專利名稱：抗拉強(qiáng)度≥2000MPa的橋梁纜索用線材及生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及線材及其生產(chǎn)方法，具體地屬于橋梁纜索用線材及其生產(chǎn)方法，確切地為抗拉強(qiáng)度彡2000MPa的橋梁纜索用線材及生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
目前，在橋梁纜索用線材的生產(chǎn)，就抗拉強(qiáng)度在1200MPa至1900MPa以內(nèi)的，存在的不足是抗拉強(qiáng)度波動(dòng)大，不穩(wěn)定，特別是在夏季，受環(huán)境溫度的影響，在高線軋制粗規(guī)格的線材時(shí)，斯太爾摩線的冷卻能力不足，這種現(xiàn)象表現(xiàn)的則更為突出。然而就目前市場(chǎng)來(lái)講，根據(jù)橋梁的發(fā)展，需要2000MPa以上的橋梁纜索用線材，所以，生產(chǎn)起來(lái)難度就更大，性能更難以保證。
在所查公開發(fā)表的文獻(xiàn)中，有關(guān)于橋索鋼線材的報(bào)道中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朇N201110103180. 2的專利文獻(xiàn)，其公開了《一種1670MPa級(jí)橋梁纜索鍍鋅鋼絲用盤條及制備方法》，其采用的是小方坯連鑄一高線軋制的工藝。其雖然組分及含量可以確保盤條的強(qiáng)度大于1200MPa，但是無(wú)法使橋索鋼線材的強(qiáng)度達(dá)到2000MPa。另外，根據(jù)寶鋼和武鋼的試驗(yàn)結(jié)果，其生產(chǎn)工藝很難保證橋索鋼線材的強(qiáng)度性能的穩(wěn)定。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朇N201210132587.2:的專利文獻(xiàn)，其公開了《一種1860MPa級(jí)橋梁纜索鍍鋅鋼絲用盤條及其制造方法》，其軋制工藝采用較高的軋制溫度，會(huì)降低線材中的索氏體比率，不利于線材抗拉強(qiáng)度的提高。其雖然組分及含量可以確保盤條的強(qiáng)度大于1200MPa，但是無(wú)法使橋索用鋼絲的強(qiáng)度達(dá)到2000MPa。另外，其工藝存在的不足1)澆鑄過(guò)程中由于采用氬氣保護(hù)，沒有明確其它的控制工藝，坯料心部碳偏析低于I. 08。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朇N201010291415. O的專利文獻(xiàn)，其公開了《一種高強(qiáng)度高碳鋼盤條及其生產(chǎn)方法.》，其是生產(chǎn)的直徑為5. 5^8. Omm的鋼絲，其僅僅是含碳、錳元素的鋼，其成分決定了要想得到高強(qiáng)度的線材，只能通過(guò)鑄坯的較大減面率，生產(chǎn)直徑小于8. Omm的線材。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朇N200710093823. 3的專利文獻(xiàn)，其公開了《一種1770MPa級(jí)橋梁斜拉索鍍鋅鋼絲用盤條及其制造方法.》，該發(fā)明對(duì)于1860MPa級(jí)橋梁纜索鍍鋅鋼絲用盤條而言，雖然組分及含量可以確保盤條的強(qiáng)度大于1200MPa，但是無(wú)法使鋼絲的強(qiáng)度達(dá)到2000MPa。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服目前不能滿足市場(chǎng)要求的抗拉強(qiáng)度大于2000MPa的橋梁纜索用線材的需求，且強(qiáng)度性能不穩(wěn)定的不足，提供一種成分簡(jiǎn)單、橋梁纜索用鋼絲的抗拉強(qiáng)度大于2000MPa且穩(wěn)定，扭轉(zhuǎn)值達(dá)到> 15次，在冷拉拔過(guò)程中不產(chǎn)生斷絲現(xiàn)象的橋梁纜索用線材及生產(chǎn)方法。實(shí)現(xiàn)上述目的的措施
抗拉強(qiáng)度彡2000MPa的橋梁纜索用線材，其組分及重量百分比含量為C :0. 95 I.2%, Si 0. 1% O. 48%, Mn :0. 6 I. 0%, Cr :0. I O. 5%, V :0. 01 O. 05%, Cu ( O. 05%,Al 0. 05 O. 15%, N 0. 01 O. 03%, P 彡 O. 025%, S 彡 O. 015%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。生產(chǎn)抗拉強(qiáng)度> 2000MPa的橋梁纜索用線材的方法，其步驟
O冶煉并連鑄成坯，控制鑄坯的斷面尺寸至少為300x400_ ;控制中間包過(guò)熱度不超過(guò)20°C ;控制拉還速度在O. 3 O. 6m/min ;控制鑄還輕壓下后的斷面減面率不大于8. 0% ；
2)對(duì)鑄坯進(jìn)行加熱，控制均熱溫度在1250 1500°C，控制在爐時(shí)間不低于300min；
3)進(jìn)行軋制，控制開軋溫度不低于120(TC;開軋成斷面尺寸不大于250X250mm的方
坯；
4)進(jìn)行再次加熱，控制均熱溫度不高于1050°C，均熱時(shí)間100 200min ；
5)進(jìn)行高速軋制，控制粗軋開軋溫度在900 980°C，控制精軋開軋溫度不高于850°C;
6)進(jìn)行吐絲，控制吐絲溫度不低于920°C；
7)風(fēng)冷至室溫，控制風(fēng)冷線輥道速度極差在I.05 I. 12，控制冷卻速度在5 15°C /
S ；
8)待用。本發(fā)明的一種橋梁纜索用高碳鋼線材中各合金成份的作用機(jī)理如下
本發(fā)明的碳(C)含量為O. 95^1. 20%，碳是鋼中最重要的組成元素，含碳量直接決定其強(qiáng)度和塑性。在冷拉狀態(tài)下，抗拉強(qiáng)度隨含碳量的增加而不斷提高，塑性隨碳含量的的增加而降低。本發(fā)明的硅(Si)含量為O. 10% O. 48%，硅也是作為一種脫氧劑，以硅鐵形式加入鋼中，能消除FeO夾雜的不良影響，對(duì)鋼材起著均勻致密的作用。硅含量的上升，能明顯提高鋼絲的彈性極限，但也會(huì)使塑性、韌性和延展性能明顯降低。當(dāng)硅以硅酸鹽形式出現(xiàn)在鋼中時(shí)，則對(duì)拉拔不利，使拉絲模容易磨損，或形成夾雜物而造成鋼絲斷裂，同時(shí)有抗酸洗傾向，對(duì)酸洗也不利。本發(fā)明的錳(Mn)含量為O. 60% I. 0%，它是煉鋼的良好脫氧劑，冶煉反應(yīng)中生成的硫化猛、氧化猛對(duì)線材的冷拉性能不產(chǎn)生有害影響，猛和硫化合生成MnS還能減輕硫的有害作用。錳還能增加珠光體相對(duì)量，并使珠光體變細(xì)。所以錳含量增加會(huì)使鋼絲的強(qiáng)度和硬度提高，屈服極限和斷面收縮率也有所增加。錳大部分溶于鐵素體中，形成置換固溶體，并使鐵素體碳化。錳能增大奧氏體的穩(wěn)定性，降低鋼的臨界轉(zhuǎn)變溫度。而且錳還能增加鋼的過(guò)熱敏感性，使熱處理時(shí)晶粒容易長(zhǎng)大，影響沖擊韌性。本發(fā)明的磷(P)含量彡O. 025%、硫(S)含量彡O. 015%。磷在鋼中具有容易造成偏析、惡化焊接性能、顯著降低鋼的低溫沖擊韌性、提高脆性轉(zhuǎn)變溫度等不利影響。硫易與錳結(jié)合生成MnS夾雜，硫還影響鋼的低溫沖擊韌性。因此，本發(fā)明應(yīng)盡量減少磷、硫元素對(duì)鋼性能的不利影響，通過(guò)對(duì)鐵水進(jìn)行深脫硫預(yù)處理、真空處理等手段，控制磷、硫含量，從而減輕其不利影響。本發(fā)明選擇鉻(Cr)含量O. I O. 5%。鉻能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，還能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性。本發(fā)明選擇釩(V)含量O. 01 O. 05%。釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑。鋼中的釩可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。其在500°C 700°C溫度回火時(shí)，以VC和VN微小質(zhì)點(diǎn)析出，可起沉淀強(qiáng)化的作用。本發(fā)明的鋁(Al)含量O. 05、. 15%，鋁是一種有效的還原劑。鋼中的鋁可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。釩與氮形成的碳化物，以Al N微小質(zhì)點(diǎn)析出，可起沉淀強(qiáng)化的作用。本發(fā)明的氮(N)含量O. 0Γ0. 03%，在590°C時(shí)，氮在鐵素體中的溶解度最大約為
O.1%，隨后在室溫和稍高溫度下，氮逐漸以Fe4NB式析出，使鋼的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性降低。另外，鋼水[N]升高，加劇了氮化釩、氮化鋁的析出。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用連鑄大方坯即截面尺寸為300x400mm，開軋成小方坯，再送高線軋制的工藝，從而獲使橋索用鋼繩線材的金相組織及性能均勻，晶粒得到更好的細(xì)化；在高線軋制過(guò)程中，由于采用了控制軋制溫度、大風(fēng)量的快速冷卻工藝，從而 使最終橋索用鋼絲的抗拉強(qiáng)度> 2000MPa且穩(wěn)定，扭轉(zhuǎn)值達(dá)到> 15次，在冷拉拔過(guò)程中，沒有因鋼絲質(zhì)量問(wèn)題而產(chǎn)生斷絲現(xiàn)象。


圖I為本發(fā)明橋索鋼線材的金相組織圖 圖2為本發(fā)明橋索鋼線材的珠光體的片層圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明予以詳細(xì)描述
表I為本發(fā)明各實(shí)施例的取值列表；
表2為本發(fā)明各實(shí)施例的主要工藝參數(shù)列表；
表3為本發(fā)明各實(shí)施例性能監(jiān)測(cè)情況列表。本發(fā)明各實(shí)施例按照以下步驟生產(chǎn)
其步驟
O冶煉并連鑄成坯，控制鑄坯的斷面尺寸至少為300x400_ ;控制中間包過(guò)熱度不超過(guò)20°C ;控制拉還速度在O. 3 O. 6m/min ;控制鑄還輕壓下后的斷面減面率不大于8. 0% ；
2)對(duì)鑄坯進(jìn)行加熱，控制均熱溫度在1250 1500°C，控制在爐時(shí)間不低于300min；
3)進(jìn)行軋制，控制開軋溫度不低于120(TC;開軋成斷面尺寸不大于250X250mm的方
坯；
4)進(jìn)行再次加熱，控制均熱溫度不高于1050°C，均熱時(shí)間100 200min ；
5)進(jìn)行高速軋制，控制粗軋開軋溫度在900 980°C，控制精軋開軋溫度不高于850°C;
6)進(jìn)行吐絲，控制吐絲溫度不低于920°C；
7)風(fēng)冷至室溫，控制風(fēng)冷線輥道速度極差在I.05 I. 12，控制冷卻速度在5 15°C /
S ；
8)待用。表I 本發(fā)明鋼各實(shí)施例的化學(xué)成分wt%
Ic Isi [Mn Ip Is [Cr Iai In Iv [Cu O. 95 οΤΤθ" O. 8 Γ Τ O. 012 ~ O. 098 O. 019 O. 05 O. 032 O. 975 07Τ~ O. 9 Γ Γ O. 010 072 O. 148 O. 023 O. 02 O. 02~ |θ. 99 |θ. 27 |θ. 6 |θ· 008 |θ· 005 |θ· 3丨0· 13 |θ· 021 |θ· 04 |θ· 01權(quán)利要求
1.抗拉強(qiáng)度≥2000MPa的橋梁纜索用線材，其組分及重量百分比含量為C:0. 95 I. 2%, Si :0. 1% O. 48%, Mn :0. 6 I. 0%, Cr :0. I O. 5%, V :0. 01 O. 05%, Cu ( O. 05%,Al 0. 05 O. 15%, N 0. 01 O. 03%, P≤ O. 025%, S ≤ O. 015%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。
2.生產(chǎn)權(quán)利要求I所述的抗拉強(qiáng)度≥2000MPa的橋梁纜索用線材的方法，其步驟 O冶煉并連鑄成坯，控制鑄坯的斷面尺寸至少為300x400_ ;控制中間包過(guò)熱度不超過(guò)20°C ;控制拉還速度在O. 3 O. 6m/min ;控制鑄還輕壓下后的斷面減面率不大于8. 0% ； 2)對(duì)鑄坯進(jìn)行加熱，控制均熱溫度在1250 1500°C，控制在爐時(shí)間不低于300min； 3)進(jìn)行軋制，控制開軋溫度不低于120(TC;開軋成斷面尺寸不大于250X250mm的方坯； 4)進(jìn)行再次加熱，控制均熱溫度不高于1050°C，均熱時(shí)間100 200min ； 5)進(jìn)行高速軋制，控制粗軋開軋溫度在900 980°C，控制精軋開軋溫度不高于850°C; 6)進(jìn)行吐絲，控制吐絲溫度不低于920°C； 7)風(fēng)冷至室溫，控制風(fēng)冷線輥道速度極差在I.05 I. 12，控制冷卻速度在5 15°C /S ； 8)待用。
全文摘要
抗拉強(qiáng)度≥2000MPa的橋梁纜索用線材及方法，其組分及重量百分比含量為C0.95～1.2%，Si0.1%～0.48%，Mn0.6～1.0%，Cr0.1～0.5%，V0.01～0.05%，Cu≤0.05%，Al0.05～0.15%，N0.01～0.03%，P≤0.025%，S≤0.015%；其生產(chǎn)步驟冶煉并連鑄成坯；對(duì)鑄坯進(jìn)行加熱；軋制；再次加熱；高速軋制；吐絲；風(fēng)冷至室溫；待用。本發(fā)明由于采用連鑄大方坯，開軋成小方坯，再送高線軋制，從而使橋梁纜索用線材的金相組織等均勻，晶粒得到更好的細(xì)化；且由于采用了大風(fēng)量的快速冷卻等工藝，從而使最終橋索用鋼絲的抗拉強(qiáng)度≥2000MPa且穩(wěn)定，扭轉(zhuǎn)值達(dá)到≥15次，冷拉拔中未因鋼絲質(zhì)量問(wèn)題而產(chǎn)生斷絲現(xiàn)象。
文檔編號(hào)B21C37/04GK102936688SQ20121047312
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者蔣躍東, 羅德信, 吳杰, 夏艷花, 盛光興, 石磊, 邱俊 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司