PC鋼棒用鋼的試驗(yàn)和開(kāi)發(fā)_圖文

1、收稿日期:2007204204作者簡(jiǎn)介:劉輝杰(19622,男,江西新余人,高級(jí)工程師,從事煉鋼生產(chǎn)技術(shù)管理工作。文章編號(hào):100622777(20070520012204PC 鋼棒用鋼的試驗(yàn)和開(kāi)發(fā)劉輝杰,肖蓉(新余鋼鐵有限責(zé)任公司,江西新余338001摘要:通過(guò)對(duì)PC 鋼棒的生產(chǎn)工藝分析與研究,合理設(shè)計(jì)其牌號(hào),找到控制PC 鋼棒產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量的主要因素,開(kāi)辟了含A s 鐵水冶煉PC 鋼棒鋼的范例。關(guān)鍵詞:PC 鋼棒;試驗(yàn);開(kāi)發(fā)中圖分類(lèi)號(hào):TF762+.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: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 鋼棒用鋼主要用作經(jīng)拉拔、刻痕、調(diào)質(zhì)處理后成為預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒(the Prestressing of Con 2crete,簡(jiǎn)稱(chēng)PC 鋼棒,是一種新型高檔次預(yù)應(yīng)力鋼材,表面呈凹螺紋,具有高強(qiáng)度韌性、低松馳性,與混泥土有較好的握裹力和良好的可焊性、鐓鍛性能,具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值,它主要用于高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混泥土離心管樁(PHC 管樁、電桿、高架橋墩等。管樁鋼深埋于地下,要承受高層建筑的壓力、泥沙沉降的破斷拉力與地震的剪切力,用于橋墩要承

4、受浪潮拍擊力的沖擊,施工打樁時(shí),管樁的上部還要承受巨大的鍛頂壓力等,這些都對(duì)管樁鋼性能提出了十分苛刻的要求。目前,國(guó)內(nèi)所需管柱鋼除自產(chǎn)一部分,主要還是靠進(jìn)口。至今國(guó)內(nèi)管樁鋼的生產(chǎn)尚無(wú)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),各廠商主要采用日本J I SG3109和冶標(biāo)Y B /T111。但兩標(biāo)準(zhǔn)均未對(duì)化學(xué)成分作出具體規(guī)定,僅限定了碳、磷、硅、銅的含量。國(guó)內(nèi)廠商一般采用Si -Mn 系低合金鋼加微量貴重合金釩、鈮、鉻、硼等,如25Si M n2V,27Si M nB ,25Si Cr,其生產(chǎn)成本相應(yīng)較高,在生產(chǎn)技術(shù)的具體問(wèn)題上,各廠商又各有特點(diǎn),這給企業(yè)的研發(fā)留下了可操作的空間。1PC 鋼棒用鋼化學(xué)成分的設(shè)計(jì)根據(jù)管樁鋼的使用場(chǎng)

5、所和使用條件,參照日標(biāo)和冶標(biāo),新余鋼鐵有限責(zé)任公司(新鋼公司在研發(fā)中選取Si -Mn 系列。1.1碳含量主要考慮,碳含量不能太高,要確保焊接的焊點(diǎn)強(qiáng)度和延伸率;碳含量也不能太低,否則回火后達(dá)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到合適的強(qiáng)度,不能滿(mǎn)足高強(qiáng)度的要求。1.2硅、錳含量要考慮硅或錳對(duì)鋼性能的影響,并要考慮硅、錳相互作用對(duì)鋼性能的影響。在這方面,國(guó)內(nèi)已做了一些工作,主要方案有3種:(1Si>110%,Mn>110%;(2Si>110%,Mn<110%;(3Si

6、<110%,Mn>110%。根據(jù)新鋼公司的實(shí)際情況,研發(fā)中選擇了第(3種方案。1.3磷、硫含量磷、硫是有害元素,理想含量值是零,但這脫離現(xiàn)實(shí)。根據(jù)原料情況和裝備水平,選擇了有能力做到并優(yōu)于日標(biāo)和冶標(biāo)的磷、硫控制要求。1.4銅含量銅也是有害元素,一般的轉(zhuǎn)爐冶煉的鋼水殘余銅含量,遠(yuǎn)比日標(biāo)和冶標(biāo)的要求要低,對(duì)此遵循了兩標(biāo)準(zhǔn)。1.5砷含量砷也是有害元素,因?yàn)榈V源的原因,北方鋼廠沒(méi)有砷的問(wèn)題,日標(biāo)和冶標(biāo)也沒(méi)有提出要求。新鋼公司的高爐吃百家礦,含砷的南方礦的使用量占有一定的比例,對(duì)于高爐和轉(zhuǎn)爐砷是無(wú)法消除的元素,這就帶來(lái)了砷的困擾,所以對(duì)砷也作出了限制。綜上考慮,確定了30MnSi為管樁鋼的控

7、制成分及技術(shù)條件,并較好地處理了生產(chǎn)成本與產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系。2試制工藝2.1工藝流程鐵水(脫硫轉(zhuǎn)爐LF爐連鑄熱送冷送軋制盤(pán)條。2.2原料要求廢鋼:除符合通用條件外,嚴(yán)控鉛、錫、銅等有害元素。鐵水:硫大于等于0105%時(shí),進(jìn)行預(yù)脫硫。砷大于0105%時(shí),嚴(yán)禁冶煉本鋼種。其它原料:滿(mǎn)足通用條件。2.3冶煉要點(diǎn)(1轉(zhuǎn)爐:100t轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹,前期吹氮、后期吹氬。采用高拉碳補(bǔ)吹法,造好前期渣,提前脫磷。終點(diǎn)點(diǎn)吹次數(shù)不多于2次,確保C-T協(xié)調(diào)出鋼。新?tīng)t前10爐及補(bǔ)爐后第1爐禁止冶煉本鋼種。冶煉控制技術(shù)參數(shù)及條件見(jiàn)表1。表1冶煉控制技術(shù)參數(shù)及條件項(xiàng)目參數(shù)、條件項(xiàng)目參數(shù)、條件1.終點(diǎn)目標(biāo),% 5.擋渣塞用C0

8、105 6.復(fù)合吹煉P01015前期供氮時(shí)間,m in10S01030后攪拌強(qiáng)度,m3/m int-101052.爐渣堿度,R218313后攪拌時(shí)間,m in0153.渣層厚度mm607.出鋼時(shí)間,m in31564.擋渣帽用(2LF爐:采用精煉渣埋弧操作。采用碳化硅等脫氧劑造白渣,白渣保持時(shí)間不小于10m in。精煉結(jié)束后定氧,要求O不大于15×10-6。鋼水軟吹氬不小于10m in,確保溫度和成分均勻。2.4連鑄要點(diǎn)(1采用A l M gC質(zhì)鋼包,新鋼包前3次嚴(yán)禁使用。(2采用鎂質(zhì)中間包、鋁碳質(zhì)整體塞棒和水口,中包覆蓋劑采用Mg O質(zhì)中碳保溫劑。(3結(jié)晶器保護(hù)渣:中碳鋼專(zhuān)用保護(hù)渣

9、。(4結(jié)晶器采用電磁攪拌。(5二冷配水:采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼類(lèi)水表中150A11A l。2.5軋制(盤(pán)條要點(diǎn)(1吐絲溫度860880。(2風(fēng)機(jī):關(guān)閉。(3保溫罩:全開(kāi)。31第27卷第5期劉輝杰,等:PC鋼棒用鋼的試驗(yàn)和開(kāi)發(fā)3試驗(yàn)情況3.1第一次試煉2006年5月,第一次試煉4爐,鑄坯檢驗(yàn)量450134t(理論量,合格坯450134t,合格率100%,軋制投入原料451144t(過(guò)磅量,生產(chǎn)盤(pán)條4441012t,成材率98135%,合格率100%。(1冶煉鋼水成分見(jiàn)表2。表2冶煉終點(diǎn)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%爐號(hào)C Mn P S9-54400106011001013010219-54420109011

10、001010010159-5443010601120101501015 9-5444011001130101401015(2LF爐精煉脫硫情況見(jiàn)表3。表3LF爐脫硫情況,%爐號(hào)精煉前鋼水SLF爐精煉后S脫S率9-54400101301006531859-54420101101007361369-54430101101005541559-5444010140100750100(3連鑄。結(jié)晶器采用電磁攪拌:電流250A,頻率6Hz;結(jié)晶器采用中碳鋼專(zhuān)用保護(hù)渣,中包溫度15051520;大包鋼流采用長(zhǎng)水口氬封保護(hù)澆鑄;二冷比水量1110L/kg;連鑄拉速為212 m/m in(目標(biāo)值。(4鑄坯檢驗(yàn)情

11、況。鑄坯檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)疏松、裂紋等缺陷,鑄坯全部合格。但低倍分析第1張疑有疏松(開(kāi)澆爐,可能原因是開(kāi)澆溫度過(guò)高,該爐開(kāi)澆溫度高出工藝溫度17。低倍照片見(jiàn)圖1。圖1鑄坯檢驗(yàn)低倍照片疑有疏松狀的現(xiàn)象經(jīng)軋制后消除,但在生產(chǎn)該鋼種時(shí)應(yīng)盡量避免中包溫度過(guò)高的現(xiàn)象。(5成分偏析情況取樣點(diǎn)及編號(hào)見(jiàn)圖2。圖2取樣點(diǎn)布置13個(gè)點(diǎn)取樣點(diǎn)碳、硫、磷含量見(jiàn)表4。表4取樣點(diǎn)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%序號(hào)C S PA101290101001016A201320101001015A301320100901018A401310101001016A501290100901016A601310101001016A70130010120101

12、6B101310101001014B201320101001017B301300100901015B501300100901015B601320100901016B701300101001015表中碳、硫最大與最小值偏差均為3個(gè),磷偏析為4個(gè)。3.2第二次試生產(chǎn)2006年6月,進(jìn)行了第二次試生產(chǎn),共試產(chǎn)54爐,生產(chǎn)鑄坯6175173t。試煉遵循了第一次的方式,但更嚴(yán)格地執(zhí)行了溫度制度,確保澆鑄溫度控制在工藝規(guī)定內(nèi),該批鑄坯表面質(zhì)量良好。試產(chǎn)中,有2爐磷超出內(nèi)控要求,但均低于日標(biāo)和冶標(biāo)要求,符合內(nèi)部利用品條件,故將這2爐鋼作41江西冶金2007年10月為利用品往下流轉(zhuǎn),專(zhuān)門(mén)標(biāo)識(shí)、專(zhuān)門(mén)建帳、全程跟

13、蹤直至用戶(hù)。另外,還有2爐砷含量踩線,即正好符合內(nèi)控要求。這說(shuō)明,砷的問(wèn)題的確存在。3.3用戶(hù)使用情況及反饋意見(jiàn)浙江等用戶(hù)使用新鋼公司生產(chǎn)的30MnSi管樁鋼盤(pán)條,加工成PC鋼棒產(chǎn)品,生產(chǎn)過(guò)程順利,產(chǎn)品力學(xué)性能全部達(dá)到有關(guān)要求,2爐P超內(nèi)控的爐次,也完全達(dá)到有關(guān)要求。用戶(hù)認(rèn)為,新鋼公司生產(chǎn)的30MnSi管樁盤(pán)條,性能穩(wěn)定,完全滿(mǎn)足相關(guān)要求,具備批量供貨條件。4改進(jìn)措施(1根據(jù)兩次試煉的產(chǎn)品情況及新鋼公司高爐原料結(jié)構(gòu),考慮磷、砷在化學(xué)周期表中同屬一族,其特性有相似之處,所以一并考慮,當(dāng)鐵水含砷偏高可能危及性能時(shí),追求終點(diǎn)磷的更低化,通過(guò)降磷來(lái)消除減輕砷的影響。(2補(bǔ)充時(shí)效試驗(yàn),一是在新鋼公司進(jìn)行,二是在用戶(hù)進(jìn)行,選擇其一。5效果和結(jié)論(1PC鋼棒用鋼試驗(yàn)、開(kāi)發(fā)成功,并具備批量生產(chǎn)條件,標(biāo)志著其冶煉、連鑄以及軋制工藝是成熟的。(2拓展了含砷礦的用途,開(kāi)辟了含砷鐵水成功冶煉管樁鋼的范例。(3PC鋼棒用鋼開(kāi)發(fā)成功,取得了實(shí)質(zhì)性效果,目前噸材增效110元左右,截止2006年底,已銷(xiāo)售30MnSi管樁鋼盤(pán)條近6萬(wàn)余t。隨著時(shí)間的推移,產(chǎn)品知名度的不斷提升,有理由相信,其效益會(huì)更加豐厚。(上接第11頁(yè)表4布袋除塵器運(yùn)行主要指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)爐頂壓力,kPa正常85150煤氣前后差壓,kPa115410荒煤氣溫度,正常:80300;短時(shí):365;最低:60凈煤氣含塵量,mg/m3515