[發明專利]一種大規格高強度預應力鋼、制備工藝及其應用

有效

• 申請號: 202110546825.3
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113355595B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 李俊峰;許志軍;王忠偉;張志新;胡守才;林在旭;楊子江;梁玉龍;穆春平;孫殿新;付偉
• 申請（專利權）人: 天津榮程聯合鋼鐵集團有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/24;C22C38/20;C22C38/46;C22C38/42;C22C33/06;C21C7/06;C21C7/10;C21C7/064;C21D8/06
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• 代理人: 暫無信息

本申請涉及鋼鐵生產制造領域，具體公開了一種大規格高強度預應力鋼、制備工藝及其應用。所述預應力鋼的化學成分為：C：0.86?0.89 wt%、Si：0.32?0.38 wt%、Mn:0.76?0.79 wt%、Cr：0.25?0.29 wt%、V：0.040?0.050wt%、Ni：≤0.10 wt%、Cu：≤0.20 wt%、P：≤0.015 wt%、S：≤0.015 wt%、余量為Fe，達到提高預應力鋼的抗拉強度的效果。

技術領域

本申請涉及鋼鐵生產制造領域，更具體地說，它涉及一種大規格高強度預應力鋼、制備工藝及其應用。

背景技術

高強度預應力鋼絞線是金屬制品行業應用廣泛的一類產品，主要應用于鐵路、公路、跨海大橋、大型建筑、水利、礦山等領域，具有抗拉強度高、延伸率好、松弛值低、應力損失小和耐疲勞性能優良等特點。

橋梁纜索屬于預應力鋼絲鋼絞線的一種，由于工作條件和工作環境的特殊性，橋梁纜索產品性能要求高，因此對原料性能的均勻性、索氏體化程度及夾雜物級別等有一定要求，國內鋼絲鋼絞線企業生產這類產品時以前多選用進口盤條。目前我國預應力鋼絲鋼絞線用熱軋盤條的主要問題是索氏體化率不高且不均勻，導致橋梁纜索的抗拉強度低，這也是制約我們預應力鋼絲鋼絞線發展的主要因素。

發明內容

為了提高預應力鋼的抗拉強度，本申請提供一種大規格高強度預應力鋼、制備工藝及其應用。

本申請的第一個方面提供的一種大規格高強度預應力鋼，采用如下的技術方案：

一種大規格高強度預應力鋼，所述預應力鋼的化學成分為：C：0.86-0.89 wt%、Si：0.32-0.38 wt%、Mn:0.76-0.79 wt%、Cr：0.25-0.29 wt%、V：0.040-0.050 wt%、Ni：≤0.10wt%、Cu：≤0.20 wt%、P：≤0.015 wt%、S：≤0.015 wt%、余量為Fe。

通過采用上述技術方案，C是提高鋼材強度的最強有效元素，理論證明鋼中C的質量分數每提高0.01wt%，其極限抗拉強度平均提高8MPa，但是鋼材中的C增加會導致其向過共析鋼方向發展，在過冷奧氏體的冷卻轉變過程中會先析出網狀二次Fe₃C，從而降低鋼材的塑性和韌性。而對于橋梁纜索用高強鋼絲來說，先析出網狀二次Fe₃C是不允許的，因此本申請中C含量控制在0.86-0.89wt%范圍內。

Si是煉鋼過程中的脫氧劑，同時還是非碳化物的形成元素，在鋼材中主要是以固溶形式存在于α-Fe中，起到固溶強化的作用，提高橋梁纜索用鋼絲的淬透性和強度。通常Si的擴散可以抑制Fe₃C的球化，因此Si含量的提高可降低Fe₃C的球化趨勢，以提高鋼絲的抗回火軟化能力，從而緩解鋼絲在熱鍍鋅階段由于受熱導致的強度下降。而且，在高碳鋼中添加一定量的Si可以降低α-Fe片層中C原子的偏聚程度，有利于提高C原子分布的均勻性。

此外，Si含量的增加可以提高珠光體相變溫度，同時減小珠光體片層間距，提高鋼的淬透性。但是，較高的Si含量卻對鋼材的塑性和韌性不利，會使其在冷拉拔形變中的加工硬化率降低，還會導致鋼材加熱后表面的氧化皮清理困難。因此，本申請中的Si含量控制在0.32-0.38wt%。

Mn在煉鋼過程中同樣是一種有效的脫氧劑，和雜質元素S可以形成化合物MnS，起到防止鋼材熱脆的作用。Mn在α-Fe和Fe₃C中均有分布，且在Fe₃C中的含量要高于α-Fe中的。原因是在熱鍍鋅過程中由于Si強烈傾向于α-Fe中，從而迫使α-Fe中的Mn向Fe₃C遷移，而Fe₃C相中負極的Mn提高了其在熱鍍鋅過程中的穩定性，延緩了其球化速率，減少了鋼絲的強度損失；Mn的加入還可以提高鋼絲在冷拉拔加工過程中的加工硬化率，但其容易產生偏析，導致在冷拉拔加工過程中易出現斷絲現象。因此，本申請中Mn含量控制在0.76%～0.79wt%。