一種1080MPa級(jí)高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼筋及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種1080MPa級(jí)高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力精乳 螺紋鋼筋及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度螺紋鋼筋也稱為高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼筋，它具有強(qiáng)度 高，連接、張拉、錨固方便可靠，施工時(shí)無(wú)需進(jìn)行冷拉與焊接，施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。精軋螺紋鋼 廣泛應(yīng)用于大型水利、工業(yè)和民用建筑的連續(xù)梁和大型框架結(jié)構(gòu)，公路、鐵路大中跨橋梁， 核電站等預(yù)應(yīng)力混凝士結(jié)構(gòu)和巖土錨固等工程。
[0003] 精軋螺紋鋼筋化學(xué)成分目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有統(tǒng)一的成分要求，各鋼廠采用V、Ti、Nb微合 金強(qiáng)化技術(shù)進(jìn)行成分控制。由于設(shè)計(jì)成分、加工設(shè)備及生產(chǎn)加工工藝不同，所生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力精 螺紋鋼筋表面組織為回火索氏體，心部易出現(xiàn)鐵素體網(wǎng)狀組織，導(dǎo)致表層至心部硬度變化 快，產(chǎn)品導(dǎo)致性能波動(dòng)大，只能生產(chǎn)785MPa、830 MPa、930 MPa級(jí)的預(yù)應(yīng)力鋼筋，難以生產(chǎn)出 力學(xué)性能、應(yīng)力松弛滿足1080MPa級(jí)高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼筋。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的第一目的在于提供一種IOSOMPa級(jí)高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼筋；第二目 的在于提供所述IOSOMPa級(jí)高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼筋的制備方法。
[0005] 本發(fā)明的第一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，包含重量百分比C: 0. 40~0. 48wt%， Si : 1. 55-1. 95wt°/〇, Mn:0. 90~1. 25wt°/〇, Cr :0. 20~0. 45wt°/〇, Ni :0. 25~0. 45wt°/〇, Mo :0. 020-0. 040wt°/〇, V:0. 040-0. 080wt°/〇, Ti :0. 020-0. 040wt°/〇, B :0. 0020-0. 0040wt°/〇, S:彡0.010wt%，P:彡0.015wt%，其余為Fe及不可避免的不純物。
[0006] 本發(fā)明所述的1080MPa級(jí)高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼筋的制備方法，包括鐵水轉(zhuǎn)爐 冶煉、鋼水脫氧合金化、LF爐精煉、VD真空精煉、鋼水澆鑄、鋼坯加熱、鋼坯控軋控冷、鋼材 后處理步驟，具體包括： A鐵水轉(zhuǎn)爐冶煉：按1050kg/t鋼的量，向LD轉(zhuǎn)爐加入下列質(zhì)量比的低硫低磷鐵水： C 4. 0-4. 5wt°/〇, Si 0. 30~0. 55wt°/〇, Mn 0. 35~0. 60wt°/〇, P 0. 060-0. 080wt°/〇, S ^ 0. 020wt°/〇, 其余為Fe及不可避免的不純物；按40kg/t鋼的量，向LD轉(zhuǎn)爐加入下列質(zhì)量比的精 廢鋼：C 0· 20-0. 26wt%、Si 0· 12-0. 30wt%、Mn 0· 35-0. 70wt%、P 0· 018~0· 040wt%、S 0. 012~0. 030wt%，其余為Fe及不可避免的不純物；按2. 30~4. 30 kg/t鋼的量，向LD轉(zhuǎn)爐 加入下列質(zhì)量比的鎳鐵合金：Ni 99. 6wt%，其余為Fe及不可避免的不純物；低硫磷鐵水、精 廢鋼、鎳鐵加入LD轉(zhuǎn)爐后，進(jìn)行常規(guī)頂?shù)讖?fù)合吹煉，加入石灰、白云石、菱鎂球造渣，石灰加 入量為55~65kg/t鋼，白云石加入量為15~20kg/t鋼，菱鎂球加入量為4. 0~6. Okg/t鋼，控 制終點(diǎn)碳含量多〇. 〇8wt%，出鋼溫度為1630~1650°C ;出鋼前向鋼包底部加入活性石灰進(jìn)行 渣洗，石灰加入量為4. Okg/t鋼，出鋼過(guò)程采用全程底吹氬工藝，氬氣流量控制為40~60NL/ min〇
[0007] B鋼水脫氧合金化:A步驟鋼水出鋼，當(dāng)鋼包中的鋼水量大于1/4時(shí)，依次向鋼包 中加入下列物質(zhì)：按23. 00~28. 50kg/t鋼的量，加入下列質(zhì)量比的硅鐵：Si 73. 5wt%，其 余為Fe及不可避免的不純物；按11. 10~16. 00kg/t鋼的量，加入下列質(zhì)量比的高碳錳鐵 合金：Mn 75. 8wt%，C 7. 2wt%，其余為Fe及不可避免的不純物；按3. 00~7. 50kg/t鋼的 量，加入下列質(zhì)量比的高碳鉻鐵：Cr 57. 5 wt%，C 7.6 wt%，其余為Fe及不可避免的不純 物；按0· 25~0· 55kg/t鋼的量，加入下列質(zhì)量比的鉬鐵合金：Mo 72. 5wt%，Si I. 5wt%，其 余為Fe及不可避免的不純物；按2. 40~2. 90kg/t鋼的量，加入下列質(zhì)量比的增碳劑：C 92.35wt%，S 0.085wt%，灰份4.15wt%，揮發(fā)份1.64wt%，水份0.75wt%，其余為不可避免的 不純物；在鋼包鋼水量達(dá)到4/5時(shí)加完上述合金及增碳劑；出鋼完畢后，將鋼水吊送至精煉 工位進(jìn)行LF爐精煉處理及VD真空精煉處理。
[0008] C鋼水LF爐精煉：將B步驟出鋼完畢鋼水吊至LF爐精煉工位接好底吹氬氣帶， 開啟氬氣采用小氬量（15~20NL/min)吹氬3分鐘，使鋼液面呈懦動(dòng)狀；之后下電極采用 檔位7~9檔化渣，通電3分鐘后，抬電極觀察爐內(nèi)化渣情況，之后測(cè)溫、取樣，加入石灰 4. 0~6. Okg/t鋼、電石0. 3kg/t鋼、錯(cuò)丸0. 5~0. 8kg/t鋼進(jìn)行調(diào)澄，控制鋼水氧含量 彡0· 0005wt% ;之后按0· 80~L 80kg/t鋼的量，加入下列質(zhì)量比的鈦鐵：Ti 3L 5 wt%，其 余為Fe及不可避免的不純物，采用流量為30~40NL/min的小氬氣量對(duì)鋼水軟吹氬攪拌3 分鐘；之后按0. 15~0. 30kg/t鋼的量，加入下列質(zhì)量比的硼鐵：B 18. 5wt%，其余為Fe及不 可避免的不純物；之后根據(jù)鋼樣檢驗(yàn)結(jié)果，補(bǔ)加合金同步調(diào)整鋼水成份，渣子堿度按4. 5~ 6. 0控制；之后將鋼水溫度加熱至1590~1605°C進(jìn)行軟吹氬處理，采用流量為20~30NL/ min的小氬氣量對(duì)鋼水軟吹氬8分鐘。
[0009] D鋼水VD爐真空精煉：將C步驟軟吹氬完畢后的鋼水吊入VD爐真空罐內(nèi)，接通吹 氬管，合上真空罐蓋，進(jìn)行預(yù)抽真空5分鐘；真空抽至67Pa時(shí)，開始進(jìn)行真空脫氣處理，同 時(shí)進(jìn)行底吹氬處理，流量控制為60~80NL/min，時(shí)間控制為20分鐘；之后關(guān)閉真空主閥、 復(fù)壓、提升罐蓋，對(duì)鋼水取樣、定碳、定氧、定氫；之后將鋼水進(jìn)行軟吹氬處理，采用流量為 20~40NL/min的小氬氣量對(duì)鋼水軟吹氬5分鐘；之后加入鋼水覆蓋劑，加入量控制為I. 0 kg/t鋼，然后將鋼水吊至澆鑄工位。
[0010] E鋼水澆鑄：在中間包鋼水溫度為1495~1505°C，拉速為I. 9~2. Om/min，結(jié)晶器冷 卻水流量為115~120m3/h，二冷比水量為I. 0~1. 2L/kg，結(jié)晶器電磁攪拌電流強(qiáng)度為250A、 運(yùn)行頻率為3. OHZ的條件下，將D步驟的鋼水澆鑄成斷面150_X 150_的鋼坯，鑄坯定尺 長(zhǎng)度為11.8m。
[0011] F鋼坯加熱：將E步驟所得鋼坯冷卻至室溫，送至加熱爐加熱，加熱爐預(yù)熱段爐 溫700~950°C，以7~8°C /min的速度快速升溫至540°C ;再以4~5°C /min的速度緩慢升溫 至760°C，之后進(jìn)入溫度為1000~1140°C的強(qiáng)加熱段，以10°C /min的速度升溫至880°C后， 以8°C /min將鋼坯加熱至1020°C ;之后鋼坯進(jìn)入1140~1160°C的均熱段均熱，均熱時(shí)間為 25~30min，鋼坯均熱至1060~1080°C后出爐軋制。
[0012] G鋼坯控軋控冷：將E步驟制備得到的鋼坯送入棒材軋機(jī)軋制，以0. 60~1. OOm/ s速度對(duì)鋼坯進(jìn)行第一、二道次除鱗預(yù)冷粗軋，除鱗預(yù)冷初軋后鋼坯溫度1000~1020°C 進(jìn)入后四道次粗軋，乳制速度1.32~2. 85m/s，粗軋共軋制6個(gè)道次，乳制時(shí)間18s ;再以 3. 24~5. 62m/s的軋制速度進(jìn)行中乳，軋制4~6個(gè)道次，軋制時(shí)間18~22s ;之后通過(guò)水槽預(yù) 冷，將鋼從1000~1030°C預(yù)冷至980~1000°C，以8. 4~16. 3m/s的軋制速度進(jìn)行精軋，乳制 2~4個(gè)道次，乳制時(shí)間30~34s，精軋后溫度控制為860~900°C。
[0013] H鋼材后處理：將G步驟軋制得到的精軋鋼材，在水量280~360m3/h、冷卻水壓 力2. 0~2. 4MPa的冷卻槽中快速冷卻，快速冷卻時(shí)間0. 8~1.6s。冷卻后由輥道快速送 至冷床，使鋼上冷床的溫度為480~520 °C，上冷床后鋼筋自然空冷，冷卻至350~380 °C進(jìn) 行剪切、收集、打捆，成捆鋼筋在鋼槽中堆放，使用簡(jiǎn)易保溫罩于340~360°C保溫24小時(shí) 后，將鋼吊出保溫罩外，自然冷卻至室溫，即獲得一種IOSOMPa級(jí)高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力精軋螺紋 鋼筋，該鋼筋的化學(xué)成分為：C: 0· 40~0· 48wt%，Si: I. 55~L 95wt%，Mn:0. 90~L 25wt%， Cr: 0. 20~0. 45wt°/〇, Ni: 0. 25~0. 45wt°/〇, Mo :0. 020-0. 040wt°/〇, V :0. 040-0. 080wt°/〇, Ti:0. 020~0. 040wt%，B:0. 0020~0. 0040wt%，S:彡 0· OlOwt%，P:彡 0· 015wt%，其余為 Fe 及 不可避免的不純物，其工藝力學(xué)性能見(jiàn)表1所示。
[0014] 表1 1080MPa級(jí)高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼筋工藝力學(xué)性能
本發(fā)明在C含量較高、S、P含量低的前提下，采用LF爐外精煉、VD真空冶煉、夾雜物變 性處理等手段，使鋼中夾雜物數(shù)量大幅減少，夾雜物呈球狀在鋼中彌散分布，最大限度減少 夾雜物對(duì)鋼材性能的影響。加熱采用分段加熱，避免了