[发明专利]一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条及其制备方法

说明书

本发明涉及一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条及其制备方法，通过在30MnSiBCa热轧盘条中添加B和Ca元素，并控制B和Cr、Mn和Si的比例，以及Ca和B的含量以提高盘条的淬透性和抗延迟断裂性能；同时，对现有热轧盘条的制备工艺进行优化，采用转炉/电炉冶炼钢水，LF炉精炼，连铸钢坯和热轧控冷的工艺路线制备30MnSiBCa热轧盘条，使得热轧盘条的同批次头尾和不同批次的性能稳定，成分波动小，极大的提高了钢的纯净度，以及达到了避免后续PC钢棒生产工艺频繁调整、成本高的技术效果。

技术领域

本发明涉及钢材制备技术领域，尤其涉及一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条及其制备方法。

背景技术

管桩具有施工效率高、成本低、安全性好的特点，从上世纪90年代起，代替传统的建筑基础施工方法，在我国建筑工程领域，尤其在珠三角、长三角地区的公路和高铁桥梁、高层建筑等工程中得以广泛应用。作为管桩骨架的高强度预应力钢筋(又称PC钢棒)，需要具有高强度、低松弛、塑性好等优良的性能，其通常采用热轧盘条为原料，通过阴螺纹拉拔、感应加热、淬火、回火等工序而制成。

目前国内PC钢棒的牌号主要有30MnSi和45Si2Cr，其中，GB/T24587-2009《预应力混凝土钢棒用热轧盘条》中规定了30MnSi的化学成分包括C0.28-0.33％、Si0.7-1.1％、Mn0.9-1.3％，以及Cr、P、S、Ni、Cu等成分的含量范围；其存在的主要质量问题有以下几个方面：1)PC钢棒抗延迟断裂能力弱；2)力学性能不稳定，同一批甚至同一条PC钢棒的力学性能波动幅度大；3)平直度差；4)热镦性能差，表现为镦头开裂及镦头处的力学性能较母材降低过大；5)可焊性差，表现为焊点处的力学性能较母材降低过大。

其中，热轧盘条的成分和热处理工艺对PC钢棒的性能具有重要的影响，且不同原料配备的PC钢棒，需要不同的热处理工艺。即使在相同的淬火条件下，淬透性好的原料可以得到较高的强度；同批原料抗拉强度偏差超±50MPa，PC钢棒生产过程就需要调整工艺参数，给生产操作带来很大不便。

因此，如何通过合理的元素配比，以及热处理工艺的筛选制备性能优异的PC钢棒仍是目前的研究重点，所述性能优异主要是指通条性能均匀，表面质量好，机械强度高，无延时断裂现象，可镦性和可焊性等效果好。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条及其制备方法，用以解决现有PC钢棒用原料性能波动大，导致对后续PC钢棒生产工艺频繁调整、成本高的问题，同时通过对PC钢棒中的成分进行合理优化，和筛选合适的热处理工艺，制备一种性能优异的PC钢棒，所述性能优异主要是指通条性能均匀，表面质量好，机械强度高，无延时断裂现象，可镦性和可焊性等效果好。

本发明的上述目的主要是通过以下技术方案实现的：一种PC钢棒用30MnSiBCa热轧盘条，以重量百分比包含以下成分：C 0.25～0.35％，Si 0.50～1.30％，Mn 0.70～1.50％，B 0.002～0.004％，Ca 0.001～0.003％，Cr 0.1-0.2％，P≤0.015％，S≤0.015％，Ni≤0.25％，Cu≤0.20％，O≤0.004％，N≤0.006％，其余为Fe和不可避免的杂质，

优选地，为了提高PC钢棒的淬透性和抗延迟断裂和弹性伸直性能等，选择B和Cr的重量比是1:40-80，Mn和Si的重量比是1.0-2.0：1，且以C、Si和Mn的重量份为100份计，Ca的重量份是0.05-0.1份，B的重量份是0.06-0.25份。

下面就PC钢棒中各种成分的作用作进一步的解释：

C：碳是主要的强化元素之一，C含量要根据生产的PC钢棒规格来确定，小规格PC钢棒用钢含C量应偏低，大规格PC钢棒用钢含C量应略高。为保证PC钢棒的热镦头性能和焊接性能，尽量降低C含量，通过添加微量元素满足PC钢棒性能，C含量的偏差应该控制在±0.02％以内；