[發明專利]一種1770MPa級橋梁斜拉索鍍鋅鋼絲用盤條及其制造方法

有效

• 申請號: 200710093823.3
• 申請日: 2007-05-24
• 公開（公告）號: CN101311288A
• 公開（公告）日: 2008-11-26
• 發明（設計）人: 周金芳
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/18
• 分類號: C22C38/18;C22C38/20;C22C38/24;C22C33/04;C21C7/00;B22D11/16;B21B37/00;C21D8/06;C21D11/00
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所
• 代理人: 章鳴玉

技術領域

本發明屬于焊接材料領域，更具體地，本發明涉及橋梁纜索鍍鋅鋼絲。

背景技術

懸索橋和拉索橋是現代大跨橋梁的重要的結構形式，特別是在跨越峽谷、海灣、大江、大河等不易修筑橋墩的地方架設大跨徑的特大橋梁時，往往都選擇懸索橋和斜拉橋的橋型。

懸索橋由懸索、塔架、錨錠、吊桿、加勁梁和橋面組成，橋面荷載經加勁梁、吊桿傳給懸索，再由懸索傳至塔架和兩端的錨錠。斜拉橋由拉索、索塔、主梁、和橋面組成，橋面荷載經主梁傳給拉索、再由拉索傳到索塔。

懸索橋和斜拉橋的受力體系主要包括：①橋面體系；②支承橋面體系的纜索系統；③支承纜索系統的橋塔；④對于懸索橋，還包括固定纜索系統的錨綻。

支承橋面體系的纜索系統中的橋梁斜拉索(懸索)鍍鋅鋼絲是整個橋梁的關鍵承重部件，必須具備高強度、高動載疲勞壽命(≥200萬周次)、高韌性、高扭轉性能(≥11次)，要達到上述要求，盤條必須滿足以下幾點：第一，盤條成分設計必須合理；第二，盤條成分要均勻；第三，夾雜物級別(含量)盡可能低；第四，嚴格控制S、P、H、O、N含量及殘余元素；第五，盤條索氏體含量要高；第六，嚴格控制盤條的脫碳層深度。

Φ7.0mm?1770Mpa級橋梁斜拉索鍍鋅鋼絲用盤條，國外能生產并用于工程實例的國家只有日本，而在我國，此類盤條的生產尚為空白。

通過檢索國內外專利數據庫，用于橋梁纜索鍍鋅鋼絲用材料的化學元素主要有以下幾種，如表1所示：

表1：主要化學元素(wt％)

在中國國內橋梁工程競標過程中，日本新日鐵盤條的主要主要化學元素如表2：

表2：日本新日鐵橋梁斜拉索(懸索)鍍鋅鋼絲用盤條主要化學元素(wt％)

本發明者對日本新日鐵高碳高硅盤條的化學成份、尤其是對合金元素在鋼中的作用進行了分析。由于硅是非碳化物形成元素，主要溶于鐵素體而形成合金鐵素體而達到強化目的，但硅的石墨化傾向較大，促進滲碳體形成石墨碳而使鋼的韌塑性和疲勞強度下降，因此作為強化高碳鋼的添加元素極少應用。合金化概論普遍認為，當Si的含量超過0.6％時，其沖擊韌性就有下降趨勢。因而含硅鋼多數用于低碳低合金結構鋼和合金彈簧鋼。就合金彈簧鋼而言，美、英、法、德、日和ISO，其最高含碳量為0.55～0.65％，相當于中國60Si2MnA、日本JIS?G4801《Spring?steel》SUP7。同時，硅含量高，對高線控軋控冷工藝控制難度高，容易造成盤條內部存在馬氏體等有害組織。作為橋梁纜索鍍鋅鋼絲的鋼種選用，應以成熟的納標鋼種較為穩妥，對于含硅1.2％已超過“微合金化”添加的范疇。

為了能在確保鍍鋅鋼絲抗拉強度的前提下，確保鍍鋅鋼絲的高動載疲勞壽命(≥200萬周次)、高韌性、高扭轉性能(≥11次)，且降低成本，本發明者采用微合金化技術，通過對各合金元素在鋼中的作用分析，并改進了制造工藝，從而完成了本發明。

因此，本發明的第一個目的在于提供一種1770MPa級橋梁纜索鍍鋅鋼絲用盤條。

本發明的第二個目的在于提供這種1770MPa級橋梁纜索鍍鋅鋼絲用盤條的制造方法。

發明內容

一種1770MPa級橋梁斜拉索鍍鋅鋼絲用盤條，其特征在于，包括以下化學元素(wt％)：C：0.85-0.9，Si：0.12-0.32，Mn：0.6-0.9，P≤0.012，S≤0.002，Cr：0.1-0.25，V≤0.06，Cu≤0.05，其余為不可避免的雜質元素；所述盤條的金相組織以索氏體為主，索氏體含量≥90％；所述盤條一邊總脫碳層的深度不大于0.07mm。

各合金元素含量及其作用：鋼中的化學元素是確保材料力學性能的基本保證。本發明通過添加微量合金元素Cr、V來提高盤條的原始強度。

鉻是強碳化物形成元素，它基本上是置換滲碳體內的鐵原子而形成合金滲碳體(Fe.Cr)3C。增強了Fe和C的親和力，從而提高奧氏體的穩定性，阻止熱軋時晶粒長大，提高索氏體化形成能力。

釩也是強碳化物形成元素，與鉻具有相近的特性，釩的添加含量甚微，一般都在0.01～0.08％范圍內。但其與氮的親和力大于鋁。因而煉鋼時N與Al含量必須嚴格控制，控制不當會減少阻止晶粒長大的氮化鋁，形成實際粗晶粒，尤其共析鋼左右的含碳量，使其韌性下降。

鋼中碳元素的均勻性：對高碳鋼而言，碳在鋼中的均勻性，對材料力學性能、金相組織的均勻性至關重要，因此對鋼坯中心碳和中心碳偏析(鋼坯中心碳/鋼水熔煉碳)作如下控制：鋼坯中心碳：≤0.94％；鋼坯中心碳偏析(鋼坯中心碳/鋼水熔煉碳)，≤1.05。