[发明专利]一种低偏析高扭转桥梁缆索用盘条的生产控制方法

说明书

本发明公开介绍了一种低偏析高扭转桥梁缆索用盘条的生产方法，主要包括三个阶段：1)炼钢及连铸、2)均热及开坯、3)轧制及控冷。由于桥索钢碳含量的不同会导致碳元素偏析控制难度不同，各阶段的主要工艺参数根据盘条碳含量的不同而存在一定的差距。本发明对各阶段的主要工艺参数确定了实施范围，可在保证材料强度的前提下，通过降低钢坯和盘条的偏析程度，稳定控制其扭转性能，适合于高扭转性能要求的桥索钢。

技术领域

本技术方案属于钢铁材料领域，具体是一种低偏析高扭转桥梁缆索用盘条的生产方法。

背景技术

桥梁缆索被视为桥梁工程的“生命线”，由于桥索服役环境多变导致其强度和韧性均有严格要求，其中钢丝扭转(次/360°)要求≥12次，这对其组织和性能均匀性要求极高。

桥索钢盘条是制作桥梁缆索钢丝的原材料，是一种典型的过共析钢，目前主流的桥索钢碳含量范围为0.82-0.98％，尺寸范围为12.0-15.5mm。为提高钢丝强度进而起到降低桥梁工程自重、提高安全性、节约建造和维护成本的目的，通常对桥索钢盘条进行增碳处理。碳元素的添加一直是钢材强化的主要且常规的手段之一，但随着盘条碳含量的增加，由于碳元素的不均匀分布会盘条贫碳区与富碳区的差距加大，偏析程度会大幅度增加，进而导致网状碳化物的控制难度增大：平均每提高0.01％碳，可相应地提高网状碳化物0.045级。当盘条偏析程度超标时，钢丝会受到遗传影响，出现成分和组织方面的偏析，这会导致钢丝在扭转过程中变形应力集中，造成钢基撕裂，从而加速扭转失效，造成扭转性能不合。

偏析程度越严重对扭转性能的影响越大，桥梁缆索的网状渗碳体级别具有严格要求(≤2.0级)。网状渗碳体的生长依赖碳元素扩散导致的碳波动，碳元素的均匀化可以有效的抑制网碳的析出。为控制桥索中的网状渗碳体级别，一般要求桥索钢钢坯中的最大中心碳偏析≤1.10，最好控制在≤1.05以内，这样可以保证盘条最大中心碳偏析≤1.18，盘条网碳控制难度显著降低。

目前桥索钢的关键控制难点在于同时满足镀层钢丝的强度与扭转性能，强度的提升不可避免的依赖盘条碳含量的提高，这会导致其钢坯及盘条偏析控制难度增加，恶化钢丝的扭转性能，这也是限制桥索钢强度进一步提高的瓶颈。

CN107299280A公开了2000mpa级缆索钢丝用热处理盘条及生产方法,其成分的重量百分含量为：C 0.85～1.0％；Si：0.80～1.5％；Mn 0.30～0.80％；Cr 0.20～0.80％；P≤0.015％；S≤0.010％；Al 0.01～0.08％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明通过成分的特殊设计，并通过冶炼－连铸-铸坯修磨-轧钢-离线热处理工艺进行生产，所得盘条索氏体化率超过95％，组织均匀，无网状碳化物和马氏体等淬火组织。所得盘条经拉拔、镀锌(铝)、稳定化处理后，钢丝强度≥2000MPa，可用于生产2000MPa级别桥梁缆索镀锌(铝)钢丝，适用于特大跨度、超高强度要求的桥梁。该专利采用一火成材工艺轧制，轧后采用等温盐浴离线热处理工艺，这也是改善成品盘条偏析的方法之一。

CN109468530A公开了2000mpa级以上大桥缆索镀锌钢丝用热轧盘条及生产方法，该产品的化学成分按重量百分比计为C：0.90-1.10％，Si：0.20-0.60％，Mn：0.30-0.90％，P≤0.010％，S≤0.005％，Cr：0.10-0.40％，Al：0.010-0.070％，V：0.02-0.15％，Cu：≤0.05％，Ca：20-40ppm，N：20-90ppm，其它为Fe及不可避免的残余元素；盘条索氏体组织含量≥95％，抗拉强度通圈极差≤70MPa(均匀性)，盘条经过拉拔、镀锌后，镀锌钢丝抗拉强度≥2000MPa，扭转次数≥12次。该盘条的工艺流程，铁水预处理、转炉或电炉炼钢、LF精炼、RH脱气处理—390*510大方坯连铸—坯料再加热—坯料轧制—中间坯表面精整—中间坯再加热—中间坯轧制—盘条在线EDC水浴韧化处理—盘条收集打包。该专利控制盘条偏析的关键工艺在于在线EDC水浴韧化处理工艺，是一种理论上可行的方法。