本發(fā)明屬于熱軋盤條，具體涉及一種1860mpa級橋索用熱軋含v高強度盤條及其制造方法。

背景技術：

1、1860mpa級橋索作為高強度橋梁纜索的典型品種，一般由熱軋盤條母材經過經過酸洗、磷化、拉絲、熱鍍鋅、穩(wěn)定化等深加工處理制成，提高橋梁纜索強度等級對實現橋梁輕量化和安全性有利，因此作為直接影響橋索纜索加工和成品性能的熱軋盤條母材性能需求也隨之提高，提高熱軋盤條規(guī)格，還有利于通過提高減面率進一步提高鋼絲強度。目前1860mpa級橋索用熱軋盤條通常采用0.87%c含量結合適量cr、mn、b等強化元素設計，用軋后的斯太爾摩風冷線進行生產，來獲得細珠光體組織的盤條，但制造強度更高、抗脆斷和扭轉性能更好的較大規(guī)格熱軋盤條還存在以下技術難點：

2、一、為了提高盤條強度，鋼中c、mn含量較大，但也加劇了金屬凝固過程中的偏析，使得風冷線上沿晶界析出的網狀碳化物難以得到控制，進而使盤條組織均勻性受到破壞、脆性增大、塑韌性能降低，從而引起拉拔斷絲或扭轉不合格，因此為了盡量減小網狀碳化物析出，吐絲后會提高風機風量，例如：專利cn112458356b公開的一種1860mpa級橋梁纜索鍍鋅鋼絲用φ14mm盤條及制備方法，采用c-si-mn-cr成分設計結合低溫軋制吐絲后先快后慢冷卻來獲得索氏體化組織，降低網狀碳化物級別，但由于風冷線的最高冷卻能力有限，盤條經過二次滲碳體析出區(qū)間的時間仍較長，改善效果有限，而降低c、mn含量則將帶來較大的強度損失，降低吐絲后的風冷強度后則將產生較多的網狀碳化物，也對細化珠光體片層、提高基體強度不利。

3、二、為了在較低的相變溫度下獲得更細的珠光體組織即索氏體組織，來提高盤條強度，盤條強化元素含量較高使得盤條淬透性較大，同時吐絲后為減輕網狀碳化物而提高風機風量進行快冷后，使得盤條受風面與背風面、規(guī)格較大時截面上邊部到芯部的溫差進一步增加，受偏析及淬透性影響，盤條部分過冷位置更易形成淬火馬氏體、貝氏體等硬脆組織，嚴重影響盤條塑性、增大力學性能波動，導致盤條在制絲過程的脆斷及扭轉過程的不合格，而現有技術中雖然公開了利用盤條放線后重新加熱奧氏體化，再進行盤條鹽浴處理這種離線鹽浴處理來改善索氏體組織均勻性的技術手段，以改善鋼絲扭轉性能，但也使得橋梁纜索制造的工序、生產周期、能耗、排放和成本增加，對下游生產不利。

4、三、為了盡量提高盤條強度和拉拔性能，雖然會采用低溫軋制和吐絲來細化晶粒，但一方面，會使得軋制負荷變大、軋制速度變差，鋼坯規(guī)格較大時影響軋制效率，另一方面，也使得吐絲后形成網狀碳化物的風險變大，并使組織相變孕育時間受到限制；以及雖然會采用接近相變溫度時降低風機風量以延緩盤條冷卻速度，盡量延長索氏體相變時間，來提高顯微組織中對強度和拉拔有利的索氏體組織含量，但一方面，風冷線的最低冷卻能力有限，si等強化元素的添加也使得相變時間變長，盤條在連續(xù)冷卻過程中孕育時間有限，難以向索氏體組織充分轉變，限制了索氏體含量和盤條強度的提升，另一方面，盤條形成的索氏體片層仍較粗，mn、cr等強化元素的添加限制了碳的活度，增加了軟化難度，在連續(xù)冷卻過程中相變后已處理低溫狀態(tài)，熱驅力不足，使得最終盤條的組織應力和位錯密度較高，強度雖高但塑性不足，增加了后續(xù)制絲和扭轉過程中斷裂風險。

5、四、為了進一步提高盤條，成分中雖然會通過添加v等微量合金以細化奧氏體晶粒，但相變時高溫條件下析出反應的化學驅動力較小，析出形核發(fā)生在相界，相變過程中處于含v析出相峰值析出溫度的時間較短，均限制了v強化作用的發(fā)揮，而進一步增加v含量則將增加材料成本，對控制盤條材料成本不利。

技術實現思路

1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一，本發(fā)明提供一種1860mpa級橋索用熱軋含v高強度盤條及其制造方法，能夠改善網狀碳化物和硬脆組織問題，有效利用c、v元素，提高大規(guī)格盤條的組織均勻性和強塑性能匹配，可用于1860mpa級橋梁纜索制造，滿足制絲和扭轉需求。

2、本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：

3、一種1860mpa級橋索用熱軋含v高強度盤條的制造方法，其制造方法包括：

4、按熱軋盤條的化學成分軋制生產線材，所述熱軋盤條的化學成分及質量百分比包括：c：0.84％~0.88％、si：0.36％~0.46％、mn：0.76％~0.86％、cr：0.15％~0.28％、v：0.015％~0.035％、p≤0.015％、s≤0.015％，其余為fe和不可避免雜質；所述線材按≥900℃的吐絲溫度吐絲為盤條后，經過在線熔鹽等溫弱回火處理，使盤條先經過前段熔鹽并以≥35℃/s的冷速降溫，從奧氏體狀態(tài)進入索氏體相區(qū)，形成以索氏體為主的組織，再經過后段熔鹽升溫促進組織進行等溫回火、索氏體片層熔斷，最后經過輥道緩冷，制為顯微組織包括體積百分比≥93%的回火索氏體、其余為鐵素體和熔斷索氏體所組成混合組織的熱軋盤條。

5、上述熱軋盤條的化學成分及質量百分比設計依據包括：

6、（1）碳：c作為有效的碳化物強化元素和奧氏體形成元素，可以通過固溶強化、與碳化物形成元素形成化合物析出，來提高盤條強度，但c含量過高，會使得高碳鋼合金鋼坯的中心偏析和脫碳傾向加劇，晶界網狀碳化物和馬氏體等異常組織的控制難度增大，材料韌性惡化，因此為了兼顧1860mpa級橋索的高強度需求、降低組織均勻性的控制難度，更有利于在線熔鹽等溫弱回火處理時能細化索氏體片層，提高碳元素的強化作用，c的質量百分比控制為0.84％~0.88％。

7、（2）硅：si元素在冶煉過程中常作為脫氧劑，固溶于鐵素體相中將強化材料，同時能夠抑制滲碳體的粗化，對前段熔鹽處理時獲得更細的索氏體組織有利，能夠加快碳的擴散速度，有利于促進后段熔鹽處理時能快速熔斷索氏體，減少后續(xù)鋼絲熱鍍鋅過程中的強度損失，但硅含量過高會使鋼在高溫加熱時更易脫碳，且會延長相變時間，對前段熔鹽處理時快速相變不利，因此適當提高si含量，si的質量百分比控制為0.36％~0.46％。

8、（3）錳：mn在煉鋼過程可作為脫氧劑添加，主要起到固溶強化作用，同時增加盤條淬透性，降低相變溫度，進而促進索氏體組織片層間距細化，來提高基體強度，但mn的含量過高時將增大晶粒粗化和成分偏析傾向，更易形成低溫馬氏體組織，同時降低碳的擴散活度，對后段熔鹽處理時促進索氏體快速熔斷和回火快速軟化不利，進而降低盤條塑性，故為了兼顧熱軋盤條具有較高的強塑性配合，mn的質量百分比控制為0.76％~0.86％。

9、（4）鉻：cr是高碳鋼中的中強碳化物形成元素，能夠提高奧氏體的穩(wěn)定性和盤條淬透性，縮小索氏體片層間距，提高基體強度和拉絲過程中的加工硬化率，減少后續(xù)鋼絲熱鍍鋅過程中的強度損失，但高cr含量會加劇偏析，增大異常組織析出風險和材料成本，降低鋼中碳的活度，對后段熔鹽處理時索氏體快速熔斷和回火軟化不利，導致塑性提升難度增加，因此適當降低cr含量，cr的質量百分比控制為0.15％~0.28％。

10、（5）釩：v作為微合金元素，能夠細化奧氏體晶粒以提高基體強韌性能，同時可在500~600℃的中溫形成納米級析出相，能夠適配在線熔鹽等溫弱回火弱回火處理控制，有效提高盤條的強度和抗氫致延遲斷裂，但溫度過高或在線熔鹽等溫弱回火處理時間過長，則會引起納米級析出相的聚合粗化，對強塑性不利，同時價格較高，因此出于v的作用和材料成本考慮，v的質量百分比控制為0.015％～0.035％。

11、（6）磷、硫：p元素和s元素屬于雜質元素，越低越好，因此控制p≤0.015％、s≤0.015％。

12、上述熱軋盤條采用c-si-mn-cr-v成分設計，通過優(yōu)化各成分配比調控盤條淬透性，為細化索氏體片層間距、調控索氏體析出溫度區(qū)間與含v析出相的彌散析出溫度區(qū)間適配、降低索氏體熔斷和組織軟化難度提供有利條件，在此基礎上，制造方法采用較高的吐絲溫度，使盤條充分奧氏體化，能夠避免吐絲階段因溫度過低而形成網狀碳化物，之后進行在線熔鹽等溫弱回火弱回火處理：

13、一、相較于斯太爾摩風冷線的最高冷速有限，過共析鋼成分體系易在風冷線上形成網狀碳化物，盤條經過前段熔鹽時，一方面，能利用熔鹽的高換熱能力促進盤條由吐絲后的高溫奧氏體狀態(tài)快速降溫，有效減少盤條經過700~800℃的二次滲碳體析出溫度區(qū)間的時間，避免沿晶界析出網狀碳化物而劣化盤條塑性和組織均勻性，提高碳元素的強化作用，另一方面，能夠通過快速降溫形成更大的過冷度，促進索氏體快速形核，結合si抑制滲碳體粗化，減小索氏體片層間距，提高基體強度，彌補降低cr含量帶來的強度損失，并為后段熔鹽短時回火提供有利條件。

14、二、相較于斯太爾摩風冷線強冷帶來的馬氏體等異常組織析出風險和組織不均勻性，一方面，盤條經過前段熔鹽時，熔鹽能覆蓋在盤條表面進行更快的均勻換熱，不存在受風面與背風面溫差溫度，并可以通過快速換熱進一步減小較大規(guī)格盤條截面上，邊部到芯部的溫度梯度，進入索氏體相區(qū)并與熔鹽溫度一致進行相變，促進索氏體組織充分轉變，形成以細片層間距索氏體為主的組織，以提高索氏體含量和索氏體分布均勻性，另一方面，之后經過后段熔鹽處理時能夠適當升溫，避免盤條因偏析和淬透性影響而過冷形成貝氏體或馬氏體異常組織，或因奧氏體殘余而在之后的輥道緩冷過程中形成異常組織，進一步提高組織均勻性，同時較離線鹽浴處理可以簡化工序、降低成本、提高產能。

15、三、相較于斯太爾摩風冷線因連續(xù)冷卻而限制索氏體孕育和軟化、影響含v納米析出相的彌散析出，一方面，盤條經過前段熔鹽處理時，能維持較低的熔鹽溫度和更長的處理時間，促進索氏體組織細化的同時，能促進奧氏體組織向索氏體快速轉變，彌補提高si含量會延長相變時間的不利影響，同時較低的溫度適配含v析出相的析出溫度且驅動力更大，可以促進析出相細化，在基體內部形核，進一步提高基體強度，另一方面，后段熔鹽適當升高溫度而非持續(xù)降溫后，可以提供更多熱動力，既促進以細片層間距索氏體為主的組織進行短時等溫回火，索氏體片層熔斷，使組織應力和位錯密度下降，轉變?yōu)榛鼗鹚魇象w，韌化組織，通過回火態(tài)調控盤條塑性，又使得v能夠彌散析出形成納米級析出相，盤條與熔鹽溫度一致也使得不會因盤條溫度過高或等溫回火溫度下的處理時間過長，而引起納米析出相的聚合粗化，進而有效提高v的強化作用，進一步提高盤條的整體強度和塑性。

16、由于盤條經過后段熔鹽處理后的溫度相對較高，之后采用輥道緩冷，可以通過降低盤條冷卻速度，避免盤條由于快速冷卻導致塑性降低，同時緩慢冷卻促進盤條組織進一步韌化，提高盤條軟化效果，實現盤條高強度與塑性匹配。

17、所述軋制前可以選擇適當的加熱爐均熱溫度和在爐時間促進碳、合金元素均勻擴散，減輕偏析，并控制在爐時間和空燃比，避免鋼坯脫碳，在優(yōu)選的實施例中，所述軋制前，控制加熱爐均熱溫度為1100~1140℃，在爐時間為90~180min，空燃比≤0.55。

18、所述軋制前，控制除鱗壓力，可以避免加熱爐加熱后鋼坯表面的氧化皮被壓入線材而影響線材表面質量，在優(yōu)選的實施例中，所述軋制前，控制除鱗壓力≥18mpa。

19、由于加熱爐均熱溫度較高，選擇較高的初軋溫度可以降低鋼坯變形抗力和對軋機的負荷，配合適當的初軋壓下量避免晶粒長大，避免初軋溫度過高而引起脫碳，在優(yōu)選的實施例中，所述軋制時，控制初軋溫度為1040~1080℃，初軋壓下量為25%~30%。

20、在適當的軋制溫度和壓下量下，可以提高軋制速度，進一步提高軋制效率，在優(yōu)選的實施例中，所述軋制時，控制軋制速度≥30m/s。

21、由于吐絲溫度較高，選用合適的軋制溫度和壓下量，可以控制線材尺寸精度，同時促進終軋軋制過程動態(tài)再結晶，來細化晶粒、強韌化基體，在優(yōu)選的實施例中，所述軋制時，控制終軋溫度為920~960℃，終軋壓下量為27%~32%。

22、所述前段熔鹽的熔鹽溫度處于索氏體相區(qū)，同時熔鹽溫度越低、處理時間越長，則形成的索氏體片層間距越細，索氏體相變越充分，能給v的彌散析出提供更多動力，使得基體強度提升，但熔鹽溫度過低，會使v的析出相無法析出，損失盤條強度，甚至進入貝氏體相區(qū)會產生增大盤條脆性的貝氏體異常組織，損失盤條塑性，處理時間過長，會增加生產能耗，同時對控制彌散析出相聚合不利；反之熔鹽溫度越高、處理時間越短，則形成的索氏體片層間距增大，基體塑性上升，但熔鹽溫度過高對細片層間距的索氏體快速形核不利，會增加軟化難度，處理時間過短，對提升組織中的索氏體含量、控制含v析出相的大量彌散析出不利，會影響盤條組織控制、損失盤條強度，因此可以進一步控制前段熔鹽的熔鹽溫度和處理時間，促進盤條形成以細片層間距索氏體為主的組織，促進含v析出相的彌散析出，以提高基體強度，并為后段熔鹽處理能夠進行短時回火提供有利條件，在優(yōu)選的實施例中，所述前段熔鹽的熔鹽溫度為510~540℃，處理時間為35~55s。

23、由于盤條由吐絲溫度降至索氏體相區(qū)溫度的溫差較大，前段熔鹽選用較高的熔鹽循環(huán)量來降低熔鹽溫升，可以進一步提高組織均勻性、促進細片層間距索氏體形核，在優(yōu)選的實施例中，所述前段熔鹽的熔鹽循環(huán)量為550~680t/h，熔鹽溫升≤10℃。

24、所述后段熔鹽的熔鹽溫度相對前段熔鹽適當提高，同時熔鹽溫度越高、處理時間越長，則能給盤條組織回火軟化提供更多熱動力，可以促進索氏體片層熔斷，形成回火索氏體和熔斷索氏體，提高基體塑性，但熔鹽溫度過高，組織過于軟化，不利于含v析出相的析出細化，將損失盤條強度，處理時間過長，引起納米級析出相的聚合粗化將損失強塑性能，同時增加生產能耗；反之，熔鹽溫度越低、處理時間越短，則組織的韌化和軟化效果下降，盤條塑性下降，但熔鹽溫度過低、處理時間過短，不利于索氏體片層熔斷和含v析出相沿相界析出，將引起強塑性損失，因此可以進一步控制后段熔鹽的熔鹽溫度和處理時間，調控組織回火、索氏體片層快速熔斷同時，避免引起納米析出相的聚合粗化，在優(yōu)選的實施例中，所述后段熔鹽的熔鹽溫度為550~590℃，處理時間為50~150s。

25、由于盤條由前段熔鹽與后段熔鹽的溫差較小，適當降低后段熔鹽的熔鹽循環(huán)量，精準控溫同時可以降低生產能耗，在優(yōu)選的實施例中，所述后段熔鹽的熔鹽循環(huán)量為350~460t/h，熔鹽溫升≤4℃。

26、在優(yōu)選的實施例中，所述輥道緩冷控制盤條以≤1.5℃/s的緩冷速度冷卻至300℃以下進行集卷，可以避免盤條由于快速冷卻導致塑性降低，提高盤條軟化效果。

27、在優(yōu)選的實施例中，所述輥道緩冷控制采用不關嚴保溫罩，由輥道輸送盤條進入保溫罩，可以利于盤條自身余溫控制緩冷速度，有利于提高輥道輸送速率，促進快速下線，提高生產效率。

28、一種1860mpa級橋索用熱軋含v高強度盤條，所述熱軋盤條由上述任意一項所述的1860mpa級橋索用熱軋含v高強度盤條的制造方法制造獲得。

29、上述熱軋盤條采用含微量v元素的過共析鋼成分體系，相較于現有高碳絞線鋼盤條易形成網狀碳化物和硬脆相組織，形成的索氏體組織含量不高且力學性能波動和應力較大，所述熱軋盤條的顯微組織以回火索氏體為主、含有少量鐵素體和熔斷索氏體，索氏體片層間距較細、含量較高、較珠光體組織的強度和拉拔性能更好，經過回火、片層熔斷轉變?yōu)榛鼗鹚魇象w和熔斷索氏體后，組織應力和位錯密度變低，使組織得到韌化，結合含v析出相的大量彌散析出和均勻分布，在提高組織均勻性的同時，能彌補降低cr含量帶來的強度損失，并進一步提高基體強度，同時降低塑性提升難度，用回火態(tài)調控組織塑性與高強度性能匹配，有利于提高橋索鋼絲強度，降低盤條在后續(xù)制絲和扭轉過程的斷裂風險。

30、所述回火索氏體片層間距越細，基體強度越高，但回火索氏體片層間距過細，控制含v析出相的大量析出和異常組織析出難度將增大，在優(yōu)選的實施例中，所述回火索氏體的片層間距為75~120nm。

31、在優(yōu)選的實施例中，所述熱軋盤條的網狀碳化物級別為0級，可有效避免碳元素產生網狀碳化物異常組織，提高碳元素的強化作用，提高盤條的整體強度和塑性。

32、所述熱軋盤條能避免網狀碳化物、馬氏體異常組織風險，提高混合組織分布均勻性，進而降低力學性能波動，對改善盤條制成的鋼絲扭轉性能有利，在優(yōu)選的實施例中，所述熱軋盤條的力學性能同圈差≤40mpa。

33、在優(yōu)選的實施例中，所述熱軋盤條的直徑為12.0~15.0mm，抗拉強度為1340~1390mpa，斷面收縮率為38%~43%，熱軋盤條具有較大直徑規(guī)格，可以通過提高減面率提高橋索鋼絲強度或制造較大規(guī)格橋索鋼絲，簡化橋梁纜索制造，盤條具有較大的抗拉強度，可以快速達到目標強度并減少熱鍍鋅的強度損失影響，盤條具有較高斷面收縮率，使盤條具有較高塑韌性，能降低深度拉絲和扭轉過程的斷絲風險，提高成材率。

34、與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果至少在于：

35、（1）針對現有1860mpa級橋索用熱軋盤條易在風冷線上形成網狀碳化物和淬火馬氏體、貝氏體等硬脆組織，導致盤條在制絲過程的脆斷及扭轉過程不合格的現狀，本發(fā)明的制造方法采用含v過共析鋼成分體系結合在線熔鹽等溫弱回火弱回火技術，前段熔鹽能夠控制盤條快速從高溫奧氏體狀態(tài)略過網狀碳化物析出區(qū)間進入索氏體相區(qū)，形成以細片層間距索氏體為主的組織，含v析出相在中溫形成大量納米級析出相，后段熔鹽能夠提供更多熱動力，能夠控制盤條組織進行短時回火，并避免納米析出相聚合粗化，提升盤條的強塑性，再通過輥道慢冷促進盤條組織進一步韌化，提高大規(guī)格盤條的組織均勻性和強塑性能匹配，具有良好的工業(yè)適應性。

36、（2）針對現有1860mpa級橋索用熱軋盤條合金成本高、強塑性不足、力學性能波動大的現狀，本發(fā)明的熱軋盤條采用c-si-mn-cr-v成分設計，cr、v含量較小，可有效避免c元素產生網碳、馬氏體等異常組織風險，顯微組織以回火索氏體為主、含有少量鐵素體和熔斷索氏體，能夠提高回火索氏體占比，有效利用c、v元素強化作用，促進含v析出相細化和大量彌散析出，進一步提高基體強度，用回火態(tài)促進盤條組織進一步韌化，調控組織塑性與高強度性能匹配，降低力學性能波動，可以達到抗拉強度為1340~1390mpa，斷面收縮率為38%~43%，用于制造1860mpa級橋梁纜索等應用領域，能夠滿足制絲和扭轉性能需求，具有良好的工業(yè)適應性。

37、（3）本發(fā)明的制造方法可以進一步減少吐絲溫度對軋制過程的限制，選用合適的軋制溫度和變形量，控制脫碳、提高軋制效率的同時，促進終軋軋制過程動態(tài)再結晶細化晶粒；進一步控制輥道慢冷過程的盤條緩冷速度，促進盤條快速下線，提高生產效率，具有良好的工業(yè)適應性。