[发明专利]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

权利要求书

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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