預應力螺旋肋鋼絲用盤條的開發生產實踐

2018-07-13 07:24:50劉鴻旭

山東冶金 2018年3期

劉鴻旭

（河鋼集團宣鋼公司技術中心，河北張家口075100）

1　前　言

高粘結預應力螺旋肋鋼絲是預應力混凝土用鋼絲的高效新品種，其強度高、塑性好、錨固能力強，主要用于民用建筑構件中超長、超薄預制構件，如鐵路軌枕、電桿、水泥管、大型屋面板等水泥制品的配筋。鋼絲表面凸起的螺旋肋，沿鋼絲的軸心均勻布置，同鋼絲成為一體，具有抗拉強度高，韌性指標良好，鐓頭、錨固性能良好，施工方便等優點。高粘結預應力螺旋鋼絲不僅具備光面預應力鋼絲抗拉強度高和刻痕預應力鋼絲與混凝土包裹力大的優點，而且可以大量節約材料，降低成本，同時操作方便。為了實現客戶個性化需求，在滿足成品鋼絲各項性能指標的前提下，實現高速拉拔不斷絲，河鋼宣鋼對成分和生產工藝進行了分析，成功開發出盤條70-1和70-2用于制造預應力混凝土用螺旋肋鋼絲。

2　化學成分要求和工藝路線

依據終端用戶加工方法，結合河鋼宣鋼設備及實際控制情況，制定了Ф8.0 mm螺旋肋鋼絲用盤條70-1和70-2的化學成分內控標準，見表1。

表1　鋼絲用盤條70-1和70-2化學成分 %

螺旋肋鋼絲用盤條70-1和70-2的質量和性能主要取決于鋼的純凈度、連鑄坯的質量［1］。結合裝備水平和實際控制情況，確定如下工藝路線：鐵水KR脫硫預處理→150 t頂底復吹轉爐→180 tLF精煉爐→150 mm×150 mm連鑄機澆鑄（結晶器電磁攪拌+凝固末端電磁攪拌）→雙蓄熱步進式加熱爐加熱→粗、中軋→預精軋→預水冷→高速精軋→水冷→夾送、吐絲→斯太爾摩控溫散卷冷卻→集卷→打包入庫。

3　技術控制要點及產品質量

3.1　煉鋼工藝

河鋼宣鋼二鋼軋廠150 t爐區進行轉爐“造雙渣、高拉碳”冶煉技術的試驗，轉爐放鋼碳含量達到0.30%以上。

精煉工序。1）提高精煉鋼水成分內控達標率。在精煉過程中，保證鋼水成分達到內控要求，減少精煉大量補料，影響成分均勻，縮短上電時間，減少鋼水吸氣。2）合理控制精煉渣堿度。原來的精煉渣系主要是高堿度渣，具有較高的脫硫效率，但鋼中不變形Al2O3較多，易產生拉拔脆斷。隨著鐵水預脫硫與出鋼擋渣工藝的優化，鋼中w[O]、w[S]降低，所以對精煉渣系重新調整，降低精煉渣堿度，R由4.0～5.5降低到2.5～3.5，改善精煉渣流動性，提高吸附鋼種夾雜物能力。3）提高LF軟吹效果。為了保證LF軟吹效果，提高去除鋼中氧化物夾雜物的能力，采取延長軟吹時間，由原來15 min增加到20 min；規范氬氣流量，使鋼液面微微涌動，不得裸露鋼水液面，減輕精煉過程中由空氣造成的嚴重二次氧化。

連鑄工序。將過熱度控制在20～30℃，拉速在1.7 m/min。通過進行多次試驗，確定結晶器電磁攪拌分別采用電流強度240 A和頻率4 Hz，末端電磁攪拌采用電流強度300 A和頻率8 Hz的組合參數，連鑄坯的偏析缺陷得到了明顯改善。

3.2　軋制工藝

加熱爐鋼坯加熱要求。加熱爐調火溫度參數見表2。

表2　70-1和70-2鋼坯加熱爐加熱溫度 ℃

控軋控冷要求。

1）合適的軋制速度。軋制速度快，軋件變形速率高，軋件內部恢復、再結晶時間短，軋制過程中產生的畸變勢能仍保留在組織中。通過降低軋制速度，使軋制架次間靜態恢復時間和風冷前軋件靜態恢復時間均有所延長，使過冷奧氏體穩定化程度變高，也是相變開始溫度隨軋制速度降低而降低的原因。相變溫度越低，珠光體片層間距越小。為獲得大量的索氏體組織，設定成品架出口速度為65 m/s。

2）較高的吐絲溫度。吐絲溫度是控制相變開始溫度的關鍵參數。由于高碳碳素鋼過冷奧氏體分解溫度較低，吐絲溫度可設定的低一些，而低碳碳素鋼的過冷奧氏體分解溫度較高，故吐絲溫度要高一些。高碳鋼盤條軋后吐絲溫度一般控制在850～900℃。考慮到高碳鋼抗拉強度隨吐絲溫度的升高而升高，為了提高盤條的抗拉強度，生產過程中吐絲溫度控制在900～920℃。

3）合適的冷卻速度。盤條相變前冷卻速度主要通過風機的風量和運輸機的輥道速度來控制。根據理論計算，為使盤條最終組織為索氏體，將盤條相變前冷卻速度控制在15～25℃/s。考慮到宣鋼高碳鋼連鑄坯碳偏析指數最高達到1.11，為防止心部馬氏體超標，將盤條相變前冷卻速度控制在12～15℃/s。依據經驗并考慮到設備能力，將1#～9#風機開100%，其余全關（1#～4#風機風量為20×104 m3/h，5#～14#風機風量為15.47×104 m3/h）；將風冷輥道速度設定為 0.80、0.82、0.84、0.86、0.88、0.90、0.92、1.015、1.02、0.90、0.80、0.70m/s。

3.3　產品組織性能

生產的70-1盤條抗拉強度1 035～1 124 MPa，平均1 082 MPa；70-2盤條抗拉強度1 121～1 152 MPa，平均值1 138 MPa。盤條性能滿足了客戶加工不同規格和不同級別預應力螺旋肋鋼絲的要求。Φ8.0 mm規格盤條金相檢測結果見圖1，索氏體組織比例均達到80%以上，不良組織級別全部低于1級，特別適合冷拔絲加工及螺旋模具成型加工。