本發(fā)明屬于新材料領(lǐng)域；尤其涉及一種橋梁用大規(guī)格鋼拉桿用鋼35crnimo及其生產(chǎn)方法。

　　背景技術(shù)：

　　我國社會經(jīng)濟(jì)已進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展，交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展亦趨于成熟，橋梁建設(shè)從普通向大型、陸地向跨海等縱深發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)及服役環(huán)境的不斷變化，對橋梁建設(shè)用原材料提出了很高的要求。鋼拉桿作為橋梁的關(guān)鍵部件，對橋梁的運(yùn)營安全起到非常重要的作用，我國常用鋼拉桿材料主要有40cr、35-42crmo等鋼，而且鋼材規(guī)格一般不大于φ80mm。隨著橋梁結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化及大型化、服役環(huán)境的惡劣化，普通的拉桿材料規(guī)格、力學(xué)性能明顯不滿足使用要求，尤其低溫沖擊韌性達(dá)不到現(xiàn)代大型懸索橋拉桿用鋼要求。

　　所以，針對以上問題，很有必要研制開發(fā)一種大規(guī)格、且力學(xué)性能優(yōu)良的橋梁用鋼拉桿用鋼35crnimo，改善拉桿用鋼材料性能，推動我國大型橋梁建設(shè)持續(xù)健康快速發(fā)展。

　　技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

　　本發(fā)明的目的是提供了一種橋梁用大規(guī)格鋼拉桿用鋼35crnimo及其生產(chǎn)方法。

　　本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

　　本發(fā)明涉及一種橋梁用大規(guī)格鋼拉桿用鋼35crnimo，包括如下質(zhì)量百分的各組分：

　　本發(fā)明所述35crnimo鋼屬于微合金化的新型合金結(jié)構(gòu)鋼，其化學(xué)成分設(shè)計(jì)：

　　c是僅次于鐵的主要元素，直接影響鋼的強(qiáng)度、塑性、韌性等指標(biāo)，隨著含碳量的增加，鋼材的強(qiáng)度和硬度提高，而塑性和韌性降低，為保證鋼拉桿強(qiáng)度及沖擊韌性，c含量控制在0.40％以下；

　　si是煉鋼過程重要的脫氧劑和還原劑，且對鋼的強(qiáng)度有一定的影響，si含量控制在0.40％一下；

　　mn能與fe無限固溶，可提高鋼材強(qiáng)度，且對塑性指標(biāo)影響較小，mn含量按0.40％～0.70％控制；

　　p、s為鋼中的有害元素，特別是能降低鋼的沖擊韌性、耐腐蝕性，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際水平，盡量控制到最低；

　　cr是提高淬透性的元素之一，可明顯提高鋼材的硬度及耐磨性，cr含量按0.80％～1.10％控制；

　　ni能提高鋼的沖擊韌性及強(qiáng)度，為保證鋼拉桿零下40℃沖擊功要求，ni含量控制在0.40％～0.60％；

　　mo能提高鋼的淬透性，改善回火脆性，mo含量控制在0.15％～0.25％；

　　v是細(xì)化鋼材組織及晶粒的主要元素，主要以碳化物形式存在，能很好的改善屈強(qiáng)比及低溫性能，v含量控制在0.08％以下；

　　al作為主要的脫氧劑，還能起細(xì)化晶粒的作用，al含量控制在0.020％～0.040％。

　　可見上述表述，35crnimo鋼中各化學(xué)成分之間有相互協(xié)同作用，缺一不可。

　　本發(fā)明所涉及的35crnimo鋼化學(xué)成分設(shè)計(jì)見表1所示。

　　表1單位：％

　　本發(fā)明還涉及前述的橋梁用大規(guī)格鋼拉桿用鋼35crnimo的生產(chǎn)方法，包括：

　　冶煉→連鑄→保溫(紅送)→軋制→過程穿水→齒條冷卻→坑冷保溫→(精整)→探傷→檢驗(yàn)、檢查→包裝、上交。

　　上述所述冶煉的方法具體為：consteel電爐冶煉+lf+vd；

　　所述澆鑄的方法具體為：三機(jī)三流大方坯410mm×530mm連鑄，該鋼液相線溫度1498℃，連鑄過程過熱度按20～35℃控制；

　　所述保溫紅送的裝爐溫度≥550℃。

　　所述軋制的方法，具體為以下：

　　(1)連鑄坯加熱

　　連鑄坯加熱制度為：預(yù)熱段溫度≤850℃、加熱一段溫度1030～1070℃、加熱二段溫度1210～1260℃、均熱1段溫度1200～1250℃、均熱2段溫度1190～1230℃，總加熱時(shí)間控制在8～12h，高溫?cái)U(kuò)散時(shí)間≥3.5h。

　　(2)軋制產(chǎn)材

　?、?250軋機(jī)開坯尺寸240mm×240mm，8架連軋機(jī)產(chǎn)φ130mm材；

　?、诳倝嚎s比控制≥10；

　　③軋制過程穿水，穿水處理后溫降≥100℃，降低終軋溫度，得到合適的金相組織，控制鋼材屈強(qiáng)比。

　　④采用齒條冷床收集、保溫，入坑溫度≥500℃，保溫時(shí)間≥48小時(shí)；

　?、蒌摬凝R尺包裝，用圓鋼筋擰緊捆扎，逐支貼標(biāo)簽。

　　(3)鋼材外形及內(nèi)部質(zhì)量

　　生產(chǎn)的鋼材彎曲度≤3.0mm/m、不圓度不大于直徑公差的70％，按gb/t4162標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的b級質(zhì)量要求探傷。

　　用本發(fā)明方法制備得到的橋梁用大規(guī)格鋼拉桿用鋼35crnimo，具有以下性能參數(shù)：

　　(1)力學(xué)性能

　　制備得到的橋梁用大規(guī)格φ130mm鋼拉桿用鋼35crnimo鋼材取300mm長樣坯進(jìn)行整體熱處理，熱處理后兩端去掉50mm，按照gb/t2975規(guī)定在1/2半徑處取樣，測定鋼材的縱向力學(xué)性能應(yīng)滿足表2規(guī)定。

　　表2

　　(2)低倍組織

　　橋梁用大規(guī)格鋼拉桿用鋼35crnimo低倍組織中心疏松、一般疏松、錠型偏析均≤2.0級。

　　(3)高倍組織

　　橋梁用大規(guī)格鋼拉桿用鋼35crnimo軋后組織為鐵素體+珠光體；調(diào)質(zhì)處理后回火索氏體組織評級＜1.5級；帶狀組織≤2.5級。

　　(4)非金屬夾雜物

　　橋梁用大規(guī)格鋼拉桿用鋼35crnimo非金屬夾雜物檢驗(yàn)應(yīng)符合表3的規(guī)定。

　　表3

　　本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)本發(fā)明所涉及的橋梁用大規(guī)格鋼拉桿用鋼35crnimo生產(chǎn)方法的開發(fā)，填補(bǔ)了國內(nèi)大規(guī)格鋼拉桿用鋼的空白；

　　(2)采用本發(fā)明涉及的鋼35crnimo制作的鋼拉桿，對大型橋梁的安全穩(wěn)定建設(shè)、提高建設(shè)效率、降低建設(shè)成本會產(chǎn)生顯著效果，對大型橋梁建設(shè)長遠(yuǎn)發(fā)展具有重要意義。

　　附圖說明

　　圖1是本發(fā)明鋼35crnimo的低倍組織照片圖；

　　圖2是本發(fā)明鋼35crnimo的金相組織照片圖，其中(a)為軋態(tài)組織圖，(b)為調(diào)質(zhì)態(tài)組織圖。

　　圖3是本發(fā)明鋼35crnimo的帶狀組織效果圖。

　　具體實(shí)施方式

　　下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)指出的是，以下的實(shí)施實(shí)例只是對本發(fā)明的進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于以下實(shí)施例。

　　實(shí)施例

　　本實(shí)施例涉及一種橋梁用大規(guī)格鋼拉桿用鋼35crnimo的生產(chǎn)方法，包括：

　　冶煉→連鑄→保溫(紅送)→軋制→過程穿水→齒條冷卻→坑冷保溫→(精整)→探傷→檢驗(yàn)、檢查→包裝、上交。

　　(1)連鑄坯冶煉、澆鑄

　　所述冶煉采用consteel電爐+lf精煉+vd脫氣+410mm×530mm三機(jī)三流大方坯連鑄。

　　配料：采用鐵水+廢鋼，鐵合金應(yīng)經(jīng)烘烤，鎳板需退火處理，裝爐量控制50-80噸，其中鐵水占比控制60-80％，廢鋼量控制在20-40％。

　　其中，所述consteel電爐冶煉具體為：電爐渣料加入石灰500～800kg、白云石200～400kg，渣料總耗量60～80kg/t，出鋼p：≤0.015％。出鋼溫度≥1620℃，出鋼量65±3噸。出鋼過程大包渣料：石灰500±100kg、復(fù)合脫氧劑100±10kg、預(yù)熔渣250±10kg，鋁噸鋼加入量：1.5kg/t～2.0kg/t。出鋼過程大包脫氧劑及合金加入順序：al錠或鋼芯鋁→復(fù)合脫氧劑(預(yù)熔渣或電渣帽)→合金→渣料。合金在出鋼過程中加入，出鋼完成后，根據(jù)出鋼c含量及合金增碳量在大包中加入c粉增碳。

　　所述lf精煉具體為：溫度≥1520℃時(shí)入lf精煉工位，給電加熱≥20分鐘后，溫度合適、渣變白后取樣分析化學(xué)成分，根據(jù)成分分析結(jié)果，按內(nèi)控成分規(guī)定分批次加入錳鐵、硅鐵、鉻鐵、鉬鐵、鎳板、釩鐵調(diào)整成分；精煉過程氬氣控制：100～400nl/min。精煉過程al控制：入精煉時(shí)目標(biāo)al(0.030～0.050％)，如不在目標(biāo)之內(nèi)，精煉前期按0.050％目標(biāo)一次喂al。過程調(diào)渣：可適當(dāng)加如sic、c粉、al粒、石灰等進(jìn)行調(diào)渣，精煉渣目標(biāo)成分：cao：55～60％，sio2：6～10％，al2o3：22～28％，mgo≤7％。渣變白后可少量、多批次加入si－c粉、c粉進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，按1.5-2.5kg/次加入，白渣精煉時(shí)間≥40分鐘。

　　所述vd真空脫氣具體為：溫度1620℃～1640℃后入vd工位進(jìn)行真空脫氣，真空度0.5乇下保持時(shí)間≥15分鐘，脫氧操作時(shí)的氬氣控制：粗真空(＞200乇)氬氣流量50～150nl/min，極真空時(shí)氬氣流量100～200nl/min。破真空后，根據(jù)鋼液溫度進(jìn)行弱氬攪拌操作時(shí)間≥20分鐘，弱氬操作過程鋼液渣面波動150-300mm。

　　所述大方坯連鑄：真空脫氣后鋼包入lf爐工位升溫，待鋼液溫度在1568～1588℃時(shí)，吊包入連鑄機(jī)進(jìn)行連續(xù)澆注連鑄坯，電磁攪拌、冷卻參數(shù)、拉矯機(jī)參數(shù)合適，生產(chǎn)出高潔凈度及高均勻性的高品質(zhì)鋼標(biāo)準(zhǔn)要求的半成品鑄坯。

　　(2)、軋制產(chǎn)材

　　410mm×530mm連鑄坯采用步進(jìn)梁加熱爐加熱，紅送入爐溫度≥550℃，預(yù)熱段溫度≤850℃、加熱一段溫度1030～1070℃、加熱二段溫度1210～1260℃、均熱1段溫度1200～1250℃、均熱2段溫度1190～1230℃，總加熱時(shí)間控制在8～12h，高溫?cái)U(kuò)散時(shí)間≥3.5h。

　　軋制產(chǎn)材規(guī)格：φ130mm。

　　產(chǎn)材總壓縮比控制：≥10。

　　開軋溫度控制1250軋機(jī)≥1150℃，平立軋機(jī)≥950℃。

　　軋制生產(chǎn)線設(shè)置穿水裝置，軋制過程進(jìn)行穿水處理，穿水處理后溫降≥100℃，降低終軋溫度。

　　鋼材采用齒條冷床收集、保溫，入坑溫度≥500℃，保溫時(shí)間≥48小時(shí)。

　　(3)、橋梁用大規(guī)格鋼拉桿用鋼35crnimo的檢測

　　1、化學(xué)成分

　　取3樣品，進(jìn)行化學(xué)成分的檢測，其結(jié)果見表4所示。

　　表4單位％

　　2、低倍組織

　　φ130mm鋼材經(jīng)低倍組織檢驗(yàn)，中心疏松、一般疏松、錠型偏析均為1.0級，符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的≤2.0級。低倍組織照片如圖1所示。

　　3、金相組織

　　取φ130mm鋼材檢驗(yàn)金相組織，在光學(xué)顯微鏡下放大200倍、500倍分別觀察軋態(tài)組織、調(diào)質(zhì)態(tài)組織，軋態(tài)組織為珠光體+鐵素體+少量貝氏體，調(diào)質(zhì)態(tài)組織為回火索氏體，組織均勻，無異常，金相組織照片如圖2所示。

　　4、帶狀組織

　　檢驗(yàn)鋼材帶狀組織，級別為2.0級，符合標(biāo)準(zhǔn)≤2.5級規(guī)定，帶狀組織照片如圖3所示。

　　5、力學(xué)性能

　　整體熱處理制度：870℃淬火/2.5h/水冷，640回火/3h/水冷。鋼棒樣坯兩端取掉50mm，在鋼材距表面1/2半徑處取樣檢驗(yàn)力學(xué)性能，力學(xué)性能檢驗(yàn)數(shù)據(jù)見表5。

　　表5

　　6、超聲波探傷

　　鋼材出坑后100％人工超聲波探傷，質(zhì)量等級合gb/t4162a級水平。

　　綜上所述，采用本發(fā)明的方法生產(chǎn)出來的鋼材完全能夠滿足大型橋梁用大規(guī)格鋼拉桿用鋼選材要求，對大型橋梁的安全穩(wěn)定建設(shè)、提高建設(shè)效率、降低建設(shè)成本會產(chǎn)生顯著效果，對大型橋梁建設(shè)長遠(yuǎn)發(fā)展具有重要意義。