CN110144519A - 一种桥梁缆索用钢及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种桥梁缆索用钢及其制造方法,所述桥梁缆索用钢具有以下以重量%所示的化学组成:C:0.970‑1.190%、Si:1.250‑1.350%、Mn:0.650‑0.750%、P:0.010%以下、S:0.010%以下、Cr:0.070‑0.090%、Ti:0.060‑0.080%、Al:0.160‑0.200%、N:0.005‑0.009%、B:0.001‑0.0015%、Zr:0.002‑0.005%;其余为Fe及不可避免的杂质。本发明的通过成分和工艺的创新,实现强度和韧性的良好配合,提供的桥梁缆索用钢经过拉拔、镀锌、稳定化处理后强度可达2400MPa以上。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁钢领域。更具体地说,本发明涉及一种桥梁缆索用钢及其制造方法。
背景技术
跨海湾、跨江等大跨度桥梁工程是高速公路网和铁路网的控制性节点工程,建设地点的自然环境日趋复杂,为了保障大跨径桥梁的安全性与轻量化,对悬索、斜拉索等桥梁缆索的抗拉强度、扭转等提出了更高的要求,进而对桥梁缆索用盘条的质量要求越来越苛刻。
得益于国内蓬勃发展的基础设施建设,桥梁建设已成为中国继高铁、核电之后第三张国家“名片”。而在桥梁的发展过程中,缆索用盘条的每一次更新都对其发展起到了决定性作用,高强度高性能缆索用盘条的研发及产业化是下一次桥梁升级的关键。
目前,工程应用的最高等级桥梁缆索用线材强度为1960MPa,而随着国内基础设施建设的加快推进,更高强度缆索用线材的开发成为必然。
在所查公开发表的关于桥梁缆索用钢文献中:公开号CN102181786A涉及一种1670MPa级桥梁缆索镀锌钢丝用盘条及其制备方法;公开号CN101311288A涉及一种1770MPa级桥梁斜拉索镀锌钢丝用盘条及其制造方法;公开号CN102634730A涉及一种1860MPa级桥梁缆索镀锌钢丝用盘条及其制造方法;公开号CN105671443A涉及一种1960MPa级缆索镀锌钢丝用热轧盘条及生产方法;以上四种方法生产的盘条拉拔后钢丝强度均小于2000MPa,在国际上已有相关或相似性能产品的工程应用,属于常规或改良型产品。
专利号CN102936688A涉及一种抗拉强度≥2000MPa的桥梁缆索用线材及生产方法,该专利钢丝实际强度均小于2100MPa,且C含量高达0.95~1.2%,N0.01~0.03%。高含量的C、N确保了钢丝强度,但若生产控制不当,往往伴随着扭转值的大幅度波动,不利于钢丝品质的控制和桥梁安全。
发明内容
本发明的目的是提供一种桥梁缆索用钢及其制造方法,通过成分和工艺的创新,实现强度和韧性的良好配合,提供的桥梁缆索用钢经过拉拔、镀锌、稳定化处理后强度可达2400MPa以上。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种桥梁缆索用钢,具有以下以重量%所示的化学成分组成:
C:0.970-1.190%、
Si:1.250-1.350%、
Mn:0.650-0.750%、
P:0.010%以下、
S:0.010%以下、
Cr:0.070-0.090%、
Ti:0.060-0.080%、
Al:0.160-0.200%、
N:0.005-0.009%、
B:0.001-0.0015%、
Zr:0.002-0.005%;
其余为Fe及不可避免的杂质。
本发明还提供一种上述桥梁缆索用钢的制造方法,包括以下步骤
S1、钢水冶炼:
铁水预处理后,依次经过转炉冶炼、LF炉精炼和RH真空处理后,得到目标钢水;
S2、板坯浇铸:
将所述步骤S1中得到的目标钢水送入连铸机中进行铸坯,得到板坯;
S3、板坯加热:
将所述步骤S2中得到的板坯进行加热;
S4、板坯轧制:
将所述步骤S3中加热后的板坯轧制成小方坯;
S5、盘条轧制:
将所述步骤S4中得到的小方坯轧制成盘条。
优选的是,所述的一种桥梁缆索用钢的制造方法中,所述步骤S1中预处理后的铁水中的磷含量在0.005wt%以下,硫含量在0.001wt%以下。
优选的是,所述的一种桥梁缆索用钢的制造方法中,所述步骤S1中,转炉出钢时,钢水的碳含量在0.830wt%以上,并对钢水进行脱氧合金化,再进入到LF炉中精炼。
优选的是,所述的一种桥梁缆索用钢的制造方法中,所述步骤S1中,钢水的RH真空处理时间在10个循环周期以上。
优选的是,所述的一种桥梁缆索用钢的制造方法中,所述步骤S2中,连铸机浇铸时的拉坯速度为0.75m/min,同时凝固末端采用动态轻压下工艺,铸坯总压下量15-20mm,浇铸过程中对所述连铸机的中间包采用电磁感应加热,以将过热度控制在15℃下。
优选的是,所述的一种桥梁缆索用钢的制造方法中,所述步骤S3中,铸坯加热300-340min至其均热至1210-1240℃。
优选的是,所述的一种桥梁缆索用钢的制造方法中,所述步骤S5中将小方坯轧制成盘条前,需将所述步骤S4中得到的小方坯置于保温坑48h后,再次加热150-180min至其均热至1115-1145℃。
优选的是,所述的一种桥梁缆索用钢的制造方法中,所述步骤S5中将小方坯轧制成盘条时,粗轧压下量>40%,吐丝温度≥925℃。
优选的是,所述的一种桥梁缆索用钢的制造方法中,所述步骤S5中轧制得到的盘条采用两段式冷却:先以15-25℃/s的冷却速度将-盘条冷却到800-850℃,再以5-10℃/s的冷却速度将盘条冷却到500-550℃,然后风冷至室温。
本发明通过控制钢质纯净度(高碳出钢、RH处理),并采用二火成材工艺(低过热度浇注和开坯工艺)等工艺,有效提高了超高碳钢的性能和均匀性,生产出现有技术达不到的产品质量,使得最终产品钢丝强度达到2400MPa以上,且扭转值达到14次以上。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
<实施例1>
一种桥梁缆索用钢,具有以下以重量%所示的化学成分组成:
C:0.97%、
Si:1.25%、
Mn:0.65%、
P:0.008%、
S:0.007%、
Cr:0.07%、
Ti:0.060%、
Al:0.16%、
N:0.005%、
B:0.001%、
Zr:0.002%;
其余为Fe及不可避免的杂质。
一种上述桥梁缆索用钢的制造方法,包括以下步骤
S1、钢水冶炼:
对铁水进行预处理,使其铁水中的磷含量为0.001wt%,硫含量为0.0005wt%,铁水预处理后,经过转炉冶炼,转炉出钢时,钢水的碳含量在0.860wt%,并对钢水进行脱氧合金化,然后将钢水依次经过LF炉精炼和RH真空处理,得到目标钢水,其中钢水的RH 真空处理时间为15个循环周期;
S2、板坯浇铸:
将所述步骤S1中得到的目标钢水送入连铸机中进行铸坯,得到板坯,其中,连铸机浇铸时的拉坯速度为0.75m/min,同时凝固末端采用动态轻压下工艺,铸坯总压下量17mm,浇铸过程中对所述连铸机的中间包采用电磁感应加热,以将过热度控制在14℃;
S3、板坯加热:
将所述步骤S2中得到的板坯进行加热300min至其均热至1210℃;
S4、板坯轧制:
将所述步骤S3中加热后的板坯轧制成小方坯;
S5、盘条轧制:
将所述步骤S4中得到的小方坯置于保温坑48h后,再次加热150min至其均热至1115℃所述步骤S4中得到的小方坯轧制成盘条,其中将小方坯轧制成盘条时,粗轧压下量48%,吐丝温度900℃;轧制得到的盘条采用两段式冷却:先以15℃/s的冷却速度将-盘条冷却到800℃,再以5℃/s的冷却速度将盘条冷却到500℃,然后风冷至室温。
<实施例2>
一种桥梁缆索用钢,具有以下以重量%所示的化学成分组成:
C:0.98%、
Si:1.28%、
Mn:0.66%、
P:0.007%、
S:0.006%、
Cr:0.080%、
Ti:0.070%、
Al:0.170%、
N:0.008%、
B:0.0011%、
Zr:0.003%;
其余为Fe及不可避免的杂质。
一种上述桥梁缆索用钢的制造方法,包括以下步骤
S1、钢水冶炼:
对铁水进行预处理,使其铁水中的磷含量为0.003wt%,硫含量为0.0006wt%,铁水预处理后,经过转炉冶炼,转炉出钢时,钢水的碳含量为0.850wt%,并对钢水进行脱氧合金化,然后将钢水依次经过LF炉精炼和RH真空处理,得到目标钢水,其中钢水的RH 真空处理时间为12个循环周期;
S2、板坯浇铸:
将所述步骤S1中得到的目标钢水送入连铸机中进行铸坯,得到板坯,其中,连铸机浇铸时的拉坯速度为0.75m/min,同时凝固末端采用动态轻压下工艺,铸坯总压下量15mm,浇铸过程中对所述连铸机的中间包采用电磁感应加热,以将过热度控制在14℃;
S3、板坯加热:
将所述步骤S2中得到的板坯进行加热340min至其均热至1220℃;
S4、板坯轧制:
将所述步骤S3中加热后的板坯轧制成小方坯;
S5、盘条轧制:
将所述步骤S4中得到的小方坯置于保温坑48h后,再次加热160min至其均热至1145℃所述步骤S4中得到的小方坯轧制成盘条,其中将小方坯轧制成盘条时,粗轧压下量49%,吐丝温度910℃;轧制得到的盘条采用两段式冷却:先以20℃/s的冷却速度将-盘条冷却到800℃,再以10℃/s的冷却速度将盘条冷却到550℃,然后风冷至室温。
<实施例3>
一种桥梁缆索用钢,具有以下以重量%所示的化学成分组成:
C:1.190%、
Si:1.350%、
Mn:0.750%、
P:0.005%、
S:0.006%、
Cr:0.080%、
Ti:0.070%、
Al:0.180%、
N:0.009%、
B:0.0012%、
Zr:0.004%;
其余为Fe及不可避免的杂质。
一种上述桥梁缆索用钢的制造方法,包括以下步骤
S1、钢水冶炼:
对铁水进行预处理,使其铁水中的磷含量为0.004wt%,硫含量为0.0004wt%,铁水预处理后,经过转炉冶炼,转炉出钢时,钢水的碳含量为0.850wt%,并对钢水进行脱氧合金化,然后将钢水依次经过LF炉精炼和RH真空处理,得到目标钢水,其中钢水的RH 真空处理时间为15个循环周期;
S2、板坯浇铸:
将所述步骤S1中得到的目标钢水送入连铸机中进行铸坯,得到板坯,其中,连铸机浇铸时的拉坯速度为0.75m/min,同时凝固末端采用动态轻压下工艺,铸坯总压下量16mm,浇铸过程中对所述连铸机的中间包采用电磁感应加热,以将过热度控制在14℃;
S3、板坯加热:
将所述步骤S2中得到的板坯进行加热310min至其均热至1240℃;
S4、板坯轧制:
将所述步骤S3中加热后的板坯轧制成小方坯;
S5、盘条轧制:
将所述步骤S4中得到的小方坯置于保温坑48h后,再次加热180min至其均热至1120℃所述步骤S4中得到的小方坯轧制成盘条,其中将小方坯轧制成盘条时,粗轧压下量为50%,吐丝温度为927℃;轧制得到的盘条采用两段式冷却:先以25℃/s的冷却速度将-盘条冷却到850℃,再以8℃/s的冷却速度将盘条冷却到540℃,然后风冷至室温。
<实施例4>
一种桥梁缆索用钢,具有以下以重量%所示的化学成分组成:
C:1.100%、
Si:1.300%、
Mn:0.710%、
P:0.001%、
S:0.008%、
Cr:0.075%、
Ti:0.070%、
Al:0.200%、
N:0.008%、
B:0.0015%、
Zr:0.002%;
其余为Fe及不可避免的杂质。
一种上述桥梁缆索用钢的制造方法,包括以下步骤
S1、钢水冶炼:
对铁水进行预处理,使其铁水中的磷含量在0.001wt%,硫含量在0.0009wt%,铁水预处理后,经过转炉冶炼,转炉出钢时,钢水的碳含量在0.830wt%,并对钢水进行脱氧合金化,然后将钢水依次经过LF炉精炼和RH真空处理,得到目标钢水,其中钢水的RH 真空处理时间为12个循环周期;
S2、板坯浇铸:
将所述步骤S1中得到的目标钢水送入连铸机中进行铸坯,得到板坯,其中,连铸机浇铸时的拉坯速度为0.75m/min,同时凝固末端采用动态轻压下工艺,铸坯总压下量20mm,浇铸过程中对所述连铸机的中间包采用电磁感应加热,以将过热度控制在14℃;
S3、板坯加热:
将所述步骤S2中得到的板坯进行加热320min至其均热至1230℃;
S4、板坯轧制:
将所述步骤S3中加热后的板坯轧制成小方坯;
S5、盘条轧制:
将所述步骤S4中得到的小方坯置于保温坑48h后,再次加热160min至其均热至1135℃所述步骤S4中得到的小方坯轧制成盘条,其中将小方坯轧制成盘条时,粗轧压下量45%,吐丝温度928℃;轧制得到的盘条采用两段式冷却:先以19℃/s的冷却速度将-盘条冷却到830℃,再以9℃/s的冷却速度将盘条冷却到530℃,然后风冷至室温。
<实施例5>
一种桥梁缆索用钢,具有以下以重量%所示的化学成分组成:
C:1.080%、
Si:1.280%、
Mn:0.730%、
P:0.004%、
S:0.005%、
Cr:0.087%、
Ti:0.080%、
Al:0.190%、
N:0.007%、
B:0.0014%、
Zr:0.005%;
其余为Fe及不可避免的杂质。
一种上述桥梁缆索用钢的制造方法,包括以下步骤
S1、钢水冶炼:
对铁水进行预处理,使其铁水中的磷含量在0.003wt%,硫含量在0.0007wt%以下,铁水预处理后,经过转炉冶炼,转炉出钢时,钢水的碳含量在0.840wt%,并对钢水进行脱氧合金化,然后将钢水依次经过LF炉精炼和RH真空处理,得到目标钢水,其中钢水的RH真空处理时间为140个循环周期;
S2、板坯浇铸:
将所述步骤S1中得到的目标钢水送入连铸机中进行铸坯,得到板坯,其中,连铸机浇铸时的拉坯速度为0.75m/min,同时凝固末端采用动态轻压下工艺,铸坯总压下量18mm,浇铸过程中对所述连铸机的中间包采用电磁感应加热,以将过热度控制在14℃;
S3、板坯加热:
将所述步骤S2中得到的板坯进行加热330min至其均热至1210℃;
S4、板坯轧制:
将所述步骤S3中加热后的板坯轧制成小方坯;
S5、盘条轧制:
将所述步骤S4中得到的小方坯置于保温坑48h后,再次加热175min至其均热至1140℃所述步骤S4中得到的小方坯轧制成盘条,其中将小方坯轧制成盘条时,粗轧压下量为47%,吐丝温度为915℃;轧制得到的盘条采用两段式冷却:先以22℃/s的冷却速度将-盘条冷却到845℃,再以7℃/s的冷却速度将盘条冷却到535℃,然后风冷至室温。
<试验例>
分别按照上述实施例1-5制造桥梁缆索用钢,并分别对应为试验例1-5,其中,试验例1-5所得到的盘条的直径分别为11mm、16mm、12mm、14mm和15mm,然后将试验例1-5所得到部分盘条冷拉加工成直径分别为5.0mm、5.0mm、7.0mm、5.0mm和7.0mm 的钢丝,然后对所有盘条和钢丝分别进行抗拉强度的实验,并对钢丝进行扭转次数的实验,得到的结果如下表所示:
由上表可知,按照本方案所记载的制造方法制造的桥梁缆索用钢,其产品质量稳定,成品钢丝的抗拉强度可达到2400MPa以上,平均扭转次数为15.2,均达到14次以上,满足大跨度桥梁缆索用钢要求。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (10)
1.一种桥梁缆索用钢,其特征在于,具有以下以重量%所示的化学成分组成:
C:0.970-1.190%、
Si:1.250-1.350%、
Mn:0.650-0.750%、
P:0.010%以下、
S:0.010%以下、
Cr:0.070-0.090%、
Ti:0.060-0.080%、
Al:0.160-0.200%、
N:0.005-0.009%、
B:0.001-0.0015%、
Zr:0.002-0.005%;
其余为Fe及不可避免的杂质。
2.一种如权利要求1所述的桥梁缆索用钢的制造方法,其特征在于,包括以下步骤
S1、钢水冶炼:
铁水预处理后,依次经过转炉冶炼、LF炉精炼和RH真空处理后,得到目标钢水;
S2、板坯浇铸:
将所述步骤S1中得到的目标钢水送入连铸机中进行铸坯,得到板坯;
S3、板坯加热:
将所述步骤S2中得到的板坯进行加热;
S4、板坯轧制:
将所述步骤S3中加热后的板坯轧制成小方坯;
S5、盘条轧制:
将所述步骤S4中得到的小方坯轧制成盘条。
3.如权利要求2所述的一种桥梁缆索用钢的制造方法,其特征在于,所述步骤S1中预处理后的铁水中的磷含量在0.005wt%以下,硫含量在0.001wt%以下。
4.如权利要求2所述的一种桥梁缆索用钢的制造方法,其特征在于,所述步骤S1中,转炉出钢时,钢水的碳含量在0.830wt%以上,并对钢水进行脱氧合金化,再进入到LF炉中精炼。
5.如权利要求2所述的一种桥梁缆索用钢的制造方法,其特征在于,所述步骤S1中,钢水的RH真空处理时间在10个循环周期以上。
6.如权利要求2所述的一种桥梁缆索用钢的制造方法,其特征在于,所述步骤S2中,连铸机浇铸时的拉坯速度为0.75m/min,同时凝固末端采用动态轻压下工艺,铸坯总压下量15-20mm,浇铸过程中对所述连铸机的中间包采用电磁感应加热,以将过热度控制在15℃下。
7.如权利要求2所述的一种桥梁缆索用钢的制造方法,其特征在于,所述步骤S3中,铸坯加热300-340min至其均热至1210-1240℃。
8.如权利要求2所述的一种桥梁缆索用钢的制造方法,其特征在于,所述步骤S5中将小方坯轧制成盘条前,需将所述步骤S4中得到的小方坯置于保温坑48h后,再次加热150-180min至其均热至1115-1145℃。
9.如权利要求2所述的一种桥梁缆索用钢的制造方法,其特征在于,所述步骤S5中将小方坯轧制成盘条时,粗轧压下量>40%,吐丝温度≥925℃。
10.如权利要求2所述的一种桥梁缆索用钢的制造方法,其特征在于,所述步骤S5中轧制得到的盘条采用两段式冷却:先以15-25℃/s的冷却速度将-盘条冷却到800-850℃,再以5-10℃/s的冷却速度将盘条冷却到500-550℃,然后风冷至室温。
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