本發明屬于新材料領域；尤其涉及一種橋梁用大規格鋼拉桿用鋼35crnimo及其生產方法。

　　背景技術：

　　我國社會經濟已進入高質量發展，交通運輸業發展亦趨于成熟，橋梁建設從普通向大型、陸地向跨海等縱深發展，橋梁結構及服役環境的不斷變化，對橋梁建設用原材料提出了很高的要求。鋼拉桿作為橋梁的關鍵部件，對橋梁的運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，而且鋼材規格一般不大于φ80mm。隨著橋梁結構的不斷優化及大型化、服役環境的惡劣化，普通的拉桿材料規格、力學性能明顯不滿足使用要求，尤其低溫沖擊韌性達不到現代大型懸索橋拉桿用鋼要求。

　　所以，針對以上問題，很有必要研制開發一種大規格、且力學性能優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持續健康快速發展。

　　技術實現要素：

　　本發明的目的是提供了一種橋梁用大規格鋼拉桿用鋼35crnimo及其生產方法。

　　本發明是通過以下技術方案實現的：

　　本發明涉及一種橋梁用大規格鋼拉桿用鋼35crnimo，包括如下質量百分的各組分：

　　本發明所述35crnimo鋼屬于微合金化的新型合金結構鋼，其化學成分設計：

　　c是僅次于鐵的主要元素，直接影響鋼的強度、塑性、韌性等指標，隨著含碳量的增加，鋼材的強度和硬度提高，而塑性和韌性降低，為保證鋼拉桿強度及沖擊韌性，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，可提高鋼材強度，且對塑性指標影響較小，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，根據生產實際水平，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鋼中各化學成分之間有相互協同作用，缺一不可。

　　本發明所涉及的35crnimo鋼化學成分設計見表1所示。

　　表1單位：％

　　本發明還涉及前述的橋梁用大規格鋼拉桿用鋼35crnimo的生產方法，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、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℃，總加熱時間控制在8～12h，高溫擴散時間≥3.5h。

　　(2)軋制產材

　?、?250軋機開坯尺寸240mm×240mm，8架連軋機產φ130mm材；

　?、诳倝嚎s比控制≥10；

　?、圮堉七^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，控制鋼材屈強比。

　?、懿捎谬X條冷床收集、保溫，入坑溫度≥500℃，保溫時間≥48小時；

　?、蒌摬凝R尺包裝，用圓鋼筋擰緊捆扎，逐支貼標簽。

　　(3)鋼材外形及內部質量

　　生產的鋼材彎曲度≤3.0mm/m、不圓度不大于直徑公差的70％，按gb/t4162標準中規定的b級質量要求探傷。

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

　　(1)力學性能

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

　　表2

　　(2)低倍組織

　　橋梁用大規格鋼拉桿用鋼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

　　橋梁用大規格鋼拉桿用鋼35crnimo軋后組織為鐵素體+珠光體；調質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

　　橋梁用大規格鋼拉桿用鋼35crnimo非金屬夾雜物檢驗應符合表3的規定。

　　表3

　　本發明具有以下優點：

　　(1)本發明所涉及的橋梁用大規格鋼拉桿用鋼35crnimo生產方法的開發，填補了國內大規格鋼拉桿用鋼的空白；

　　(2)采用本發明涉及的鋼35crnimo制作的鋼拉桿，對大型橋梁的安全穩定建設、提高建設效率、降低建設成本會產生顯著效果，對大型橋梁建設長遠發展具有重要意義。

　　附圖說明

　　圖1是本發明鋼35crnimo的低倍組織照片圖；

　　圖2是本發明鋼35crnimo的金相組織照片圖，其中(a)為軋態組織圖，(b)為調質態組織圖。

　　圖3是本發明鋼35crnimo的帶狀組織效果圖。

　　具體實施方式

　　下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。應當指出的是，以下的實施實例只是對本發明的進一步說明，但本發明的保護范圍并不限于以下實施例。

　　實施例

　　本實施例涉及一種橋梁用大規格鋼拉桿用鋼35crnimo的生產方法，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、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三機三流大方坯連鑄。

　　配料：采用鐵水+廢鋼，鐵合金應經烘烤，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、復合脫氧劑100±10kg、預熔渣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→復合脫氧劑(預熔渣或電渣帽)→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成分，根據成分分析結果，按內控成分規定分批次加入錳鐵、硅鐵、鉻鐵、鉬鐵、鎳板、釩鐵調整成分；精煉過程氬氣控制：100～400nl/min。精煉過程al控制：入精煉時目標al(0.030～0.050％)，如不在目標之內，精煉前期按0.050％目標一次喂al。過程調渣：可適當加如sic、c粉、al粒、石灰等進行調渣，精煉渣目標成分：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粉進行擴散脫氧，按1.5-2.5kg/次加入，白渣精煉時間≥40分鐘。

　　所述vd真空脫氣具體為：溫度1620℃～1640℃后入vd工位進行真空脫氣，真空度0.5乇下保持時間≥15分鐘，脫氧操作時的氬氣控制：粗真空(＞200乇)氬氣流量50～150nl/min，極真空時氬氣流量100～200nl/min。破真空后，根據鋼液溫度進行弱氬攪拌操作時間≥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，吊包入連鑄機進行連續澆注連鑄坯，電磁攪拌、冷卻參數、拉矯機參數合適，生產出高潔凈度及高均勻性的高品質鋼標準要求的半成品鑄坯。

　　(2)、軋制產材

　　410mm×530mm連鑄坯采用步進梁加熱爐加熱，紅送入爐溫度≥550℃，預熱段溫度≤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℃，總加熱時間控制在8～12h，高溫擴散時間≥3.5h。

　　軋制產材規格：φ130mm。

　　產材總壓縮比控制：≥10。

　　開軋溫度控制1250軋機≥1150℃，平立軋機≥950℃。

　　軋制生產線設置穿水裝置，軋制過程進行穿水處理，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℃，保溫時間≥48小時。

　　(3)、橋梁用大規格鋼拉桿用鋼35crnimo的檢測

　　1、化學成分

　　取3樣品，進行化學成分的檢測，其結果見表4所示。

　　表4單位％

　　2、低倍組織

　　φ130mm鋼材經低倍組織檢驗，中心疏松、一般疏松、錠型偏析均為1.0級，符合標準規定的≤2.0級。低倍組織照片如圖1所示。

　　3、金相組織

　　取φ130mm鋼材檢驗金相組織，在光學顯微鏡下放大200倍、500倍分別觀察軋態組織、調質態組織，軋態組織為珠光體+鐵素體+少量貝氏體，調質態組織為回火索氏體，組織均勻，無異常，金相組織照片如圖2所示。

　　4、帶狀組織

　　檢驗鋼材帶狀組織，級別為2.0級，符合標準≤2.5級規定，帶狀組織照片如圖3所示。

　　5、力學性能

　　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半徑處取樣檢驗力學性能，力學性能檢驗數據見表5。

　　表5

　　6、超聲波探傷

　　鋼材出坑后100％人工超聲波探傷，質量等級合gb/t4162a級水平。

　　綜上所述，采用本發明的方法生產出來的鋼材完全能夠滿足大型橋梁用大規格鋼拉桿用鋼選材要求，對大型橋梁的安全穩定建設、提高建設效率、降低建設成本會產生顯著效果，對大型橋梁建設長遠發展具有重要意義。