一种1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属材料加工技术领域，具体涉及一种1080MPa级高强度耐腐蚀预应 力结构用螺纹钢筋及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 预应力结构用高强度精轧螺纹钢筋简称精轧螺纹钢筋，它具有强度高，连接、张 拉、锚固方便可靠，施工时无需进行冷拉与焊接，施工简便等优点。精轧螺纹钢广泛应用于 大型水利、工业和民用建筑的连续梁和大型框架结构，公路、铁路大中跨桥梁，核电站等预 应力混凝士结构和岩土锚固等工程。
[0003] 精轧螺纹钢筋化学成分目前国内没有统一的成分要求，各钢厂采用V、Ti、Nb微合 金强化技术进行成分控制。由于设计成分、加工设备及生产加工工艺不同，所生产预应力螺 纹钢筋表面组织为回火索氏体，心部易出现铁素体网状组织，导致表层至心部硬度变化快， 产品导致性能波动大，只能生产785MPa、830MPa、930MPa级的预应力钢筋，难以生产出力 学性能和应力松弛性能优异且具有耐腐蚀性能的1080MPa级高强度预应力螺纹钢筋。
【发明内容】
[0004] 本发明的第一目的在于提供一种1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢 筋；第二目的在于提供所述1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋的制备方法。
[0005] 本发明的第一目的是这样实现的，包含重量百分比C: 0.50~0.60wt%，Si: 1.25-1.50wt°/〇,Mn: 1. 20~1. 40wt°/〇,Cr: 0. 40~0. 60wt°/〇,Mo: 0.040-0.070wt°/〇,Ti: 0? 040~0. 070wt%，Ni: 0? 15~0. 30wt%，S:彡 0?OlOwt%，P:彡 0? 015wt%，其余为Fe及不 可避免的不纯物。
[0006] 本发明所述的1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋的制备方法，包括 铁水转炉冶炼、钢水脱氧合金化、LF炉精炼、VD真空精炼、钢水浇铸、钢坯加热、钢坯控轧控 冷、钢材后处理步骤，具体包括： A铁水转炉冶炼：按1060kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的低硫磷铁水：C4. 5~5.Owt%,Si0. 30~0. 50wt°/〇,Mn0. 25~0. 50wt°/〇,P0. 060-0. 090wt°/〇,S^ 0. 015wt°/〇, 其余为Fe及不可避免的不纯物；按45kg/t钢的量，向LD转炉加入下列质量比的精 废钢：C0? 17~0. 25wt%、Si0? 30~0. 55wt%、Mn1. 15~1. 50wt%、P0? 020~0. 040wt%、S 0. 015~0. 030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1. 30~2. 80kg/t钢的量，向LD转炉加 入下列质量比的镍铁合金：Ni99. 3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；低硫磷铁水、精废 钢、镍铁加入LD转炉后，进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰 加入量为45~55kg/t钢，白云石加入量为10~20kg/t钢，菱镁球加入量为5. 0~7. 0kg/t钢， 控制终点碳含量多〇. 12wt%，出钢温度为1625~1645°C;出钢前向钢包底部加入活性石灰和 精炼渣进行渣洗，石灰加入量为3. 0kg/t钢，精炼渣加入量为1. 0kg/t钢，出钢过程采用全 程底吹氩工艺，氩气流量控制为30~50NL/min。
[0007]B钢水脱氧合金化:A步骤钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/5时，依次向钢包 中加入下列物质：按20. 10~24. 20kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si73. 5wt%，其 余为Fe及不可避免的不纯物；按15. 50~18. 50kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳猛 铁合金：Mn75. 8wt%，C7. 2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按6. 70~10. 30kg/t钢 的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr57. 5wt%，C7.6wt%，其余为Fe及不可避免的不 纯物；按〇? 50~0? 95kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁合金：Mo72. 5wt%，Si1. 5wt%， 其余为Fe及不可避免的不纯物；按2. 60~3. 30kg/tw的量，加入下列质量比的增碳剂：C 92.35wt%，S0.085wt%，灰份4.15wt%，挥发份1.64wt%，水份0.75wt%，其余为不可避免的 不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金及增碳剂；出钢完毕后，将钢水吊送至精炼 工位进行LF炉精炼处理及VD真空精炼处理。
[0008]C钢水LF炉精炼：将B步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好底吹氩气带，开 启氩气采用小氩量（10~20NL/min)吹氩2分钟，使钢液面呈懦动状；之后下电极采用档位 6~8档化渣，通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样，加入石灰3. 0~ 5.Okg/t钢、电石0. 4~0. 8kg/t钢、错丸0. 2~0. 6kg/t钢进行调澄，控制钢水氧含量 彡0? 0005wt%，按1. 60~2. 90kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti31. 5wt%，其余为 Fe及不可避免的不纯物；下电极将钢水温度加热至1570~1590°C，然后加入石英砂180~ 250kg，下电极将石英砂化透，渣子碱度按0. 8~1. 2控制；与此同时，根据钢样检验结果，补 加合金同步调整钢水成份；渣子化好、成份调整完毕后，将钢水温度加热至1600~1610°C 进行软吹氩处理，采用流量为20~30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩5分钟。
[0009]D钢水VD炉真空精炼：将C步骤软吹氩完毕后的钢水吊入VD炉真空罐内，接通吹 氩管，合上真空罐盖，进行预抽真空7分钟；真空抽至67Pa时，开始进行真空脱气处理，同 时进行底吹氩处理，流量控制为70~90NL/min，时间控制为15分钟；之后关闭真空主阀、 复压、提升罐盖，对钢水取样、定碳、定氧、定氢；之后将钢水进行软吹氩处理，采用流量为 20~30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩5分钟；之后对钢水喂入硅钙线进行变性处理，喂 入具有下列质量比的硅钙线：Si56. 5wt%、Ca29. 5wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物， 喂线速度为3.Om/s，喂线量100m;之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1. 0kg/t钢，然后将 钢水吊至浇铸工位。
[0010]E钢水浇铸：在中间包钢水温度为1485~1495°C，拉速为1. 7~1. 9m/min，结晶器冷 却水流量为115~125m3/h，二冷比水量为0. 8~1. 0L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、 运行频率为2. 5HZ的条件下，将D步骤的钢水浇铸成断面150_X150_的钢坯，铸坯定尺 长度为11.8m。
[0011] F钢坯加热：将E步骤所得钢坯热送至加热炉，钢坯入炉温度500~600°C，加热炉 预热段炉温820~950°C，以4~5°C/min的速度缓慢升温至780°C;之后以10°C/min的速 度快速升温至880°C，随后进入温度为1040~1160°C的强加热段，以8°C/min将钢坯加热 至1040°C;之后钢坯进入1180~1220°C的均热段均热，均热时间为25~30min，钢坯均热至 1100~1120°C后出炉轧制。
[0012] G钢坯控轧控冷：将E步骤制备得到的钢坯送入棒材轧机轧制，以0. 4~0. 6m/s速 度对钢坯进行第一、二道次粗轧除鳞预冷，粗轧除鳞预冷后钢坯以1040°C温度进入后四道 次粗轧，乳制速度0. 76~2. 25m/s，粗轧共轧制6个道次，乳制时间20s;再以2. 74~5. 12m/s的轧制速度进进行中轧，乳制8个道次，乳制时间20~22s;之后通过水槽预冷，将钢从 1020~1050°C预冷至1000~1020°C，以6. 8~14. 2m/s的轧制速度进行精轧，乳制2~4个道次， 轧制时间32~36s，精轧后温度控制为890~940°C。
[0013]H钢材后处理：将G步骤轧制得到的精轧钢材，在水量360~480m3/h、冷却水压力 1. 4~1. 8MPa的冷却槽中快速冷却，快速冷却时间1. 5~2.Is。冷却后由辊道快速送给至冷 床，使钢上冷床的温度为480~520°C，上冷床后钢筋空冷，冷却至350~380°C进行剪切、收 集、打拥，成拥钢筋在钢槽中堆放，使用间易保温罩于340~360C保温24小时后，将钢吊出 保温罩外，自然冷却至室温，即获得一种1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋， 该钢筋的化学成分为：C: 0? 50~0. 60wt%，Si: 1. 25~1. 50wt%，Mn: 1. 20~1. 40wt%，，Cr: 0. 40~0. 60wt°/〇,Mo: 0.040-0.070wt%,Ti: 0.040-0.070wt%,Ni: 0.15-0.30wt%,S: <0.OlOwt%，P: <0. 015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，其工艺力学性能见表1所 不〇
[0014] 表1 1080MPa级高强度耐腐蚀预应力结构用螺纹钢筋工艺力学性能
【主权项】
1. 一种IOSOMPa级高强度耐腐蚀预应