CN110527917A - 一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条及其制备方法，通过在30MnSiBCa热轧盘条中添加B和Ca元素，并控制B和Cr、Mn和Si的比例，以及Ca和B的含量以提高盘条的淬透性和抗延迟断裂性能；同时，对现有热轧盘条的制备工艺进行优化，采用转炉/电炉冶炼钢水，LF炉精炼，连铸钢坯和热轧控冷的工艺路线制备30MnSiBCa热轧盘条，使得热轧盘条的同批次头尾和不同批次的性能稳定，成分波动小，极大的提高了钢的纯净度，以及达到了避免后续PC钢棒生产工艺频繁调整、成本高的技术效果。

Description

一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢材制备技术领域，尤其涉及一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条及其制备方法。
背景技术
管桩具有施工效率高、成本低、安全性好的特点，从上世纪90年代起，代替传统的建筑基础施工方法，在我国建筑工程领域，尤其在珠三角、长三角地区的公路和高铁桥梁、高层建筑等工程中得以广泛应用。作为管桩骨架的高强度预应力钢筋(又称PC钢棒)，需要具有高强度、低松弛、塑性好等优良的性能，其通常采用热轧盘条为原料，通过阴螺纹拉拔、感应加热、淬火、回火等工序而制成。
目前国内PC钢棒的牌号主要有30MnSi和45Si2Cr，其中，GB/T24587-2009《预应力混凝土钢棒用热轧盘条》中规定了30MnSi的化学成分包括C0.28-0.33％、Si0.7-1.1％、Mn0.9-1.3％，以及Cr、P、S、Ni、Cu等成分的含量范围；其存在的主要质量问题有以下几个方面：1)PC钢棒抗延迟断裂能力弱；2)力学性能不稳定，同一批甚至同一条PC钢棒的力学性能波动幅度大；3)平直度差；4)热镦性能差，表现为镦头开裂及镦头处的力学性能较母材降低过大；5)可焊性差，表现为焊点处的力学性能较母材降低过大。
其中，热轧盘条的成分和热处理工艺对PC钢棒的性能具有重要的影响，且不同原料配备的PC钢棒，需要不同的热处理工艺。即使在相同的淬火条件下，淬透性好的原料可以得到较高的强度；同批原料抗拉强度偏差超±50MPa，PC钢棒生产过程就需要调整工艺参数，给生产操作带来很大不便。
因此，如何通过合理的元素配比，以及热处理工艺的筛选制备性能优异的PC钢棒仍是目前的研究重点，所述性能优异主要是指通条性能均匀，表面质量好，机械强度高，无延时断裂现象，可镦性和可焊性等效果好。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条及其制备方法，用以解决现有PC钢棒用原料性能波动大，导致对后续PC钢棒生产工艺频繁调整、成本高的问题，同时通过对PC钢棒中的成分进行合理优化，和筛选合适的热处理工艺，制备一种性能优异的PC钢棒，所述性能优异主要是指通条性能均匀，表面质量好，机械强度高，无延时断裂现象，可镦性和可焊性等效果好。
本发明的上述目的主要是通过以下技术方案实现的：一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条，以重量百分比包含以下成分：C 0.25～0.35％，Si 0.50～1.30％，Mn 0.70～1.50％，B 0.002～0.004％，Ca 0.001～0.003％，Cr 0.1-0.2％，P≤0.015％，S≤0.015％，Ni≤0.25％，Cu≤0.20％，O≤0.004％，N≤0.006％，其余为Fe和不可避免的杂质，
优选地，为了提高PC钢棒的淬透性和抗延迟断裂和弹性伸直性能等，选择B和Cr的重量比是1:40-80，Mn和Si的重量比是1.0-2.0：1，且以C、Si和Mn的重量份为100份计，Ca的重量份是0.05-0.1份，B的重量份是0.06-0.25份。
下面就PC钢棒中各种成分的作用作进一步的解释：
C：碳是主要的强化元素之一，C含量要根据生产的PC钢棒规格来确定，小规格PC钢棒用钢含C量应偏低，大规格PC钢棒用钢含C量应略高。为保证PC钢棒的热镦头性能和焊接性能，尽量降低C含量，通过添加微量元素满足PC钢棒性能，C含量的偏差应该控制在±0.02％以内；
Si：硅可以提高钢的强度，有助于提高淬透性，但同时造成加热过程中组织粗大化的倾向，易于出现魏氏组织，因此应控制其含量在0.50～1.30％；
Mn：锰是主要的固溶强化元素，能提高钢的淬透性，但是其容易偏析形成MnS，影响钢的韧性和塑性；
Cr：铬能够增强钢的强度和硬度，显著提高淬透性和抗氧化能力；
B：硼能够提高淬透性，添加0.0010％～0.0040％B的作用可相当于0.6％Mn，可节约大量的合金元素；一般合金元素提高淬透性的效果随其在钢中含量增加而增长，但B却有一个最佳含量，过多或过少均对提高淬透性不利；
Ca：钙可以提高抗延迟断裂性能，主要是因为钙能够控制夹杂物的形貌，有助于脱氧抑制奥氏体的形成，但过多的钙会使氧化物粗化。
本发明的另一目的在于提供一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条的制备方法，工艺路线大概为：铁水(低磷、低硫)→转炉→吹氩站→LF炉→连铸机(M—EMS)→加热炉→高线轧制→控冷→卷取→精整→打捆→称重→卸卷→入库→外发；
具体包括以下步骤：
步骤1.冶炼钢水：将铁水或废钢为原料加入转炉或电炉中，采用顶底复合吹炼工艺，加入石灰并采用高拉补吹法拉碳，控制终点碳含量0.08-0.15％，出钢温度1580-1640℃；
出钢过程全程吹氩，氩气流量是15-25NL/min，出钢开始时加入高铝锰铁合金，并在出钢1/4时加入硅锰合金和硅铁合金，加入量分别为高铝锰铁0.6-0.7kg/t钢，硅锰合金12-16kg/t钢，硅铁合金6-8kg/t钢；所述高铝锰铁合金、硅锰合金和硅铁合金在出钢3/4时加完，加完后加入硅铝钡合金渣0.8-1.0kg/t钢并设置挡渣棒挡渣，确保钢包下渣≤50mm，得到冶炼钢水；
步骤2.吹氩站测温取样：将步骤1得到的冶炼钢水的温度控制在≥1560℃，钢水进站2min内进行测温，2min后取样定氧和取渣样；
步骤3.LF炉精炼：将经步骤2测温取样合格后的冶炼钢水加入LF炉，通入氩气20-35NL/min吹氩3min后，采用7-9档送电15-25min；加入电石0.4-0.7kg/t钢脱氧造白渣，时间为15-25min；接着调整氩气流量15-25NL/min，加入0.3-0.5kg/t钢的低碳硼铁，成分为C0.05-0.1％，B 9-25％，其余为Fe和不可避免的杂质；之后将钢水温度加热至1580～1595℃后加入硅钙铁合金进行喂线处理，成分为Si 50-56％，Ca 25-35％，其余为Fe和不可避免的杂质；喂线量200-300m，喂线速度2-4m/s，喂线结束通入15～20NL/min氩气，时间为12-16min；
步骤4.钢水连铸：调整连浇炉上台温度为1550-1560℃，向中间包钢水中加入复合保温剂，加入量是1-3kg/t钢；控制液相线温度1495℃，拉钢温度1515-1525℃，拉速为2.2-3.4m/min，二冷比水量为1.5～1.8L/kg，全程开启结晶电磁搅拌，电流300-320A，频率4-5HZ，采用方坯铸机将步骤3的钢水连铸成钢坯；
步骤5.轧钢：将步骤4的钢坯加入步进梁式侧进侧出三段加热炉，均热温度控制在1100±20℃，且钢坯沿长度方向温差不大于30℃，加热时间80-120min；钢坯出钢温度为980～1020℃，开轧温度为1000～1050℃，精轧温度为950～990℃，终轧温度为920～980℃，吐丝温度为900～960℃；
吐丝结束后进入风冷线控制冷却，控冷辊道保温罩全盖，最后，将盘条卷自然空冷至室温，经过卷取、精整、打捆、称重、卸卷后即制备得到一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条。
进一步，所述步骤1中铁水中S≤0.025％，P≤0.120％，且废钢主要为自产废钢，不得加入渣钢、生铁及豆钢；铁水和废钢的重量比是100-104:20-24；石灰的CaO≥88％，活性度≥280ml；
所述步骤1中冶炼钢水的终点的成分要求是：C 0.22-0.28％，Si0.7-0.8％，Mn0.95-1.05％，P≤0.013，S≤0.025，O≤0.004％，N≤0.006％，低气体含量、夹杂物含量低；
所述步骤1中采用高拉补吹法拉碳时，确保碳温协调出钢，严格控制后吹次数≤1次；
进一步，所述步骤2中，出钢过程全程吹氩，严禁爆吹，出完钢后必须进吹氩站测温取样方能出站进LF炉；
进一步，所述步骤3中，所述软吹时间小于12分钟但不低于9分钟时，该炉铸坯不允许轧制ф16mm以上规格线材；软吹时间低于9分钟，铸坯整炉判废；且LF炉出站时取针孔样做氧、氮、氢及取渣样，控制出站活度氧≤10PPm；
进一步，所述步骤4中，用长水口保护浇注，根据大包称重剩余5吨时卸长水口；中间包钢水不许裸露：开浇罐中间包钢水液面≥300mm或钢水量≥10吨开始向中间包内加钢水复合保温剂(10-15包)，待液面稳定后向中包受钢口加入钢水复合保温剂(3-6包)；连浇罐根据情况加入钢水复合保温剂(2-5包)；
中间包开浇液面≥300mm或钢水量≥10吨，正常液面≥650mm或钢水量≥20吨，中包液面保持相对稳定，中间包停浇液面为≤300mm。浇注及换包过程中包液面低于300mm，必须挑废。
中间包采用连续自动测温，手动测温与连续测温不得超过5℃；正常情况下，大包开浇5分钟以及转包前5分钟各手动测温一次；大包开浇15-20分钟(大包钢水重量≤75吨)使用静态取样器取两个中包成品样。
结晶器上口不能有渗水现象(用压缩空气检查)；二冷室喷嘴不允许堵塞，接头不能漏水喷嘴角度正确；结晶器保护渣使用普钢保护渣，且保持干燥。
下水口浸入结晶器内钢水深度80-120mm，换水口时，其重接坯必须挑废；结晶器水流量控制在≥130m3/h，结晶器内钢水不许裸露，勤加渣和挑渣圈。结晶器液面波动超过±20mm时必须挑废。
拉坯工艺中过热度和拉速的关系见表1：
表1：
过热度℃ ＜15 15-25 25-35 35-45 ＞45
拉速m/min ＞2.6 2.50-2.6 2.50-2.40 2.40-2.20 ≤2.20
所述铸坯脱方、弯曲、鼓肚、划伤执行YB/T2011-2004《连续铸钢方坯和矩形坯》标准，若不符要求执行甩废或停浇。
进一步，所述步骤5中的加热时间是指热装坯加热时间80-90min，冷坯加热时间90-120min。
本发明具有的有益效果为：
1.通过对PC钢棒用热轧盘条成分优化，提出了降低C含量，降低Mn含量，提高Si含量，添加极其微量的B和Ca，提高了PC钢棒的淬透性和弹性伸直性能，其盘条生产成本也可以大大降低；
其中，PC钢棒中30MnSi的重要成分是C、Mn和Si，C、Mn的设计主要是为了保证PC钢棒的强度；Si有助于提高PC钢棒的淬透性，然而，为了平衡钢棒的综合性能，上述组分应该处于一个合理的范围；具体而言，为提高PC钢棒的淬透性和抗延迟断裂和弹性伸直性能等，本发明选择B和Cr的重量比是1:40-80，Mn和Si的重量比是1.0-2.0：1，且以C、Si和Mn的重量份为100份计，Ca的重量份是0.05-0.1份，B的重量份是0.06-0.25份。
2.本发明还通过对钢冶炼、精炼、连铸过程的精细控制，控制生产的连铸方坯钢中不得有大于15μm的脆性夹杂物，D类夹杂(球形氧化物)≤1.5级，Ds类夹杂(单颗球形氧化物)≤1.5级；疏松和裂纹等级≤1级，等轴晶粒≥30％，连铸坯中心C偏析指数≤1.12，低倍缺陷符合要求的合格连铸坯，避免后续PC钢棒镦头开裂现象。
3.本发明通过原料成分和生产工艺的控制，生产的PC钢棒用盘条力学性能屈服强度450～500MPa，抗拉强度680～730Mpa，断后伸长率≥28％，断面收缩率≥45％；盘条组织为铁素体F+珠光体P，晶粒度：8.0-10.0级。
同时用本发明制备的盘条制作PC钢棒后，其抗拉强度在1490～1530Mpa，且同一批次钢棒波动范围在30Mpa以内，质量比较稳定，头尾性能偏差小，在加工PC钢棒时同批次性能相差在20Mpa以内，在PC钢棒作业过程中无需进行工艺参数调整。
4.本发明通过冶炼成分、冶炼工艺的控制，通过对轧钢加热制度、轧制制度和控冷制度的严格控制，得到同炉批和不同炉批号以及通条性能波动小的合格盘条，大幅度减少了后续PC钢棒生产过程工艺参数的调整，提高了质量和合格率，降低了PC成本，具有很强的市场竞争力；
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和说明来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本实施例提供一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条，其成分重量百分比为：
C 0.29％，Si 0.78％，Mn 1.05％，P 0.011％，S 0.004％，B 0.0023％，Ca0.0018％，Cr 0.12％，Ni 0.038％，Cu 0.052％，O0.0008％，N<0.0008％，其余为Fe和不可避免的杂质，
本实施例还提供一种上述PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1.冶炼钢水：将S≤0.025％，P≤0.120％的铁水100t和废钢24t为原料加入转炉中，采用顶底复合吹炼工艺，加入CaO含量90％，活性度300ml的石灰并采用高拉补吹法拉碳，控制终点碳含量0.12％，出钢温度1600℃；
出钢过程全程吹氩，氩气流量是25NL/min，出钢开始时加入高铝锰铁合金，并在出钢1/4时加入硅锰合金和硅铁合金，加入量分别为高铝锰铁0.7kg/t钢，硅锰合金13kg/t钢，硅铁合金6kg/t钢；所述高铝锰铁合金、硅锰合金和硅铁合金在出钢3/4时加完，加完后加入硅铝钡合金渣0.8kg/t钢并设置挡渣棒挡渣，确保钢包下渣≤50mm，得到冶炼钢水；
步骤2.吹氩站测温取样：将步骤1得到的冶炼钢水的温度控制在≥1560℃，钢水进站2min内进行测温，2min后取样定氧和取渣样；
步骤3.LF炉精炼：将经步骤2测温取样合格后的冶炼钢水加入LF炉，通入氩气35NL/min吹氩3min后，采用7档送电18min；加入电石0.5kg/t钢脱氧造白渣，时间为20min；接着调整氩气流量25NL/min，加入0.3kg/t钢的低碳硼铁，成分为C 0.05-0.1％，B 9-25％，其余为Fe和不可避免的杂质；之后将钢水温度加热至1590℃后加入硅钙铁合金进行喂线处理，成分为Si 50-56％，Ca 25-35％，其余为Fe和不可避免的杂质；喂线量250m，喂线速度3m/s，喂线结束通入15NL/min氩气，时间为16min；
步骤4.钢水连铸：调整连浇炉上台温度为1555℃，向中间包钢水中加入复合保温剂，加入量是2kg/t钢；控制液相线温度1495℃，拉钢温度1520℃，拉速为2.6m/min，二冷比水量为1.5L/kg，全程开启结晶电磁搅拌，电流320A，频率5HZ，采用方坯铸机将步骤3的钢水连铸成钢坯；
步骤5.轧钢：将步骤4的钢坯加入步进梁式侧进侧出三段加热炉，均热温度控制在1100℃，且钢坯沿长度方向温差不大于30℃，加热时间100min；钢坯出钢温度为1000℃，开轧温度为1050℃，精轧温度为980℃，终轧温度为940℃，吐丝温度为950℃；吐丝结束后进入风冷线控制冷却，控冷辊道保温罩全盖，最后，将盘条卷自然空冷至室温，经过卷取、精整、打捆、称重、卸卷后即制备得到一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条。
实施例2
本实施例提供一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条，其成分重量百分比为：
C 0.29％，Si 0.81％，Mn 1.06％，P 0.014％，S 0.006％，B 0.0028％，Ca0.0018％，Cr 0.14％，Ni 0.028％，Cu 0.036％，O0.0006％，N<0.0009％，其余为Fe和不可避免的杂质，
具体包括以下步骤：
步骤1.冶炼钢水：将S≤0.025％，P≤0.120％的铁水100t和废钢24t为原料加入电炉中，采用顶底复合吹炼工艺，加入CaO含量90％，活性度300ml的石灰并采用高拉补吹法拉碳，控制终点碳含量0.12％，出钢温度1600℃；
出钢过程全程吹氩，氩气流量是24NL/min，出钢开始时加入高铝锰铁合金，并在出钢1/4时加入硅锰合金和硅铁合金，加入量分别为高铝锰铁0.68kg/t钢，硅锰合金13.4kg/t钢，硅铁合金6.5kg/t钢；所述高铝锰铁合金、硅锰合金和硅铁合金在出钢3/4时加完，加完后加入硅铝钡合金渣0.9kg/t钢并设置挡渣棒挡渣，确保钢包下渣≤50mm，得到冶炼钢水；
步骤2.吹氩站测温取样：将步骤1得到的冶炼钢水的温度控制在≥1560℃，钢水进站2min内进行测温，2min后取样定氧和取渣样；
步骤3.LF炉精炼：将经步骤2测温取样合格后的冶炼钢水加入LF炉，通入氩气34NL/min吹氩3min后，采用7档送电20min；加入电石0.56kg/t钢脱氧造白渣，时间为22min；接着调整氩气流量24NL/min，加入0.36kg/t钢的低碳硼铁，成分为C 0.05-0.1％，B 9-25％，其余为Fe和不可避免的杂质；之后将钢水温度加热至1590℃后加入硅钙铁合金进行喂线处理，成分为Si 50-56％，Ca 25-35％，其余为Fe和不可避免的杂质；喂线量250m，喂线速度3m/s，喂线结束通入18NL/min氩气，时间为14min；
步骤4.钢水连铸：调整连浇炉上台温度为1555℃，向中间包钢水中加入复合保温剂，加入量是2kg/t钢；控制液相线温度1495℃，拉钢温度1520℃，拉速为3m/min，二冷比水量为1.6L/kg，全程开启结晶电磁搅拌，电流320A，频率4HZ，采用方坯铸机将步骤3的钢水连铸成钢坯；
步骤5.轧钢：将步骤4的钢坯加入步进梁式侧进侧出三段加热炉，均热温度控制在1100℃，且钢坯沿长度方向温差不大于30℃，加热时间100min；钢坯出钢温度为1000℃，开轧温度为1030℃，精轧温度为970℃，终轧温度为950℃，吐丝温度为940℃；吐丝结束后进入风冷线控制冷却，控冷辊道保温罩全盖，最后，将盘条卷自然空冷至室温，经过卷取、精整、打捆、称重、卸卷后即制备得到一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条。
实施例3
本实施例提供一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条，其成分重量百分比为：
C 0.31％，Si 0.79％，Mn 1.16％，P 0.011％，S 0.008％，B 0.0035％，Ca0.0022％，Cr 0.12％，Ni 0.048％，Cu 0.066％，O0.0007％，N<0.0007％，其余为Fe和不可避免的杂质，
具体包括以下步骤：
步骤1.冶炼钢水：将S≤0.025％，P≤0.120％的铁水110t和废钢14t为原料加入电炉中，采用顶底复合吹炼工艺，加入CaO含量90％，活性度300ml的石灰并采用高拉补吹法拉碳，控制终点碳含量0.13％，出钢温度1620℃；
出钢过程全程吹氩，氩气流量是20NL/min，出钢开始时加入高铝锰铁合金，并在出钢1/4时加入硅锰合金和硅铁合金，加入量分别为高铝锰铁0.7kg/t钢，硅锰合金14kg/t钢，硅铁合金8kg/t钢；所述高铝锰铁合金、硅锰合金和硅铁合金在出钢3/4时加完，加完后加入硅铝钡合金渣1.0kg/t钢并设置挡渣棒挡渣，确保钢包下渣≤50mm，得到冶炼钢水；
步骤2.吹氩站测温取样：将步骤1得到的冶炼钢水的温度控制在≥1560℃，钢水进站2min内进行测温，2min后取样定氧和取渣样；
步骤3.LF炉精炼：将经步骤2测温取样合格后的冶炼钢水加入LF炉，通入氩气35NL/min吹氩3min后，采用9档送电25min；加入电石0.6kg/t钢脱氧造白渣，时间为20min；接着调整氩气流量20NL/min，加入0.5kg/t钢的低碳硼铁，成分为C 0.05-0.1％，B 9-25％，其余为Fe和不可避免的杂质；之后将钢水温度加热至1585℃后加入硅钙铁合金进行喂线处理，成分为Si 50-56％，Ca 25-35％，其余为Fe和不可避免的杂质；喂线量300m，喂线速度4m/s，喂线结束通入15NL/min氩气，时间为12min；
步骤4.钢水连铸：调整连浇炉上台温度为1560℃，向中间包钢水中加入复合保温剂，加入量是3kg/t钢；控制液相线温度1495℃，拉钢温度1525℃，拉速为3.0m/min，二冷比水量为1.7L/kg，全程开启结晶电磁搅拌，电流320A，频率5HZ，采用方坯铸机将步骤3的钢水连铸成钢坯；
步骤5.轧钢：将步骤4的钢坯加入步进梁式侧进侧出三段加热炉，均热温度控制在1120℃，且钢坯沿长度方向温差不大于30℃，加热时间120min；钢坯出钢温度为1020℃，开轧温度为1040℃，精轧温度为980℃，终轧温度为940℃，吐丝温度为920℃；吐丝结束后进入风冷线控制冷却，控冷辊道保温罩全盖，最后，将盘条卷自然空冷至室温，经过卷取、精整、打捆、称重、卸卷后即制备得到一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条。
实施例4
本实施例提供一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条，其成分重量百分比为：
C 0.26％，Si 1.21％，Mn 1.02％，P 0.009％，S 0.005％，B 0.0031％，Ca0.0025％，Cr 0.15％，Ni 0.015％，Cu 0.036％，O0.0008％，N<0.0009％，其余为Fe和不可避免的杂质，
具体包括以下步骤：
步骤1.冶炼钢水：将S≤0.025％，P≤0.120％的铁水110t和废钢14t为原料加入电炉中，采用顶底复合吹炼工艺，加入CaO含量90％，活性度300ml石灰并采用高拉补吹法拉碳，控制终点碳含量0.15％，出钢温度1590℃；
出钢过程全程吹氩，氩气流量是20NL/min，出钢开始时加入高铝锰铁合金，并在出钢1/4时加入硅锰合金和硅铁合金，加入量分别为高铝锰铁0.6kg/t钢，硅锰合金13kg/t钢，硅铁合金8kg/t钢；所述高铝锰铁合金、硅锰合金和硅铁合金在出钢3/4时加完，加完后加入硅铝钡合金渣0.8kg/t钢并设置挡渣棒挡渣，确保钢包下渣≤50mm，得到冶炼钢水；
步骤2.吹氩站测温取样：将步骤1得到的冶炼钢水的温度控制在≥1560℃，钢水进站2min内进行测温，2min后取样定氧和取渣样；
步骤3.LF炉精炼：将经步骤2测温取样合格后的冶炼钢水加入LF炉，通入氩气25NL/min吹氩3min后，采用8档送电15min；加入电石0.5kg/t钢脱氧造白渣，时间为18min；接着调整氩气流量18NL/min，加入0.45kg/t钢的低碳硼铁，成分为C 0.05-0.1％，B 9-25％，其余为Fe和不可避免的杂质；之后将钢水温度加热至1590℃后加入硅钙铁合金进行喂线处理，成分为Si 50-56％，Ca 25-35％，其余为Fe和不可避免的杂质；喂线量200m，喂线速度2m/s，喂线结束通入15NL/min氩气，时间为16min；
步骤4.钢水连铸：调整连浇炉上台温度为1555℃，向中间包钢水中加入复合保温剂，加入量是3kg/t钢；控制液相线温度1495℃，拉钢温度1520℃，拉速为2.9m/min，二冷比水量为1.8L/kg，全程开启结晶电磁搅拌，电流320A，频率5HZ，采用方坯铸机将步骤3的钢水连铸成钢坯；
步骤5.轧钢：将步骤4的钢坯加入步进梁式侧进侧出三段加热炉，均热温度控制在1090℃，且钢坯沿长度方向温差不大于30℃，加热时间100min；钢坯出钢温度为990℃，开轧温度为1000℃，精轧温度为960℃，终轧温度为930℃，吐丝温度为950℃；吐丝结束后进入风冷线控制冷却，控冷辊道保温罩全盖，最后，将盘条卷自然空冷至室温，经过卷取、精整、打捆、称重、卸卷后即制备得到一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条。
实施例5
本实施例提供一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条，其成分重量百分比为：
C 0.26％，Si 0.77％，Mn 0.98％，P 0.01％，S 0.007％，B 0.0029％，Ca0.0026％，Cr 0.13％，Ni 0.015％，Cu 0.036％，O0.0008％，N<0.0009％，其余为Fe和不可避免的杂质，
具体包括以下步骤：
步骤1.冶炼钢水：将S≤0.025％，P≤0.120％的铁水104t和废钢20t为原料加入电炉中，采用顶底复合吹炼工艺，加入CaO含量90％，活性度300ml石灰并采用高拉补吹法拉碳，控制终点碳含量0.13％，出钢温度1630℃；
出钢过程全程吹氩，氩气流量是25NL/min，出钢开始时加入高铝锰铁合金，并在出钢1/4时加入硅锰合金和硅铁合金，加入量分别为高铝锰铁0.6kg/t钢，硅锰合金12kg/t钢，硅铁合金8kg/t钢；所述高铝锰铁合金、硅锰合金和硅铁合金在出钢3/4时加完，加完后加入硅铝钡合金渣1.0kg/t钢并设置挡渣棒挡渣，确保钢包下渣≤50mm，得到冶炼钢水；
步骤2.吹氩站测温取样：将步骤1得到的冶炼钢水的温度控制在≥1560℃，钢水进站2min内进行测温，2min后取样定氧和取渣样；
步骤3.LF炉精炼：将经步骤2测温取样合格后的冶炼钢水加入LF炉，通入氩气33NL/min吹氩3min后，采用9档送电25min；加入电石0.7kg/t钢脱氧造白渣，时间为25min；接着调整氩气流量19NL/min，加入0.39kg/t钢的低碳硼铁，成分为C 0.05-0.1％，B 9-25％，其余为Fe和不可避免的杂质；之后将钢水温度加热至1588℃后加入硅钙铁合金进行喂线处理，成分为Si 50-56％，Ca 25-35％，其余为Fe和不可避免的杂质；喂线量280m，喂线速度4m/s，喂线结束通入15NL/min氩气，时间为16min；
步骤4.钢水连铸：调整连浇炉上台温度为1558℃，向中间包钢水中加入复合保温剂，加入量是1.5kg/t钢；控制液相线温度1495℃，拉钢温度1520℃，拉速为3.1m/min，二冷比水量为1.6L/kg，全程开启结晶电磁搅拌，电流300A，频率5HZ，采用方坯铸机将步骤3的钢水连铸成钢坯；
步骤5.轧钢：将步骤4的钢坯加入步进梁式侧进侧出三段加热炉，均热温度控制在1100℃，且钢坯沿长度方向温差不大于30℃，加热时间110min；钢坯出钢温度为1010℃，开轧温度为1040℃，精轧温度为970℃，终轧温度为930℃，吐丝温度为960℃；吐丝结束后进入风冷线控制冷却，控冷辊道保温罩全盖，最后，将盘条卷自然空冷至室温，经过卷取、精整、打捆、称重、卸卷后即制备得到一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条。
实施例6
本实施例提供一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条，其成分重量百分比为：
C 0.33％，Si 1.02％，Mn1.16％，P 0.007％，S 0.009％，B 0.0024％，Ca0.0016％，Cr 0.17％，Ni 0.025％，Cu 0.035％，O0.0009％，N<0.0006％，其余为Fe和不可避免的杂质，
具体包括以下步骤：
步骤1.冶炼钢水：将S≤0.025％，P≤0.120％的铁水104t和废钢20t为原料加入转炉中，采用顶底复合吹炼工艺，加入CaO含量90％，活性度300ml石灰并采用高拉补吹法拉碳，控制终点碳含量0.11％，出钢温度1590℃；
出钢过程全程吹氩，氩气流量是22NL/min，出钢开始时加入高铝锰铁合金，并在出钢1/4时加入硅锰合金和硅铁合金，加入量分别为高铝锰铁0.63kg/t钢，硅锰合金15kg/t钢，硅铁合金7.4kg/t钢；所述高铝锰铁合金、硅锰合金和硅铁合金在出钢3/4时加完，加完后加入硅铝钡合金渣0.9kg/t钢并设置挡渣棒挡渣，确保钢包下渣≤50mm，得到冶炼钢水；
步骤2.吹氩站测温取样：将步骤1得到的冶炼钢水的温度控制在≥1560℃，钢水进站2min内进行测温，2min后取样定氧和取渣样；
步骤3.LF炉精炼：将经步骤2测温取样合格后的冶炼钢水加入LF炉，通入氩气24NL/min吹氩3min后，采用7档送电17min；加入电石0.6kg/t钢脱氧造白渣，时间为18min；接着调整氩气流量20NL/min，加入0.33kg/t钢的低碳硼铁，成分为C 0.05-0.1％，B 9-25％，其余为Fe和不可避免的杂质；之后将钢水温度加热至1586℃后加入硅钙铁合金进行喂线处理，成分为Si 50-56％，Ca 25-35％，其余为Fe和不可避免的杂质；喂线量239m，喂线速度3m/s，喂线结束通入18NL/min氩气，时间为14min；
步骤4.钢水连铸：调整连浇炉上台温度为1557℃，向中间包钢水中加入复合保温剂，加入量是2kg/t钢；控制液相线温度1495℃，拉钢温度1522℃，拉速为2.8m/min，二冷比水量为1.6L/kg，全程开启结晶电磁搅拌，电流320A，频率4HZ，采用方坯铸机将步骤3的钢水连铸成钢坯；
步骤5.轧钢：将步骤4的钢坯加入步进梁式侧进侧出三段加热炉，均热温度控制在1090℃，且钢坯沿长度方向温差不大于30℃，加热时间90min；钢坯出钢温度为990℃，开轧温度为1030℃，精轧温度为970℃，终轧温度为960℃，吐丝温度为940℃；吐丝结束后进入风冷线控制冷却，控冷辊道保温罩全盖，最后，将盘条卷自然空冷至室温，经过卷取、精整、打捆、称重、卸卷后即制备得到一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条。
将实施例1-6制备的PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条进行力学性能的测试，结果如表2所示：
表2
从表2可以看出，本发明制备的PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条的力学性能优异，不同规格的钢棒均能制备，性能稳定，特别是屈服强度、抗拉强度优异；同时可以发现，实施例1-2和实施例6较实施例3-5来说，性能更加稳定和优异。
通过实施例1和2的制备工艺制造同批次头尾盘条，并进行性能测试，结果如表3所示：
表3
从表3可以看出，本发明提供的PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条的制备方法具有稳定性好的优点，同一批次生产的盘条性能偏差小。
进一步，实施例1和2制备的PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条生产PC钢棒，钢棒的力学性能见表4：
表4
从表4可以看出，将不同批次的PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条生产PC钢棒时，原料同批次性能偏差在±20Mpa以内，员工在作业过程中无需进行调整。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条，其特征在于：以重量百分比包含以下成分：C0.25～0.35％，Si 0.50～1.30％，Mn 0.70～1.50％，B 0.002～0.004％，Ca 0.001～0.003％，Cr 0.1-0.2％，P≤0.015％，S≤0.015％，Ni≤0.25％，Cu≤0.20％，O≤0.004％，N≤0.006％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条，其特征在于：B和Cr的重量比是1:40-80，Mn和Si的重量比是1.0-2.0：1。
3.根据权利要求1或2所述的一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条，其特征在于：以C、Si和Mn的重量份为100份计，Ca的重量份是0.05-0.1份，B的重量份是0.06-0.25份。
4.一种制备权利要求1-3所述的PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1.冶炼钢水：将铁水或废钢为原料加入转炉或电炉中，采用顶底复合吹炼工艺，加入石灰并采用高拉补吹法拉碳，控制终点碳含量0.08-0.15％，出钢温度1580-1640℃；
出钢过程全程吹氩，氩气流量是15-25NL/min，出钢开始时加入高铝锰铁合金，并在出钢1/4时加入硅锰合金和硅铁合金，加入量分别为高铝锰铁0.6-0.7kg/t钢，硅锰合金12-16kg/t钢，硅铁合金6-8kg/t钢；所述高铝锰铁合金、硅锰合金和硅铁合金在出钢3/4时加完，加完后加入硅铝钡合金渣0.8-1.0kg/t钢并设置挡渣棒挡渣，确保钢包下渣≤50mm，得到冶炼钢水；
步骤2.吹氩站测温取样：将步骤1得到的冶炼钢水的温度控制在≥1560℃，钢水进站2min内进行测温，2min后取样定氧和取渣样；
步骤3.LF炉精炼：将经步骤2测温取样合格后的冶炼钢水加入LF炉，通入氩气20-35NL/min吹氩3min后，采用7-9档送电15-25min；加入电石0.4-0.7kg/t钢脱氧造白渣，时间为15-25min；接着调整氩气流量15-25NL/min，加入0.3-0.5kg/t钢的低碳硼铁，成分为C 0.05-0.1％，B 9-25％，其余为Fe和不可避免的杂质；之后将钢水温度加热至1580～1595℃后加入硅钙铁合金进行喂线处理，成分为Si 50-56％，Ca 25-35％，其余为Fe和不可避免的杂质；喂线量200-300m，喂线速度2-4m/s，喂线结束通入15～20NL/min氩气，时间为12-16min；
步骤4.钢水连铸：调整连浇炉上台温度为1550-1560℃，向中间包钢水中加入复合保温剂，加入量是1-3kg/t钢；控制液相线温度1495℃，拉钢温度1515-1525℃，拉速为2.2-3.4m/min，二冷比水量为1.5～1.8L/kg，全程开启结晶电磁搅拌，电流300-320A，频率4-5HZ，采用方坯铸机将步骤3的钢水连铸成钢坯；
步骤5.轧钢：将步骤4的钢坯加入步进梁式侧进侧出三段加热炉，均热温度控制在1100±20℃，且钢坯沿长度方向温差不大于30℃，加热时间80-120min；钢坯出钢温度为980～1020℃，开轧温度为1000～1050℃，精轧温度为950～990℃，终轧温度为920～980℃，吐丝温度为900～960℃；吐丝结束后进入风冷线控制冷却，控冷辊道保温罩全盖，最后，将盘条卷自然空冷至室温，经过卷取、精整、打捆、称重、卸卷后即制备得到一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条。
5.根据权利要求4所述的一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条的制备方法，其特征在于：所述步骤1中铁水中S≤0.025％，P≤0.120％，所述铁水和废钢的重量比是100-104:20-24。
6.根据权利要求4或5所述的一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条的制备方法，其特征在于：所述步骤1中冶炼钢水的终点的成分要求是：C 0.22-0.28％，Si 0.7-0.8％，Mn 0.95-1.05％，P≤0.013，S≤0.025，O≤0.004％，N≤0.006％。
7.根据权利要求6所述的一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条的制备方法，其特征在于：所述步骤4的连铸钢坯中不得有大于15μm的脆性夹杂物，D类夹杂的≤1.5级，Ds类夹杂≤1.5级；疏松和裂纹等级≤1级，等轴晶粒≥30％，连铸坯中心C偏析指数≤1.12。
8.根据权利要求7所述的一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条的制备方法，其特征在于：所述步骤5中的加热时间是指热装坯加热时间80-90min，冷装坯加热时间90-120min。
9.根据权利要求8所述的一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条的制备方法，其特征在于：所述盘条组织为铁素体F+珠光体P，晶粒度8.0～10.0级。
10.根据权利要求9所述的一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条的制备方法，其特征在于：所述盘条的力学性能屈服强度450～500MPa，抗拉强度680～730Mpa，断后伸长率≥28％，断面收缩率≥45％。
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