一種鉻鉬低合金預應力鋁包鋼絲的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種鉻鉬低合金預應力鋁包鋼絲的制造方法，以鉻鎳鉬合金結構鋼為坯料，所述鉻鎳鉬合金結構鋼包括以下質量百分比的各組分：碳：0.28%-0.38%，硅：0-0.35%，錳：0-0.90%，鉻：0.80%-1.50%，鎳：3.00%-4.00%，鉬：0.40%-0.60%，磷：0-0.015%，硫：0-0.015%，氫：0-2.0ppm，釩：0.10-0.20%，鈦：0-0.025%，銅：0-0.20%，鋁：0-0.05%，0-0.50%殘余元素，其余為Fe；本發明所設計的一種鉻鉬低合金預應力鋁包鋼絲的制造方法能夠大大提高鋼絲的強度與韌性，增強鋼絲耐腐蝕度、延長其使用壽命。
【專利說明】一種鉻鉬低合金預應力鋁包鋼絲的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鉻鑰低合金預應力鋁包鋼絲的制造方法。
【背景技術】
[0002]預應力鋼絲屬于雙金屬符合材料，主要用于橋梁纜索制造，現有技術中使用的往往是光滑面的預應力鋼絞線，存在嚴重的腐蝕與使用壽命短的問題。
[0003]同時，鋼材原料成分中碳和氮元素的原子活性較低，各原子形成的氣團不能與位錯形成強烈的相互作用，外界無需提供較大的應力就能開動位錯，從而使性能很不穩定，同時鋼絞線中氫含量在2.0ppm以上，鋼絞線容易產生裂紋從而誘發氫致裂紋及氫致延遲滯后裂紋。
[0004]現有技術中一般只采用單一的淬火方式，這樣就不能防止了鍛件的淬火開裂和內裂，同時碳化物不能進一步充分溶解，無法均勻擴散，從而不能避免碳化物在晶間的析出造成晶間腐蝕和點蝕超標，影響了前面冶煉后熱處理工藝產生的技術效果。

【發明內容】

[0005]本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提供一種能夠大大提高鋼絲的強度與韌性，增強鋼絲耐腐蝕度、延長其使用壽命的鉻鑰低合金預應力鋁包鋼絲的制造方法。
[0006]為了解決以上技術問 題，本發明提供一種鉻鑰低合金預應力鋁包鋼絲的制造方法，包括以下具體步驟:
步驟(1):以鉻鎳鑰合金結構鋼為坯料，鉻鎳鑰合金結構鋼包括以下質量百分比的各組分:碳:0.28%-0.38%,硅:0-0.35%,錳:0-0.90%,鉻:0.80%-1.50%,鎳:3.00%-4.00%,鑰:0.40%-0.60%,磷:0-0.015%,硫:0-0.015%,氫:0~2.0ppm,釩:0.10-0.20%,鈦:0-0.025%,銅:0-0.20%，鋁:0-0.05%, 0-0.50% 殘余元素，其余為 Fe ；
將上述坯料冶煉并精軋到需要尺寸的鋼絲坯料，冶煉溫度為800°C -850°C ；
步驟(2):對步驟(1)得到的鋼絲坯料進行擴氫熱處理；
步驟(3):對步驟(2)得到的鋼絲坯料經機械去磷設備去除熱軋氧化皮，然后依次進入清洗槽、酸洗槽及磷化設備分別進行清洗、酸洗及磷化處理，最后進入烘干設備烘干，得到預處理線材；
步驟(4):對步驟(3)中得到的預處理線材依次進行正火處理，并將正火處理后的預處理線材進入連續擠壓包覆機的一端，并從連續擠壓包覆機的另一端伸入電工鋁桿，連續擠壓包覆機擠壓電工鋁桿，并將擠壓出的鋁包覆在預處理線材的表面；
步驟(5):對步驟(4)中得到的鋁包預處理線材依次進行淬火處理與干燥處理，并層卷包裝，檢驗入庫。
[0007]本發明進一步限定的技術方案是:
進一步的，前述的鉻鑰低合金預應力鋁包鋼絲的制造方法，鉻鎳鑰合金結構鋼包括以下質量百分比的各組分M:0.28%，硅:0%，錳:0%，鉻:0.80%，鎳:3.00%，鑰:0.40%，磷:0%，硫:0%，氫:1.0ppm, fL:0.10%，鈦:0%，銅:0%，鋁:0%，0% 殘余元素，其余為 Fe。
[0008]前述的鉻鑰低合金預應力鋁包鋼絲的制造方法，鉻鎳鑰合金結構鋼包括以下質量百分比的各組分:碳:0.38%，硅:0.35%，錳:0.90%,鉻:1.50%,鎳:4.00%,鑰:0.60%,磷:
0.015%,硫:0.015%,氫:2.0ppm,釩:0.20%,鈦:0.025%,銅:0.20%,鋁:0.05%, 0-0.50% 殘余元素，其余為Fe。
[0009]前述的鉻鑰低合金預應力鋁包鋼絲的制造方法，步驟(2)中的擴氫熱處理具體包括:將步驟(1)得到的鋼絲坯料進爐加熱至880± 10°C并保溫360分鐘，空冷至300± 10°C保溫180分鐘，然后再加熱至600±15°C保溫650分鐘，爐冷至360±20°C出爐空冷。 [0010]前述的鉻鑰低合金預應力鋁包鋼絲的制造方法，步驟(4)中正火處理加熱溫度為885°C，連續擠壓包覆機在包覆過程中其膜內的溫度為480°C -500°C，壓力為70_80Mpa，包覆速度為100-160米/分鐘。
[0011]前述的鉻鑰低合金預應力鋁包鋼絲的制造方法，淬火工序具體包括:
第一冷卻工序:采用水冷以24-26°C /s的冷卻速率將預處理線材水冷至650-750°C ；第二冷卻工序:采用水冷與空冷結合，先采用水冷以1.5-30C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至420-460°C，然后空冷至290-320°C，再采用水冷以2.5-4°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至180-200°C，最后空冷至室溫。
[0012]本發明的有益效果是:
本發明以鉻鎳鑰合金結構鋼為坯料，可提高鋼的韌性、彈性、耐磨性及抗擊性能，并使鋼質緊密，并且鋼中的釩非常穩定，不易被鹽酸、硫酸所分解，加入釩后的鋼淬透性好，可使鋼件整個截面獲得均勻一致的力學性能以及可選用鋼件淬火應力小的淬火劑，以減少變形和開裂；
本發明中加入了鎳元素，可以提高剛的強度和韌性，提高鋼的淬透性，可以改變鋼的一些物理性能，并且提高鋼的抗腐蝕能力，從而可以提高C和N元素的原子活性，使各原子形成的氣團能與位錯形成強烈的相互作用，釘扎位錯，產生屈服平臺，使得需要外界提供較大的應力才能開動位錯；
本發明中的擴氫熱處理，保證坯料氫含量在2.0ppm以下的前提下，進一步降低氫的含量，防止坯料產生白點裂紋和熱處理應力誘發氫致裂紋及氫致延遲滯后裂紋；
本發明回火后采用水冷與空冷結合，依次為:水冷-空冷-水冷-空冷，這樣，通過回火后的冷卻控制，可以使碳化物進一步充分溶解，均勻擴散，避免了碳化物在晶間的析出造成晶間腐蝕和點蝕超標，保證了材料的鐵素體含量在30%左右,可以進一步使材料固溶充分，避免了熱處理方式加熱不均，固溶不均帶來的腐蝕速率超標和硬度超標，鞏固了前面冶煉后熱處理工藝產生的技術效果；
本發明在鋼絲的表面覆蓋了一層高純鋁，絞和和穩定化處理后形成成品鋼絞線，不僅具有高強度，低松弛的特點，同時大大的提高了鋼絞線的耐腐蝕性能，延長了產品的使用壽命O
【具體實施方式】
[0013]實施例1本實施例提供的一種鉻鑰低合金預應力鋁包鋼絲的制造方法，包括以下具體步驟:步驟(1):以鉻鎳鑰合金結構鋼為坯料，鉻鎳鑰合金結構鋼包括以下質量百分比的各組分-M:0.28%，硅:0%，錳:0%，鉻:0.80%,鎳:3.00%,鑰:0.40%,磷:0%，硫:0%，氫:1.0ppm,釩:0.10%，鈦:0%，銅:0%，鋁:0%，0%殘余元素，其余為Fe ；
將上述坯料冶煉并精軋到需要尺寸的鋼絲坯料，冶煉溫度為800°C ；
步驟(2):對步驟(1)得到的鋼絲坯料進行擴氫熱處理，具體包括:將步驟(1)得到的鋼絲坯料進爐加熱至870°C并保溫360分鐘，空冷至290°C保溫180分鐘，然后再加熱至585°C保溫650分鐘，爐冷至340°C出爐空冷；
步驟(3):對步驟(2)得到的鋼絲坯料經機械去磷設備去除熱軋氧化皮，然后依次進入清洗槽、酸洗槽及磷化設備分別進行清洗、酸洗及磷化處理，最后進入烘干設備烘干，得到預處理線材；
步驟(4):對步驟(3)中得到的預處理線材依次進行正火處理，并將正火處理后的預處理線材進入連續擠壓包覆機的一端，并從連續擠壓包覆機的另一端伸入電工鋁桿，連續擠壓包覆機擠壓電工鋁桿，并將擠壓出的鋁包覆在預處理線材的表面，正火處理加熱溫度為885°C，連續擠壓包覆機在包覆過程中其膜內的溫度為500°C，壓力為80Mpa，包覆速度為160米/分鐘；
步驟(5):對步驟(4)中得到的鋁包預處理線材依次進行淬火處理與干燥處理，并層卷包裝，檢驗入庫，淬火工序具體包括:
第一冷卻工序:采用水冷以24°C /s的冷卻速率將預處理線材水冷至650°C ；
第二冷卻工序:采用水冷與空冷結合，先采用水冷以1.50C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至420°C，然后空冷至290°C，再采用水冷以2.5°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至180°C，最后空冷至室溫。
[0014]第二冷卻工序:采用水冷與空冷結合，先采用水冷以1.50C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至420°C，然后空冷至290°C，再采用水冷以2.5°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至180°C，最后空冷至室溫。
[0015]實施例2
本實施例提供了一種鉻鑰低合金預應力鋁包鋼絲的制造方法，包括以下具體步驟:步驟(1):以鉻鎳鑰合金結構鋼為坯料，鉻鎳鑰合金結構鋼包括以下質量百分比的各組分:碳:0.38%，硅:0.35%，錳:0.90%,鉻:1.50%,鎳:4.00%,鑰:0.60%,磷:0.015%，硫:
0.015%,氫:2.0ppm，釩:0.20%,鈦:0.025%,銅:0.20%,鋁:0.05%, 0-0.50% 殘余元素，其余
為Fe ；
將上述坯料冶煉并精軋到需要尺寸的鋼絲坯料，冶煉溫度為850°C ；
步驟(2):對步驟(1)得到的鋼絲坯料進行擴氫熱處理，具體包括:將步驟(1)得到的鋼絲坯料進爐加熱至890°C并保溫360分鐘，空冷至310°C保溫180分鐘，然后再加熱至615°C保溫650分鐘，爐冷至380°C出爐空冷；
步驟(3):對步驟(2)得到的鋼絲坯料經機械去磷設備去除熱軋氧化皮，然后依次進入清洗槽、酸洗槽及磷化設備分別進行清洗、酸洗及磷化處理，最后進入烘干設備烘干，得到預處理線材；
步驟(4):對步驟(3)中得到的預處理線材依次進行正火處理，并將正火處理后的預處理線材進入連續擠壓包覆機的一端，并從連續擠壓包覆機的另一端伸入電工鋁桿，連續擠壓包覆機擠壓電工鋁桿，并將擠壓出的鋁包覆在預處理線材的表面，正火處理加熱溫度為885°C，連續擠壓包覆機在包覆過程中其膜內的溫度為480°C，壓力為70Mpa，包覆速度為100米/分鐘；
步驟(5):對步驟(4)中得到的鋁包預處理線材依次進行淬火處理與干燥處理，淬火工序具體包括:
第一冷卻工序:采用水冷以26°C /s的冷卻速率將預處理線材水冷至750°C ；
第二冷卻工序:采用水冷與空冷結合，先采用水冷以3°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至460°C，然后空冷至320°C，再采用水冷以4°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至200°C，最后空冷至室溫，并層卷包裝，檢驗入庫。
[0016]實施例3
本實施例提供了一種鉻鑰低合金預應力鋁包鋼絲的制造方法，包括以下具體步驟:步驟(1):以鉻鎳鑰合金結構鋼為坯料，鉻鎳鑰合金結構鋼包括以下質量百分比的各組分:0.3% 碳，0.3% 硅，0.80% 錳，1.20% 鉻，3.50% 鎳，0.50% 鑰，0.01% 磷，0.01%硫，1.0ppm 氫，0.15% 釩，0.02% 鈦，0.15% 銅，0.03% 鋁，0-0.50% 殘余元素，其余為 Fe ；
將上述坯料冶煉并精軋到需要尺寸的鋼絲坯料，冶煉溫度為825°C ；
步驟(2):對步驟(1)得到的鋼絲坯料進行擴氫熱處理，具體包括:將步驟(1)得到的鋼絲坯料進爐加熱至880°C并 保溫360分鐘，空冷至300°C保溫180分鐘，然后再加熱至600°C保溫650分鐘，爐冷至360°C出爐空冷；
步驟(3):對步驟(2)得到的鋼絲坯料經機械去磷設備去除熱軋氧化皮，然后依次進入清洗槽、酸洗槽及磷化設備分別進行清洗、酸洗及磷化處理，最后進入烘干設備烘干，得到預處理線材；
步驟(4):對步驟(3)中得到的預處理線材依次進行正火處理，并將正火處理后的預處理線材進入連續擠壓包覆機的一端，并從連續擠壓包覆機的另一端伸入電工鋁桿，連續擠壓包覆機擠壓電工鋁桿，并將擠壓出的鋁包覆在預處理線材的表面，正火處理加熱溫度為885°C，連續擠壓包覆機在包覆過程中其膜內的溫度為490°C，壓力為75Mpa，包覆速度為120米/分鐘；
步驟(5):對步驟(4)中得到的鋁包預處理線材依次進行淬火處理與干燥處理，淬火工序具體包括:
第一冷卻工序:采用水冷以25°C /s的冷卻速率將預處理線材水冷至700°C ；
第二冷卻工序:采用水冷與空冷結合，先采用水冷以2V /s的冷卻速率將鋼筋水冷至450°C，然后空冷至300°C，再采用水冷以3°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至190°C，最后空冷至室溫，并層卷包裝，檢驗入庫。
[0017]除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種鉻鑰低合金預應力鋁包鋼絲的制造方法，其特征在于，包括以下具體步驟: 步驟(1):以鉻鎳鑰合金結構鋼為坯料，所述鉻鎳鑰合金結構鋼包括以下質量百分比的各組分:碳:0.28%-0.38%,硅:0-0.35%,錳:0-0.90%,鉻:0.80%-1.50%,鎳:3.00%-4.00%,鑰:0.40%-0.60%,磷:0-0.015%,硫:0-0.015%,氫:0~2.0ppm,釩:0.10-0.20%,鈦:0-0.025%，銅:0-0.20%，鋁:0-0.05%, 0-0.50% 殘余元素，其余為 Fe ； 將上述坯料冶煉并精軋到需要尺寸的鋼絲坯料，所述冶煉溫度為800°C -850°C ； 步驟(2):對步驟(1)得到的鋼絲坯料進行擴氫熱處理； 步驟(3):對步驟(2)得到的鋼絲坯料經機械去磷設備去除熱軋氧化皮，然后依次進入清洗槽、酸洗槽及磷化設備分別進行清洗、酸洗及磷化處理，最后進入烘干設備烘干，得到預處理線材； 步驟(4):對步驟(3)中得到的預處理線材依次進行正火處理，并將正火處理后的預處理線材進入連續擠壓包覆機的一端，并從所述連續擠壓包覆機的另一端伸入電工鋁桿，連續擠壓包覆機擠壓電工鋁桿，并將擠壓出的鋁包覆在預處理線材的表面； 步驟(5):對步驟(4)中得到的鋁包預處理線材依次進行淬火處理與干燥處理，并層卷包裝，檢驗入庫。
2.根據權利要求1所述的鉻鑰低合金預應力鋁包鋼絲的制造方法，其特征在于: 所述鉻鎳鑰合金結構鋼包括以下質量百分比的各組分:碳:0.28%，硅:0%，錳:0%，鉻:0.80%，鎳:3.00%，鑰:0.40%，磷:0%，硫:0%，氫:1.0ppm，釩:0.10%，鈦:0%，銅:0%，鋁:0%,0%殘余元素，其余為Fe。
3.根據權利要求1所述的鉻鑰低合金預應力鋁包鋼絲的制造方法，其特征在于: 所述鉻鎳鑰合金結構鋼包括以下質量百分比的各組分:碳:0.38%、硅:0.35%、錳:0.90%、鉻:1.50%,鎳:4.00%,鑰:0.60%,磷:0.015%,硫:0.015%,氫:2.0ppm，釩:0.20%,鈦:0.025%，銅:0.20%，鋁:0.05%，0-0.50% 殘余元素，其余為 Fe。
4.根據權利要求1至3中任意一項權利要求所述的鉻鑰低合金預應力鋁包鋼絲的制造方法，其特征在于，步驟(2)中的擴氫熱處理具體包括:將步驟(1)得到的鋼絲坯料進爐加熱至880± 10°C并保溫360分鐘，空冷至300± 10°C保溫180分鐘，然后再加熱至600± 15°C保溫650分鐘，爐冷至360±20°C出爐空冷。
5.根據權利要求1所述的鉻鑰低合金預應力鋁包鋼絲的制造方法，其特征在于，步驟(4)中所述正火處理加熱溫度為885°C，連續擠壓包覆機在包覆過程中其膜內的溫度為4800C _500°C，壓力為70-80Mpa，包覆速度為100-160米/分鐘。
6.根據權利要求1所述鉻鑰低合金預應力鋁包鋼絲的制造方法，其特征在于，所述淬火工序具體包括: 第一冷卻工序:采用水冷以24-26°C /s的冷卻速率將預處理線材水冷至650-750°C ；第二冷卻工序:采用水冷與空冷結合，先采用水冷以1.5-30C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至420-460°C，然后空冷至290-320°C，再采用水冷以2.5-4°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至180-200°C，最后空冷至室溫。
【文檔編號】B21C37/04GK103643146SQ201310588571
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月21日 優先權日:2013年11月21日
【發明者】吳海洋, 姚圣法 申請人:江蘇天舜金屬材料集團有限公司