預(yù)應(yīng)力螺旋肋鋼絲用盤條的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)實(shí)踐

劉鴻旭

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司 技術(shù)中心，河北 張家口075100）

1　前　言

高粘結(jié)預(yù)應(yīng)力螺旋肋鋼絲是預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲的高效新品種，其強(qiáng)度高、塑性好、錨固能力強(qiáng)，主要用于民用建筑構(gòu)件中超長(zhǎng)、超薄預(yù)制構(gòu)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(qiáng)度高，韌性指標(biāo)良好，鐓頭、錨固性能良好，施工方便等優(yōu)點(diǎn)。高粘結(jié)預(yù)應(yīng)力螺旋鋼絲不僅具備光面預(yù)應(yīng)力鋼絲抗拉強(qiáng)度高和刻痕預(yù)應(yīng)力鋼絲與混凝土包裹力大的優(yōu)點(diǎn)，而且可以大量節(jié)約材料，降低成本，同時(shí)操作方便。為了實(shí)現(xiàn)客戶個(gè)性化需求，在滿足成品鋼絲各項(xiàng)性能指標(biāo)的前提下，實(shí)現(xiàn)高速拉拔不斷絲，河鋼宣鋼對(duì)成分和生產(chǎn)工藝進(jìn)行了分析，成功開(kāi)發(fā)出盤條70-1和70-2用于制造預(yù)應(yīng)力混凝土用螺旋肋鋼絲。

2　化學(xué)成分要求和工藝路線

依據(jù)終端用戶加工方法，結(jié)合河鋼宣鋼設(shè)備及實(shí)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(xué)成分內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表1。

表1　鋼絲用盤條70-1和70-2化學(xué)成分 %

螺旋肋鋼絲用盤條70-1和70-2的質(zhì)量和性能主要取決于鋼的純凈度、連鑄坯的質(zhì)量［1］。結(jié)合裝備水平和實(shí)際控制情況，確定如下工藝路線：鐵水KR脫硫預(yù)處理→150 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→180 tLF精煉爐→150 mm×150 mm連鑄機(jī)澆鑄（結(jié)晶器電磁攪拌+凝固末端電磁攪拌）→雙蓄熱步進(jìn)式加熱爐加熱→粗、中軋→預(yù)精軋→預(yù)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(kù)。

3　技術(shù)控制要點(diǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量

3.1　煉鋼工藝

河鋼宣鋼二鋼軋廠150 t爐區(qū)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐“造雙渣、高拉碳”冶煉技術(shù)的試驗(yàn)，轉(zhuǎn)爐放鋼碳含量達(dá)到0.30%以上。

精煉工序。1）提高精煉鋼水成分內(nèi)控達(dá)標(biāo)率。在精煉過(guò)程中，保證鋼水成分達(dá)到內(nèi)控要求，減少精煉大量補(bǔ)料，影響成分均勻，縮短上電時(shí)間，減少鋼水吸氣。2）合理控制精煉渣堿度。原來(lái)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(chǎn)生拉拔脆斷。隨著鐵水預(yù)脫硫與出鋼擋渣工藝的優(yōu)化，鋼中w[O]、w[S]降低，所以對(duì)精煉渣系重新調(diào)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(dòng)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(zhǎng)軟吹時(shí)間，由原來(lái)15 min增加到20 min；規(guī)范氬氣流量，使鋼液面微微涌動(dòng)，不得裸露鋼水液面，減輕精煉過(guò)程中由空氣造成的嚴(yán)重二次氧化。

連鑄工序。將過(guò)熱度控制在20～30℃，拉速在1.7 m/min。通過(guò)進(jìn)行多次試驗(yàn)，確定結(jié)晶器電磁攪拌分別采用電流強(qiáng)度240 A和頻率4 Hz，末端電磁攪拌采用電流強(qiáng)度300 A和頻率8 Hz的組合參數(shù)，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(diào)火溫度參數(shù)見(jiàn)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(nèi)部恢復(fù)、再結(jié)晶時(shí)間短，軋制過(guò)程中產(chǎn)生的畸變勢(shì)能仍保留在組織中。通過(guò)降低軋制速度，使軋制架次間靜態(tài)恢復(fù)時(shí)間和風(fēng)冷前軋件靜態(tài)恢復(fù)時(shí)間均有所延長(zhǎng)，使過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定化程度變高，也是相變開(kāi)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(shè)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(kāi)始溫度的關(guān)鍵參數(shù)。由于高碳碳素鋼過(guò)冷奧氏體分解溫度較低，吐絲溫度可設(shè)定的低一些，而低碳碳素鋼的過(guò)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℃?？紤]到高碳鋼抗拉強(qiáng)度隨吐絲溫度的升高而升高，為了提高盤條的抗拉強(qiáng)度，生產(chǎn)過(guò)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(guò)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和運(yùn)輸機(jī)的輥道速度來(lái)控制。根據(jù)理論計(jì)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?？紤]到宣鋼高碳鋼連鑄坯碳偏析指數(shù)最高達(dá)到1.11，為防止心部馬氏體超標(biāo)，將盤條相變前冷卻速度控制在12～15℃/s。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)并考慮到設(shè)備能力，將1#～9#風(fēng)機(jī)開(kāi)100%，其余全關(guān)（1#～4#風(fēng)機(jī)風(fēng)量為20×104 m3/h，5#～14#風(fēng)機(jī)風(fēng)量為15.47×104 m3/h）；將風(fēng)冷輥道速度設(shè)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(chǎn)品組織性能

生產(chǎn)的70-1盤條抗拉強(qiáng)度1 035～1 124 MPa，平均1 082 MPa；70-2盤條抗拉強(qiáng)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(guī)格和不同級(jí)別預(yù)應(yīng)力螺旋肋鋼絲的要求。Φ8.0 mm規(guī)格盤條金相檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖1，索氏體組織比例均達(dá)到80%以上，不良組織級(jí)別全部低于1級(jí)，特別適合冷拔絲加工及螺旋模具成型加工。

圖1　盤條金相組織

4　結(jié)語(yǔ)

2014—2018年項(xiàng)目實(shí)施以來(lái)，河鋼宣鋼預(yù)應(yīng)力螺旋肋鋼絲用盤條累計(jì)生產(chǎn)4.66萬(wàn)t，產(chǎn)品質(zhì)量合格率達(dá)到100%，滿足了客戶端個(gè)性化需求。