[发明专利]一种抗拉强度≥2300MPa桥梁缆索用钢及生产方法

说明书

一种抗拉强度≥2300MPa桥梁缆索用钢，其化学成分及含量为：C：0.92～0.94 wt%、Si：0.7～1.0 wt%、Mn：0.45～0.55 wt%、P≤0.01 wt%、S≤0.01 wt%、Cr：0.07～0.09 wt%、V：0.16～0.20wt%、Al：0.16～0.20 wt%、N：0.005～0.008 wt%、B：0.001～0.0015 wt%、Zr：0.002～0.005 wt%。生产方法：铁水预处理；转炉冶炼；RH真空处理；连铸成坯；室内堆垛缓冷后用火焰纵向切割铸坯；对铸坯加热；开轧成小方坯；堆垛缓冷后加热；高速轧制；吐丝；风冷至室温。本发明经过拉拔、镀锌、稳定化处理后强度达2300MPa以上，同时满足扭转次数不低于16次，能满足桥梁跨度大于1000m的大型桥梁建设需求。

技术领域

本发明涉及线材及其生产方法，属于桥梁缆索用线材及其生产方法，特别涉及一种抗拉强度≥2300MPa桥梁缆索用线材及生产方法。

背景技术

桥梁是基础设施关键性节点工程，建设难度大、工程要求高，代表了一个国家乃至一个时代，工程建造、设计制造以及材料开发的最高水平。现代桥梁设计科学、合理，充分利用了钢的抗拉性能和混凝土的抗压性能，通过桥梁缆索吊起整个桥面。

桥梁缆索作为现代桥梁的重要承重件，其性能直接决定了桥梁安全性、跨度以及工程建造可行性，比如繁忙航道或地质环境恶劣区域，希望尽量减少对往来船只的影响或避免在不牢固的底面建造桥墩，因此需要增大桥梁之间的跨度，这就要求桥梁缆索具有较高的强度并减轻自身重量，以支撑更大的重量。

从1883年首座现代桥梁诞生至今，桥梁缆索用钢丝的强度从最初的1200MPa，经历1570MPa、1670MPa、1770MPa逐步提升至目前主流的1860MPa，而目前最高等级桥索钢丝应用为2014年建成通车的韩国蔚山大桥，其钢丝强度达到1960MPa。

数据显示，作为现代桥梁“生命线”的缆索钢丝，其强度每提高10％，则缆索相应减重10％以上。材料强度的提高能增强主缆的跨越能力，在跨越距离一定时则能减小缆索体系材料用量并提高主缆的安全系数。因此，随着经济社会的发展以及桥梁建设环境的日趋苛刻，跨江、跨海大桥日益增多，桥梁缆索向更高强度发展成为必然的趋势。

桥梁缆索用钢丝是由高碳热轧盘条，经过拉拔、镀锌后制成的，其性能依赖于母材(桥梁缆索用钢即热轧盘条)质量状况。目前，提高桥梁缆索用钢丝强度主流的做法是，增加钢中碳含量，如82B(碳含量0.82％)对应钢丝强度1770MPa，87Mn(碳含量0.87％)对应钢丝强度1860Mpa。但随着钢丝强度的不断提高，母材中碳含量日益增高，导致高强度桥梁缆索用钢的开发愈发艰难。

这是由于，评价缆索钢丝性能的指标不仅有强度，还有扭转的要求。扭转性能可以比较科学、全面的评价材料的韧性，而这直接关系到桥梁的安全性。而随着碳含量的增加，偏析、组织等控制愈加困难，冶炼、轧制工艺窗口狭窄，钢丝强度增加，脆性增大，钢丝扭转性能急剧降低。强度和扭转往往互相牵制：提升强度、扭转降低；降低强度，扭转上升。目前，低强度钢丝用热轧盘条，有较多企业涉足，而高强度钢丝用热轧盘条，成为钢铁企业生产“雷区”，亦成为衡量企业技术实力的标杆性产品。

现有专利技术，主要针对2000MPa以下镀锌钢丝用热轧盘条的生产：公开号CN102181786A涉及一种1670MPa级桥梁缆索镀锌钢丝用盘条及其制备方法；公开号CN101311288A涉及一种1770MPa级桥梁斜拉索镀锌钢丝用盘条及其制造方法；公开号CN102634730A涉及一种1860MPa级桥梁缆索镀锌钢丝用盘条及其制造方法；公开号CN105671443A涉及一种1960MPa级缆索镀锌钢丝用热轧盘条及生产方法；以上四种方法生产的盘条拉拔后钢丝强度均小于2000MPa，在国际上已有相关或相似性能产品的工程应用，属于常规或改良型产品。