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[摘 要]对通钢高线厂开发82B热轧圆盘条的工艺、成分、性能、金相组织、同圈性能、时效、拉拔性进行详细分析和研究，提出优化措施，为82B热轧圆盘条产品开发提供解决思路。
[关键词]82B 预应力钢绞线 拉丝断裂
中图分类号：TD151 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）04-0265-01
前言
高强度低松弛预应力混凝土结构用钢丝和钢绞线广泛用于高层建筑、大跨度桥梁、水利设施等重点工程。为此，要求所用的原料具有稳定的化学成分、纯净的钢质、优良的力学性能。由于对其质量要求高，而其生产工艺难度大，所以被称为钢中“艺术品”，同时也是企业能否成为行业技术先进企业的标志。通钢在该产品的试制过程中，产品质量出现过几次波动，通过通钢技术中心及高线厂科技人员对工艺的不斷改进，取得明显效果。
1 质量目标
1.1 成分控制（见表1）
1.2 产品质量控制
①性能
抗拉强度：≥1130MPa；断面收缩率：≥25%时效30天后≥30%
②其它
脱碳层：小于1.5%D即≤0.195mm
金相组织：主要为索氏体组织，索氏体含量大于85%，不得有渗碳体和马氏体等有害组织；晶粒度：大于7级
2 工艺路线
设计生产工艺路线为：转炉炼钢—小方坯连铸—粗轧轧机轧制—中轧机轧制—预精轧机轧制—预水冷—精轧机轧制—水冷—吐丝—风冷—收集—检验—包装。
3 工艺思路设计
3.1 工艺要求
预应力钢绞线原料82B盘条的轧制，除应保证较高的尺寸精度、良好的表面质量、性能均一性和稳定性以外，更要保证线材产品良好的索氏体组织。其轧制工艺的基本要求如下：
（1）控制加热炉内气氛，采用低温加热，要求均热温度控制在1100-1150℃，减少坯料在炉内高温段的停留时间，以防止表面脱碳。
（2）保证稳定的开轧、入精轧、吐丝温度，以使产品获得满足使用要求的组织和强度。
（3）轧后大风量空冷的斯太尔摩冷却线，以使产品获得较高的索氏体化率。
（4）合理调整佳灵装置，减少线材边部至中心、搭接点与中心索氏体化率的差异。
（5）产品组织中杜绝出现网状渗碳体、马氏体等有害组织。
3.2 斯太尔摩控制冷却线
通化钢铁股份公司高线厂新线斯太尔摩冷却线主冷段为9段：主段长41.4米，加盖部分14段，设有9个“佳灵”装置，共设有风机10台，1～5#风机流量可达190000m3/h，6～10#风机流量可达150000m3/h。运输机辊道速度0.08～1.5m/s。
3.3 冷却线工艺参数
根据82B钢的CCT冷却曲线，如下图1：
根据各冷速状态下的相变开始及结束的温度、时间、组织组成及组织形态，选定冷速控制的上下限为7～16℃/S，由于通钢开发的82B外径为13mm，在实际生产过程中，如果以下限值进行冷却，其心部冷速更低，势必产生粗大的珠光体组织，所以表皮的冷速必须控制在9℃/S以上，才能保证心部索氏体化；而以上限进行冷却时，如果控制不当，组织中就会产生马氏体，因而将冷却速度控制在9～12℃/S。
为优化组织性能，冷却线上1-5风机全部打开，开口度为100%，进行强制快冷。为减小线环搭接点温度对组织性能的影响，采取增大线环间距、调整冷却线上各组辊道速度，错开搭接点；同时调整“佳灵”装置的措施。使整盘线材得到均匀一致冷却。
4、产品的性能检验
对轧件取样进行组织观察和力学性能检测。在线材盘卷头尾剔除20～25圈后，连续三圈沿着搭接点为起点进行每圈12等分标识取样，力学性能检测显示，平均值为1205MPa，最大值1270MPa，最小值1170MPa，极差达到100MPa。
经金相检测，组织为极少量铁素体+珠光体，没有明显马氏体组织，晶粒度为9～10级。索氏体组织比率为50～60%，比率较低。A、B、D级夹杂物为0.5～1.0级，存在Ds级的颗粒夹杂物。
氧含量在20～38PPm，氮含量在19～55PPm。脱碳层为0.10～0.15mm。
通过产品质量检验可看出，产品存在性能不均、差异较大、索氏体比率低、存在在Ds夹杂的缺陷。
5、拉拔试验及工艺改进情况
产品由通钢四平钢铁制品公司拉拔生产预应力钢绞线， 在拉拔和捻股过程中，时有断丝现象发生。
分析断丝原因有三：（1）线卷之间强度差异较大，造成焊接不牢；（2）产品内部组织存在大颗粒夹杂，拉拔过程中产生裂纹源而断裂；（3）产品索氏体化比例不高，不利于拉拔。
6、改进的工艺措施及效果
6.1 改进措施
在对第一次生产的82B线材质量进行分析、调查研究的基础上，主要采取了以下措施：
（1）采用低碳碱性保护渣，避免浇注过程中增碳和成分偏析；
（2）降低钢水浇注温度，降低拉速，以利降低铸坯中心缺陷的级别；
（3）降低入精轧温度和吐丝温度；
（4）调整冷却线上各组辊道速度使线环搭接点错开；同时配合调整“佳灵”装置，使整盘线材得到均匀冷却；
7、结束语
（1）采用低碳碱性保护渣、降低钢水浇注温度、降低拉速，可以有效避免成分偏析和铸坯缩孔、疏松、块状脆性夹杂导致的线材在拉拔过程中产生尖锥状断口。
（2）降低入精轧温度和吐丝温度，可以为提高索氏体化率奠定基础。
（3）合理调整各段辊道速度，保证圈距在40mm以上；同时足够的冷却速率，搭接点的错开，“佳灵”装置的合理运用是提高82B线材均匀性、提高索氏体化率的关键。
（4）根据时效环境的不同，合理的安排时效时间，是提高产品档次、增加效益的有效手段。
参考文献
[1] 82B线材控冷工艺及性能模拟（武汉科技大学学报）蔡丹等.
[2] 控冷模式对SWRH 82B盘条组织和拉伸性能的影响（钢铁）江来珠等.
[3] 82B线材脆性断裂原因分析（科研与生产）陈方玉等.
作者简介
杨洪平，男，（1978，7—），2002年毕业于昆明理工大学，材料科学与工程工程师.首钢通化钢铁股份公司技术中心。
[关键词]82B 预应力钢绞线 拉丝断裂
中图分类号：TD151 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）04-0265-01
前言
高强度低松弛预应力混凝土结构用钢丝和钢绞线广泛用于高层建筑、大跨度桥梁、水利设施等重点工程。为此，要求所用的原料具有稳定的化学成分、纯净的钢质、优良的力学性能。由于对其质量要求高，而其生产工艺难度大，所以被称为钢中“艺术品”，同时也是企业能否成为行业技术先进企业的标志。通钢在该产品的试制过程中，产品质量出现过几次波动，通过通钢技术中心及高线厂科技人员对工艺的不斷改进，取得明显效果。
1 质量目标
1.1 成分控制（见表1）
1.2 产品质量控制
①性能
抗拉强度：≥1130MPa；断面收缩率：≥25%时效30天后≥30%
②其它
脱碳层：小于1.5%D即≤0.195mm
金相组织：主要为索氏体组织，索氏体含量大于85%，不得有渗碳体和马氏体等有害组织；晶粒度：大于7级
2 工艺路线
设计生产工艺路线为：转炉炼钢—小方坯连铸—粗轧轧机轧制—中轧机轧制—预精轧机轧制—预水冷—精轧机轧制—水冷—吐丝—风冷—收集—检验—包装。
3 工艺思路设计
3.1 工艺要求
预应力钢绞线原料82B盘条的轧制，除应保证较高的尺寸精度、良好的表面质量、性能均一性和稳定性以外，更要保证线材产品良好的索氏体组织。其轧制工艺的基本要求如下：
（1）控制加热炉内气氛，采用低温加热，要求均热温度控制在1100-1150℃，减少坯料在炉内高温段的停留时间，以防止表面脱碳。
（2）保证稳定的开轧、入精轧、吐丝温度，以使产品获得满足使用要求的组织和强度。
（3）轧后大风量空冷的斯太尔摩冷却线，以使产品获得较高的索氏体化率。
（4）合理调整佳灵装置，减少线材边部至中心、搭接点与中心索氏体化率的差异。
（5）产品组织中杜绝出现网状渗碳体、马氏体等有害组织。
3.2 斯太尔摩控制冷却线
通化钢铁股份公司高线厂新线斯太尔摩冷却线主冷段为9段：主段长41.4米，加盖部分14段，设有9个“佳灵”装置，共设有风机10台，1～5#风机流量可达190000m3/h，6～10#风机流量可达150000m3/h。运输机辊道速度0.08～1.5m/s。
3.3 冷却线工艺参数
根据82B钢的CCT冷却曲线，如下图1：
根据各冷速状态下的相变开始及结束的温度、时间、组织组成及组织形态，选定冷速控制的上下限为7～16℃/S，由于通钢开发的82B外径为13mm，在实际生产过程中，如果以下限值进行冷却，其心部冷速更低，势必产生粗大的珠光体组织，所以表皮的冷速必须控制在9℃/S以上，才能保证心部索氏体化；而以上限进行冷却时，如果控制不当，组织中就会产生马氏体，因而将冷却速度控制在9～12℃/S。
为优化组织性能，冷却线上1-5风机全部打开，开口度为100%，进行强制快冷。为减小线环搭接点温度对组织性能的影响，采取增大线环间距、调整冷却线上各组辊道速度，错开搭接点；同时调整“佳灵”装置的措施。使整盘线材得到均匀一致冷却。
4、产品的性能检验
对轧件取样进行组织观察和力学性能检测。在线材盘卷头尾剔除20～25圈后，连续三圈沿着搭接点为起点进行每圈12等分标识取样，力学性能检测显示，平均值为1205MPa，最大值1270MPa，最小值1170MPa，极差达到100MPa。
经金相检测，组织为极少量铁素体+珠光体，没有明显马氏体组织，晶粒度为9～10级。索氏体组织比率为50～60%，比率较低。A、B、D级夹杂物为0.5～1.0级，存在Ds级的颗粒夹杂物。
氧含量在20～38PPm，氮含量在19～55PPm。脱碳层为0.10～0.15mm。
通过产品质量检验可看出，产品存在性能不均、差异较大、索氏体比率低、存在在Ds夹杂的缺陷。
5、拉拔试验及工艺改进情况
产品由通钢四平钢铁制品公司拉拔生产预应力钢绞线， 在拉拔和捻股过程中，时有断丝现象发生。
分析断丝原因有三：（1）线卷之间强度差异较大，造成焊接不牢；（2）产品内部组织存在大颗粒夹杂，拉拔过程中产生裂纹源而断裂；（3）产品索氏体化比例不高，不利于拉拔。
6、改进的工艺措施及效果
6.1 改进措施
在对第一次生产的82B线材质量进行分析、调查研究的基础上，主要采取了以下措施：
（1）采用低碳碱性保护渣，避免浇注过程中增碳和成分偏析；
（2）降低钢水浇注温度，降低拉速，以利降低铸坯中心缺陷的级别；
（3）降低入精轧温度和吐丝温度；
（4）调整冷却线上各组辊道速度使线环搭接点错开；同时配合调整“佳灵”装置，使整盘线材得到均匀冷却；
7、结束语
（1）采用低碳碱性保护渣、降低钢水浇注温度、降低拉速，可以有效避免成分偏析和铸坯缩孔、疏松、块状脆性夹杂导致的线材在拉拔过程中产生尖锥状断口。
（2）降低入精轧温度和吐丝温度，可以为提高索氏体化率奠定基础。
（3）合理调整各段辊道速度，保证圈距在40mm以上；同时足够的冷却速率，搭接点的错开，“佳灵”装置的合理运用是提高82B线材均匀性、提高索氏体化率的关键。
（4）根据时效环境的不同，合理的安排时效时间，是提高产品档次、增加效益的有效手段。
参考文献
[1] 82B线材控冷工艺及性能模拟（武汉科技大学学报）蔡丹等.
[2] 控冷模式对SWRH 82B盘条组织和拉伸性能的影响（钢铁）江来珠等.
[3] 82B线材脆性断裂原因分析（科研与生产）陈方玉等.
作者简介
杨洪平，男，（1978，7—），2002年毕业于昆明理工大学，材料科学与工程工程师.首钢通化钢铁股份公司技术中心。