八鋼高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絞線用盤條的軋制實(shí)踐

摘 要：文章從軋制的角度闡述了不同工藝對(duì)于預(yù)應(yīng)力鋼絲性能的影響及預(yù)應(yīng)力鋼絞線用盤條軋制過程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲；軋制工藝；吐絲溫度

高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲是一種經(jīng)濟(jì)高效鋼材，具有抗拉強(qiáng)度高、塑性好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于水泥制品、橋梁、高層大跨度房屋、高速公路等建設(shè)。隨著預(yù)應(yīng)力行業(yè)的發(fā)展，77MnA、82B盤條作為生產(chǎn)高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲的原料，越來越受到各鋼廠的重視。八鋼自2008年開始生產(chǎn)77MnA系列盤條，2009年始開發(fā)82B系列盤條，在幾年的生產(chǎn)實(shí)踐中，對(duì)比內(nèi)地廠家的產(chǎn)品，結(jié)合八鋼自身的實(shí)際和工裝條件，逐漸摸索總結(jié)了一套自己的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本文從軋制的角度闡述了不同工藝對(duì)于預(yù)應(yīng)力鋼絲性能的影響及預(yù)應(yīng)力鋼絲軋制過程中的質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)。

1 82B產(chǎn)品的軋制試驗(yàn)

1.1 2009年的試驗(yàn)

八鋼最早的82B軋制試驗(yàn)開始于2009年，根據(jù)前期77MnA的軋制經(jīng)驗(yàn)，八鋼一開始試制82B，除成分差異外，軋制工藝沒有太大的區(qū)別，但是與77MnA有明顯不同的是，82B盤條同圈抗拉強(qiáng)度波動(dòng)非常大，拉伸試驗(yàn)后面縮情況不好，在多數(shù)盤條拉伸試驗(yàn)后，可以明顯地看到黑心加白點(diǎn)現(xiàn)象。從盤條的金相分析看，多數(shù)盤條的索氏體含量在80%以上，晶粒度90%在8.0級(jí)以上。但是因?yàn)槊婵s波動(dòng)大，抗拉強(qiáng)度始終偏低，八鋼這一階段的82B產(chǎn)品未能真正打開市場(chǎng)。

1.2 2011、2012年的試驗(yàn)

在2009年之后，因?yàn)檫^程質(zhì)量控制不穩(wěn)定，技術(shù)工作未跟上，82B強(qiáng)度閃差和黑心加白點(diǎn)現(xiàn)象一直未能解決，用戶處反映出夾雜、拉拔斷等異議，讓82B試驗(yàn)一度停止下來。2011年出于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整和市場(chǎng)的考慮，82B試驗(yàn)再度被提上議事日程。此次試驗(yàn)經(jīng)過多方論證，從冶煉過程開始控制，投入電磁攪拌，軋鋼工序重點(diǎn)針對(duì)加熱和冷卻兩個(gè)環(huán)節(jié)做工作，通過提高加熱段溫度，控制均熱段溫度來保證加熱的均勻性，通過增開風(fēng)機(jī)、增加風(fēng)量、適當(dāng)提高風(fēng)冷輥道速度、微調(diào)吐絲溫度來保證冷卻速率，配合相變，達(dá)到提高強(qiáng)度，提高面縮，增加索氏體含量的目的。這一階段的試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

從2011、2012年數(shù)據(jù)看，增開4架風(fēng)機(jī)，提高風(fēng)冷線輥道遞增速度，拉開圈與圈之間的距離對(duì)于抗拉強(qiáng)度的提高作用比較明顯，提高加熱段溫度，放慢軋制節(jié)奏，保證加熱均勻性，對(duì)于面縮和拉拔的貢獻(xiàn)較大，此階段見到脆性斷口多出現(xiàn)在夾具夾傷部位，因?yàn)闊掍摵蛙堜撏阶龉ぷ鳎谛募影c(diǎn)現(xiàn)象有明顯改善。這階段的產(chǎn)品軋制量未完全放開，從用戶使用看，拉拔情況較前期有明顯改善。

2 根據(jù)八鋼近年來82B產(chǎn)品的軋制實(shí)踐，總結(jié)軋鋼工序的質(zhì)量控制要點(diǎn)如下

2.1 加熱過程控制

加熱段溫度必須控制下限和上限，控制下限的目的是保證在加熱段鋼坯從外至里的均勻加熱，避免軋制時(shí)的延伸不均現(xiàn)象；控制上限的目的是避免脫碳。在同樣的軋后冷卻條件下，鋼坯的加熱溫度、加熱時(shí)間直接影響硬線的組織和性能。加熱溫度高或加熱時(shí)間長(zhǎng)都使鋼坯開軋前奧氏體晶粒粗大化，導(dǎo)致軋制后高溫線材再結(jié)晶晶粒較大。另外，鋼坯的加熱溫度高、加熱時(shí)間長(zhǎng)，引起鋼坯脫碳加劇。

2.2 軋后冷卻過程控制

在軋鋼生產(chǎn)中（熱軋），其生產(chǎn)出來的產(chǎn)品都必須從熱軋后的高溫紅熱狀態(tài)冷卻到常溫狀態(tài)。這一階段的冷卻過程將對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生極其重要的影響。高強(qiáng)鋼筋的軋后控制冷卻分為水冷段的強(qiáng)制冷卻和空冷段的相變冷卻兩個(gè)階段。控制冷卻工藝由水冷區(qū)和空冷區(qū)構(gòu)成，線材經(jīng)水冷卻至一定的溫度后，進(jìn)行吐絲，使直條線材形成散圈狀分布在風(fēng)冷線上，進(jìn)行風(fēng)冷。控制冷卻工藝中需要控制的參數(shù)主要是吐絲溫度、相變區(qū)冷卻速度以及集卷溫度等，這些參數(shù)是決定產(chǎn)品最終質(zhì)量的關(guān)鍵。

2.2.1 吐絲溫度控制。吐絲溫度是控制相變開始溫度的關(guān)鍵參數(shù)。吐絲溫度的高低，影響奧氏體的晶粒尺寸和最終強(qiáng)度。為確定合適的吐絲溫度，我們做了大量試驗(yàn)，吐絲溫度從820℃到880℃，風(fēng)冷模式基本固定。試驗(yàn)結(jié)果表明：（1）索氏體化率同吐絲溫度關(guān)系不大，而與吐絲后的冷卻速率有關(guān)。（2）隨著吐絲溫度的升高，強(qiáng)度指標(biāo)上升，塑性指標(biāo)下降；吐絲溫度下降，塑性指標(biāo)上升。

2.2.2 風(fēng)冷輥道速度控制。在快速冷卻時(shí)，輥道速度應(yīng)能使相鄰線圈拉開間距，傳統(tǒng)高線為保證獲得細(xì)珠光體，強(qiáng)冷模式線圈間距通常大于40mm，這時(shí)候，相鄰線圈熱量互相影響很小，冷卻速度主要由風(fēng)量和風(fēng)冷輥道速度控制。風(fēng)冷輥道各段速度應(yīng)逐漸增加，使線圈邊緣搭結(jié)點(diǎn)錯(cuò)開，提高同圈強(qiáng)度的均勻性。八鋼試驗(yàn)0.6～0.7m/s的起步速度，5%的遞增，對(duì)于同圈性能改善有一定的效果。

2.2.3 風(fēng)機(jī)控制。對(duì)大直徑高碳鋼，為了增加冷卻速度，風(fēng)機(jī)必須開滿風(fēng)。線材由吐絲機(jī)吐出散布在斯太爾摩風(fēng)冷線上時(shí)，兩邊存在搭接點(diǎn)，搭接點(diǎn)部位冷卻速率與其他部位不同。雖然通過風(fēng)機(jī)加靈裝置調(diào)整，可以使兩側(cè)冷卻能力加強(qiáng)，但為了使同圈性能離散達(dá)到最小，還須借助風(fēng)量調(diào)整。風(fēng)機(jī)的啟用臺(tái)數(shù)應(yīng)考慮吐絲溫度和輥道速度的影響。一般來說，吐絲溫度升高，完成相變時(shí)間長(zhǎng)，為了確保相變?cè)陲L(fēng)冷段中進(jìn)行，必須增加風(fēng)機(jī)使用臺(tái)數(shù)。針對(duì)不同規(guī)格，對(duì)應(yīng)不同的軋制速度、吐絲溫度，應(yīng)確定關(guān)鍵的幾臺(tái)風(fēng)機(jī)，即發(fā)生相變時(shí)所用的幾臺(tái)風(fēng)機(jī)。

2.3 管理措施

從近幾年的軋制實(shí)踐看，有幾個(gè)管理問題不得不作為關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)來抓。

2.3.1 頭尾不穿水部分及缺陷的修剪控制。從近年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)看，頭尾不穿水與穿水部分性能差異大，為保證終端用戶使的用效果，應(yīng)盡可能縮短不穿水部分的長(zhǎng)度，可能的情況下應(yīng)將所有未穿水的部分剪除。同時(shí)頭尾耳子或其他缺陷將增加后續(xù)拉拔過程的難度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞模具或?qū)е吕螖嗔选?/p>

2.3.2 包裝質(zhì)量。因?yàn)?7MnA、82B產(chǎn)品強(qiáng)度高，內(nèi)應(yīng)力大，存儲(chǔ)過程存在應(yīng)力釋放，倒運(yùn)過程也不可避免地存在碰撞，而且運(yùn)輸距離遠(yuǎn)，應(yīng)考慮雙道打包，八鋼目前的做法是雙道打包外加小腰子。

2.3.3 存儲(chǔ)。對(duì)于預(yù)應(yīng)力鋼絲，環(huán)境對(duì)于性能后續(xù)使用的影響非常大，存儲(chǔ)過程必須避免雨水浸泡，特別是熱態(tài)下必須堅(jiān)決杜絕雨雪浸泡，環(huán)境溫度低于-10℃，必須在室內(nèi)存放至應(yīng)力完全消除，鋼材溫度至常溫方可倒運(yùn)。

2.3.4 吊運(yùn)。預(yù)應(yīng)力鋼絲強(qiáng)度高，脆性大，吊裝過程必須避免擦傷，八鋼目前在庫(kù)房吊裝多用吊帶，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)吊裝用C型鉤在軋制此類鋼材時(shí)也進(jìn)行防護(hù)處理。

3 結(jié)束語

八鋼在預(yù)應(yīng)力鋼絲的生產(chǎn)上，仍處于摸索階段，對(duì)于不同的工藝，近年來硬線及預(yù)應(yīng)力鋼絲產(chǎn)品表面質(zhì)量及通條性均達(dá)較前期有改善，但是我們必須同時(shí)看到，與內(nèi)地部分廠家比，性能上還存在差異，還必須不斷優(yōu)化軋制冷卻工藝參數(shù)和冶煉、連鑄工藝參數(shù)，生產(chǎn)出滿足不同用戶要求的優(yōu)質(zhì)線材。

參考文獻(xiàn)

[1]李桂英，姜世全.金屬制品.2005年6月，第31卷，第3期42-43頁(yè).

作者簡(jiǎn)介：王玉紅（1975-），女，漢族，甘肅人，材料工程，學(xué)士學(xué)位。