用档位6～8档化渣，通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样，加入石灰5.0kg/t钢、电石0.8 kg/t钢、铝丸0.6 kg/t钢进行调渣，控制钢水氧含量为0.0002wt%，按2.90kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 31.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；下电极将钢水温度加热至1570℃，然后加入石英砂250kg，下电极将石英砂化透，渣子碱度按1.2控制；与此同时，根据钢样检验结果，补加合金同步调整钢水成份；渣子化好、成份调整完毕后，将钢水温度加热至1600℃进行软吹氩处理，采用流量为30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩5分钟。

D 钢水VD炉真空精炼：将C步骤软吹氩完毕后的钢水吊入VD炉真空罐内，接通吹氩管，合上真空罐盖，进行预抽真空7分钟；真空抽至67Pa时，开始进行真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，流量控制为90NL/min，时间控制为15分钟；之后关闭真空主阀、复压、提升罐盖，对钢水取样、定碳、定氧、定氢；之后将钢水进行软吹氩处理，采用流量为30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩5分钟；之后对钢水喂入硅钙线进行变性处理，喂入具有下列质量比的硅钙线：Si 56.5wt%、Ca 29.5 wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为3.0m/s，喂线量100m；之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。

E 钢水浇铸：在中间包钢水温度为1485℃，拉速为1.7m/min，结晶器冷却水流量为115m³/h，二冷比水量为0.8L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为2.5HZ的条件下，将D步骤的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯，铸坯定尺长度为11.8m。

F 钢坯加热：将E步骤所得钢坯热送至加热炉，钢坯入炉温度600℃，加热炉预热段炉温820~950℃，以4℃/min的速度缓慢升温至780℃；之后以10℃/min的速度快速升温至880℃，随后进入温度为1160℃的强加热段，以8℃/min钢坯加热至1040℃；到温后钢坯进入1220℃的均热段均热，均热时间为30min，钢坯均热至1120℃后出炉轧制。

G 钢坯控轧控冷：将E步骤制备得到的钢坯送入棒材轧机轧制，以0.4~0.6m/s速度对钢坯进行第一、二道次粗轧除鳞预冷，粗轧除鳞预冷后钢坯以1040℃温度进入后四道次粗轧，轧制速度0.76~2.25m/s，粗轧共轧制6个道次，轧制时间20s；再以2.74~5.06m/s的轧制速度进行中轧，轧制6个道次，轧制时间22s；之后通过水槽预冷，将钢从1050℃预冷至1010℃，以6.8~10.9m/s的轧制速度进行精轧，轧制2个道次，轧制时间32s，精轧后温度控制为940℃。

H 钢材后处理：将G步骤轧制得到的精轧钢材，在水量480m³/h、冷却水压力1.8MPa的冷却槽中快速冷却，快速冷却时间2.1s。冷却后由辊道快速送至冷床，使钢上冷床的温度为520℃，上冷床后钢筋自然空冷，冷却至380℃进行剪切、收集、打捆、成捆钢筋在钢槽中堆放，使用简易保温罩于360℃保温24小时后，将钢吊出保温罩外，自然冷却至室温，即获得一种1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋。该钢筋的化学成分为：

C: 0.60 wt%，Si: 1.50 wt%，Mn: 1.40wt%,，Cr: 0.60wt%，Mo: 0.070 wt%，Ti: 0.070 wt%，Ni: 0.30 wt%，S: 0.010wt%， P: 0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

实施例3提供的1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋工艺力学性能见表4所示。

表4  1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋工艺力学性能

Claims (2)

1.一种1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋，其特征在于包含下列重量百分比：C: 0.50~0.60 wt%，Si: 1.25~1.50 wt%，Mn: 1.20~1.40wt%,，Cr: 0.40~0.60wt%，Mo: 0.040~0.070 wt%，Ti: 0.040~0.070 wt%，Ni: 0.15~0.30 wt%，S: ≤0.010wt%， P: ≤0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

2.一种权利要求1所述的1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋的制备方法，其特征在于包括铁水转炉冶炼、钢水脱氧合金化、钢水LF炉精炼、钢水VD真空精炼、钢水浇铸、钢坯加热、钢坯控轧控冷、钢材后处理步骤，具体包括：

A 铁水转炉冶炼：按1060 kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的低硫磷铁水：C 4.5~5.0wt%、Si 0.30~0.50wt%、Mn 0.25~0.50wt%、P 0.060~0.090wt%、S≤0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按45kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的精废钢：C 0.17-0.25wt%、Si 0.30-0.55wt%、Mn 1.15-1.50wt% 、P 0.020~0.040wt%、S 0.015~0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.30~2.80 kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的镍铁合金：Ni 99.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；低硫磷铁水、精废钢、镍铁加入LD转炉后，进行常规顶底复合吹炼，加入石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为45~55kg/t钢，白云石加入量为10~20kg/t钢，菱镁球加入量为5.0~7.0kg/t钢，控制终点碳含量≥0.12wt%，出钢温度为1625~1645℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为3.0kg/t钢，精炼渣加入量为1.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为30~50NL/min；

B 钢水脱氧合金化：A步骤钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/5时，依次向钢包中加入下列物质：按20.10～24.20kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按15.50～18.50kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁合金：Mn 75.8wt%，C 7.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按6.70～10.30kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 57.5 wt%，C 7.6 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.50～0.95kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁合金：Mo 72.5wt%，Si 1.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.60～3.30kg/t钢的量，加入下列质量比的增碳剂：C 92.35wt%，S 0.085wt%，灰份4.15wt%，挥发份 1.64wt%，水份 0.75wt%，其余为不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金及增碳剂；出钢完毕后，将钢水吊送至精炼工位进行LF炉精炼处理；

C 钢水LF炉精炼：将B步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好底吹氩气带，开启氩气采用小氩量(10～20NL/min)吹氩2分钟，使钢液面呈蠕动状；之后下电极采用档位6～8档化渣，通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样，加入石灰3.0～5.0kg/t钢、电石0.4～0.8 kg/t钢、铝丸0.2～0.6 kg/t钢进行调渣，控制钢水氧含量≤0.0005wt%，按1.60～2.90kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 31.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；下电极将钢水温度加热至1570～1590℃，然后加入石英砂180～250kg，下电极将石英砂化透，渣子碱度按0.8～1.2控制；与此同时，根据钢样检验结果，补加合金同步调整钢水成份；渣子化好、成份调整完毕后，将钢水温度加热至1600～1610℃进行软吹氩处理，采用流量为20～30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩5分钟；

D 钢水VD炉真空精炼：将C步骤软吹氩完毕后的钢水吊入VD炉真空罐内，接通吹氩管，合上真空罐盖，进行预抽真空7分钟；真空抽至67Pa时，开始进行真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，流量控制为70～90NL/min，时间控制为15分钟；之后关闭真空主阀、复压、提升罐盖，对钢水取样、定碳、定氧、定氢；之后将钢水进行软吹氩处理，采用流量为20～30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩5分钟；之后对钢水喂入硅钙线进行变性处理，喂入具有下列质量比的硅钙线：Si 56.5wt%、Ca 29.5 wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为3.0m/s，喂线量100m；之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；

E 钢水浇铸：在中间包钢水温度为1485~1495℃，拉速为1.7~1.9m/min，结晶器冷却水流量为115~125m³/h，二冷比水量为0.8~1.0L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为2.5HZ的条件下，将D步骤的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯，铸坯定尺长度为11.8m；

F 钢坯加热：将E步骤所得钢坯热送至加热炉，钢坯入炉温度500~600℃，加热炉预热段炉温820~950℃，以4~5℃/min的速度缓慢升温至780℃；之后以10℃/min的速度快速升温至880℃，随后进入温度为1040~1160℃的强加热段，以8℃/min钢坯加热至1040℃；到温后钢坯进入1180~1220℃的均热段均热，均热时间为25~30min，钢坯均热至1100~1120℃后出炉轧制；

G 钢坯控轧控冷：将E步骤制备得到的钢坯送入棒材轧机轧制，以0.4~0.6m/s速度对钢坯进行第一、二道次粗轧除鳞预冷，粗轧除鳞预冷后钢坯以1040℃温度进入后四道次粗轧，轧制速度0.76~2.25m/s，粗轧共轧制6个道次，轧制时间20s；再以2.74~5.12m/s的轧制速度进行中轧，轧制6个道次，轧制时间20~22s；之后通过水槽预冷，将钢从1020~1050℃预冷至1000~1020℃，以6.8~14.2m/s的轧制速度进行精轧，轧制2~4个道次，轧制时间32~36s，精轧后温度控制为890~940℃；

H 钢材后处理：将G步骤轧制得到的精轧钢材，在水量360~480m³/h、冷却水压力1.4~1.8MPa的冷却槽中快速冷却，冷却时间1.5~2.1s，冷却后由辊道快速送给至冷床，使出辊道的温度为480~520℃，上冷床后冷却至350~380℃进行剪切、收集、打捆，成捆钢筋在钢槽中堆放，使用简易保温罩于340~360℃保温24小时后，将钢吊出保温罩外，自然冷却至室温，即获得一种1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋，该钢筋的化学成分为：

C: 0.50~0.60 wt%，Si: 1.25~1.50 wt%，Mn: 1.20~1.40wt%，Cr: 0.40~0.60wt%，Mo: 0.040~0.070 wt%，Ti: 0.040~0.070 wt%，Ni: 0.15~0.30 wt%，S: ≤0.010wt%， P: ≤0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，其工艺力学性能见表1所示，

表1  1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋工艺力学性能

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