PC钢棒用钢的试验和开发_图文

1、收稿日期:2007204204作者简介:刘辉杰(19622,男,江西新余人,高级工程师,从事炼钢生产技术管理工作。文章编号:100622777(20070520012204PC 钢棒用钢的试验和开发刘辉杰,肖蓉(新余钢铁有限责任公司,江西新余338001摘要:通过对PC 钢棒的生产工艺分析与研究,合理设计其牌号,找到控制PC 钢棒产品实物质量的主要因素,开辟了含A s 铁水冶炼PC 钢棒钢的范例。关键词:PC 钢棒;试验;开发中图分类号:TF762+.3文献标识码:ATest and D evelop m en t of PC Steel BarL I U Hui 2jie,X I A O R

2、ong(Xinyu Ir on and Steel Co .,L td .,J iangxi Xinyu 338001,China Abstract:The reas onable steel grade has been designed and the main fact ors which contr ol the quality of PC steel bar havebeen found after the analysis and study of p r oducti on p r ocess .The exa mp le f or s melting PC bar steel

3、by using hot ir on with A s is set up.Key W ords:PC steel bar;test;devel opment PC 钢棒用钢主要用作经拉拔、刻痕、调质处理后成为预应力混凝土用钢棒(the Prestressing of Con 2crete,简称PC 钢棒,是一种新型高档次预应力钢材,表面呈凹螺纹,具有高强度韧性、低松驰性,与混泥土有较好的握裹力和良好的可焊性、镦锻性能,具有广泛的应用价值,它主要用于高强度预应力混泥土离心管桩(PHC 管桩、电杆、高架桥墩等。管桩钢深埋于地下,要承受高层建筑的压力、泥沙沉降的破断拉力与地震的剪切力,用于桥墩要承

4、受浪潮拍击力的冲击,施工打桩时,管桩的上部还要承受巨大的锻顶压力等,这些都对管桩钢性能提出了十分苛刻的要求。目前,国内所需管柱钢除自产一部分,主要还是靠进口。至今国内管桩钢的生产尚无国家标准,各厂商主要采用日本J I SG3109和冶标Y B /T111。但两标准均未对化学成分作出具体规定,仅限定了碳、磷、硅、铜的含量。国内厂商一般采用Si -Mn 系低合金钢加微量贵重合金钒、铌、铬、硼等,如25Si M n2V,27Si M nB ,25Si Cr,其生产成本相应较高,在生产技术的具体问题上,各厂商又各有特点,这给企业的研发留下了可操作的空间。1PC 钢棒用钢化学成分的设计根据管桩钢的使用场

5、所和使用条件,参照日标和冶标,新余钢铁有限责任公司(新钢公司在研发中选取Si -Mn 系列。1.1碳含量主要考虑,碳含量不能太高,要确保焊接的焊点强度和延伸率;碳含量也不能太低,否则回火后达不第27卷第5期2007年10月江西冶金J I A NGX I M ET ALLURGY Vol .27,No .5Oct ober 2007到合适的强度,不能满足高强度的要求。1.2硅、锰含量要考虑硅或锰对钢性能的影响,并要考虑硅、锰相互作用对钢性能的影响。在这方面,国内已做了一些工作,主要方案有3种:(1Si>110%,Mn>110%;(2Si>110%,Mn<110%;(3Si

6、<110%,Mn>110%。根据新钢公司的实际情况,研发中选择了第(3种方案。1.3磷、硫含量磷、硫是有害元素,理想含量值是零,但这脱离现实。根据原料情况和装备水平,选择了有能力做到并优于日标和冶标的磷、硫控制要求。1.4铜含量铜也是有害元素,一般的转炉冶炼的钢水残余铜含量,远比日标和冶标的要求要低,对此遵循了两标准。1.5砷含量砷也是有害元素,因为矿源的原因,北方钢厂没有砷的问题,日标和冶标也没有提出要求。新钢公司的高炉吃百家矿,含砷的南方矿的使用量占有一定的比例,对于高炉和转炉砷是无法消除的元素,这就带来了砷的困扰,所以对砷也作出了限制。综上考虑,确定了30MnSi为管桩钢的控

7、制成分及技术条件,并较好地处理了生产成本与产品质量的关系。2试制工艺2.1工艺流程铁水(脱硫转炉LF炉连铸热送冷送轧制盘条。2.2原料要求废钢:除符合通用条件外,严控铅、锡、铜等有害元素。铁水:硫大于等于0105%时,进行预脱硫。砷大于0105%时,严禁冶炼本钢种。其它原料:满足通用条件。2.3冶炼要点(1转炉:100t转炉顶底复吹,前期吹氮、后期吹氩。采用高拉碳补吹法,造好前期渣,提前脱磷。终点点吹次数不多于2次,确保C-T协调出钢。新炉前10炉及补炉后第1炉禁止冶炼本钢种。冶炼控制技术参数及条件见表1。表1冶炼控制技术参数及条件项目参数、条件项目参数、条件1.终点目标,% 5.挡渣塞用C0

8、105 6.复合吹炼P01015前期供氮时间,m in10S01030后搅拌强度,m3/m int-101052.炉渣碱度,R218313后搅拌时间,m in0153.渣层厚度mm607.出钢时间,m in31564.挡渣帽用(2LF炉:采用精炼渣埋弧操作。采用碳化硅等脱氧剂造白渣,白渣保持时间不小于10m in。精炼结束后定氧,要求O不大于15×10-6。钢水软吹氩不小于10m in,确保温度和成分均匀。2.4连铸要点(1采用A l M gC质钢包,新钢包前3次严禁使用。(2采用镁质中间包、铝碳质整体塞棒和水口,中包覆盖剂采用Mg O质中碳保温剂。(3结晶器保护渣:中碳钢专用保护渣

9、。(4结晶器采用电磁搅拌。(5二冷配水:采用优质碳素钢、合金钢类水表中150A11A l。2.5轧制(盘条要点(1吐丝温度860880。(2风机:关闭。(3保温罩:全开。31第27卷第5期刘辉杰,等:PC钢棒用钢的试验和开发3试验情况3.1第一次试炼2006年5月,第一次试炼4炉,铸坯检验量450134t(理论量,合格坯450134t,合格率100%,轧制投入原料451144t(过磅量,生产盘条4441012t,成材率98135%,合格率100%。(1冶炼钢水成分见表2。表2冶炼终点成分(质量分数,%炉号C Mn P S (2LF炉精炼脱硫情况见表3。表3LF炉脱硫情况,%炉号精炼前钢水SLF

10、炉精炼后S脱S率(3连铸。结晶器采用电磁搅拌:电流250A,频率6Hz;结晶器采用中碳钢专用保护渣,中包温度15051520;大包钢流采用长水口氩封保护浇铸;二冷比水量1110L/kg;连铸拉速为212 m/m in(目标值。(4铸坯检验情况。铸坯检验未发现疏松、裂纹等缺陷,铸坯全部合格。但低倍分析第1张疑有疏松(开浇炉,可能原因是开浇温度过高,该炉开浇温度高出工艺温度17。低倍照片见图1。图1铸坯检验低倍照片疑有疏松状的现象经轧制后消除,但在生产该钢种时应尽量避免中包温度过高的现象。(5成分偏析情况取样点及编号见图2。图2取样点布置13个点取样点碳、硫、磷含量见表4。表4取样点成分(质量分数

11、,%序号C S P表中碳、硫最大与最小值偏差均为3个,磷偏析为4个。3.2第二次试生产2006年6月,进行了第二次试生产,共试产54炉,生产铸坯6175173t。试炼遵循了第一次的方式,但更严格地执行了温度制度,确保浇铸温度控制在工艺规定内,该批铸坯表面质量良好。试产中,有2炉磷超出内控要求,但均低于日标和冶标要求,符合内部利用品条件,故将这2炉钢作41江西冶金2007年10月为利用品往下流转,专门标识、专门建帐、全程跟踪直至用户。另外,还有2炉砷含量踩线,即正好符合内控要求。这说明,砷的问题的确存在。3.3用户使用情况及反馈意见浙江等用户使用新钢公司生产的30MnSi管桩钢盘条,加工成PC钢

12、棒产品,生产过程顺利,产品力学性能全部达到有关要求,2炉P超内控的炉次,也完全达到有关要求。用户认为,新钢公司生产的30MnSi管桩盘条,性能稳定,完全满足相关要求,具备批量供货条件。4改进措施(1根据两次试炼的产品情况及新钢公司高炉原料结构,考虑磷、砷在化学周期表中同属一族,其特性有相似之处,所以一并考虑,当铁水含砷偏高可能危及性能时,追求终点磷的更低化,通过降磷来消除减轻砷的影响。(2补充时效试验,一是在新钢公司进行,二是在用户进行,选择其一。5效果和结论(1PC钢棒用钢试验、开发成功,并具备批量生产条件,标志着其冶炼、连铸以及轧制工艺是成熟的。(2拓展了含砷矿的用途,开辟了含砷铁水成功冶炼管桩钢的范例。(3PC钢棒用钢开发成功,取得了实质性效果,目前吨材增效110元左右,截止2006年底,已销售30MnSi管桩钢盘条近6万余t。随着时间的推移,产品知名度的不断提升,有理由相信,其效益会更加丰厚。(上接第11页表4布袋除尘器运行主要指标项目指标项目指标炉顶压力,kPa正常85150煤气前后差压,kPa115410荒煤气温度,正常:80300;短时:365;最低:60净煤气含尘量,mg/m3515半净煤气含尘量,mg/m31015滤袋