管桩钢丝用30MnSi盘条的研制
白喜峰 王丽慧
（鞍钢新轧钢股份有限公司线材厂）
摘要：本文简述了管桩钢丝用高线盘条30MnSi的研制过程，结合鞍钢的实际生产设备情况，确定转炉―炉外精炼―大方坯连铸连轧―高速线材轧制的生产工艺路线，其产品的综合性能处于国内领先地位，提高了企业的竞争能力。
关键词：30MnSi 炉外精炼 连铸连轧 高速线材
1、前言
用预应混凝土用钢棒（也叫管桩钢丝、PC钢棒）作为骨架材料，所生产的预制管桩是一种代替预制方桩和浇注桩用于处理建筑物地下基础的新产品，它以单桩承载能力大、抗弯性能好、抗震能力强、施工周期短等特点，广泛应用于高层建筑、港口码头等工程。现今，管桩在我国需求量不断增大，而相应的管桩钢丝用高线盘条主要从一些先进国家进口。近近来，鞍钢线材厂利用―炼钢炉外精炼的使用和大方坯连铸连轧的投产进行了管桩钢丝用30MnSi盘条的研制。至今，研制出的盘条在表面质量、内在质量以及综合性能等方面都得到了用户的好评。
2、工业性试验方案选择
2.1 成分选择
根据对进口盘条的测定结果用户提出的性能要求以及我厂以往试制35Si的经验，对30MnSi的化学成分进行设计，见表1。
表1
30MnSi化学成分
| 元素 | C | Si | Mn | P、S | Cu |
| 用户要求 | 0.28-0.33 | 0.60-0.90 | 0.90-1.30 | ≤0.020 | -0.30 |
| 内控标准 | 0.28-0.32 | 0.65-0.85 | 0.95-1.25 | ≤0.015 | ≤0.020 |
2.2 工艺路线的确定
由于用30MnSi盘条制做的管桩钢丝必须具有高强度、低松弛的性能要求以及在加工过程中有可镦性、可焊接性等要求，结合鞍钢的实际生产设备情况，选择了转炉冶炼、LF炉精炼、方坯连铸连轧、高线轧制的工艺路线。通过LF炉精炼进行成分微调，同时起到降低夹杂物含量、提高钢的纯净度的作用。具体工艺路线见图1。
一炼钢厂转炉冶炼→罐内吹氩搅拌LF炉精炼→280*280方坯连铸→120*120方坯连轧→线材厂热轧成各种规格盘条→成品检验→用户试用
图1 30MnSi生产工艺路线
3、盘条的生产及其理化指标
3.1 轧制控制
因该钢种的特点和较高的精度要求，加热时升温速度不能过快，均热时间不得过短，同时出钢温度不能过高，控制在1050-1150℃之间，以保证钢坯温度均匀。轧制时合理给定辊缝，保证压下分配合理；轧制中要经常测量成品尺寸，及时调整孔型，确保精度在B级以上。
3.2 冷却制度
30MnSi的合金含量较高，如果冷却速度快，易得到低温组织。因此，控冷主要采用相变前快速冷却+相变期缓冷的工艺，表2为线材厂实际轧制时的控冷工艺表，这样可以得到较细的铁素体+珠光体组织。
表2
30MnSi控冷工艺
| 钢号 | 规格mm | 终轧速度m/s | 吐丝温度℃ | 风机Hz | 辊道速度m/min |
| 30MnSi | 8.0-10.0 | 55 | 870-920 | 1-3#100% 4-6#关闭,7#100% | 20 |
| 11.0-12.0 | 47 | 870-920 | 1-4#100% 5-6#关闭,7#100% | 15 |
表3
轧制30MnSi性能统计
| 规格 | 钢种 | 炉罐号 | σb/MPa | δ5% | ψ/% |
| 10 | 30MnSi | 6D6666 | 700 | 19 | 51 |
| 10 | 30MnSi | 6D6666 | 675 | 20 | 55 |
| 10 | 30MnSi | 6D6666 | 685 | 20 | 54 |
| 10 | 30MnSi | 6D6666 | 675 | 22 | 60 |
| 10 | 30MnSi | 6D6666 | 700 | 21 | 52 |
| 10 | 30MnSi | 6D6666 | 680 | 22 | 52 |
| 10 | 30MnSi | 6D6668 | 690 | 21 | 55 |
| 10 | 30MnSi | 6D6668 | 695 | 20 | 54 |
| 10 | 30MnSi | 6D6668 | 695 | 22 | 55 |
| 10 | 30MnSi | 6D6667 | 710 | 21 | 59 |
| 10 | 30MnSi | 6D6667 | 705 | 21 | 58 |
| 10 | 30MnSi | 6D6667 | 705 | 21 | 59 |
3.3 力学性能
通过对30MnSi轧制的性能进行检验，盘条的力学性能完全满足用户交货的协议要求，具体统计见表3。
3.4 金相检验
对30MnSi盘条做金相组织、晶粒度及非金属夹杂物检验，金相组织为铁素体+珠光体。晶粒度6-8级。塑性非金属夹杂物为2-2.5级，脆性非金属夹杂物为1.5-2.5级。
4 钢丝生产工艺及其效果
30MnSi的盘条主要发往沈阳培新钢筋股份有限公司，经过酸洗、拉丝、刻痕、热处理（淬火+回火）等工序生产成Φ9.2mm刻痕管桩钢筋。其生产工艺见图2。
原料→进料筐→穿线辊→除磷、除皂→圆模→旋转模→拉丝卷筒→矫直辊→1#压紧辊→淬火炉→淬火导槽→回火炉→回火导槽→2#压紧辊→收线筐
图2 管桩钢丝生产流程
4.1 拉拔工艺
因为此路线为从盘条到成品的连续生产线，拉拔的压缩率很小，基本上是起定径作用，刻槽是用旋转模来实现的，旋转模为电机驱动的带动力的主动模。表4为Φ10mm盘条拉Φ9.0mm成品的拉拔工艺参数表。
4.2 热处理工艺
钢棒淬火铅用感应电源对其加热，在居里点前（768℃）采用中频感应加热，其频率一般为4-10kHz，在居里点后采用高频感应回热，其频率为30-100kHz；中频段加热温度为720-760℃，高频段加热温度为940-960℃。钢棒加热后的金相组织为奥氏体；加热后的钢棒用水淬火后得到马氏体组织，随后用频率为4-8kHz的中频感应回火，回火温度为400-450℃，回火的组织为回火索氏体或回火屈氏体。盘条在该公司使用时断裂少，模具损耗低，相应生产出来的管桩钢丝的抗拉强度基本在1450MPa以上（标准要求≥1420MPa），延伸率基本在8.4%-1%（标准要求≥8.0%）。且在镦头实验时没有开裂现象。
表4
拉拔工艺参数
| 公称直径 | 盘条直径 | 拉拔道次 | 圆模直径 | 圆横后钢线直径 |
| 9.0 | 10.0 | 2 | 9.8 | 9.80 |
| 圆模压缩率 | 旋转模直径 | 旋转模后钢线直径 | 旋转模压缩率 | |
| 3.96% | 9.75 | 9.5 | 15.66% | |
5、结论
30MnSi的生产路线以及主要工序充分发挥了鞍钢转炉炼钢、LF炉精炼、连轧轧制和高线轧机等设备的优势，确保了产品质量的稳定。同时30MnSi的原始化学成分设计合理，该牌号所轧出的盘条供拉拔生产的管桩钢丝，合格率较高，性能优良而且稳定，完全可以满足用户需要。
作者简介：
白喜峰，1977年4月出生，助理工程师，鞍钢新轧钢线材厂技术室工艺工程师。
王丽慧，女，1975年11月出生，助理工程师，鞍钢新轧钢线材厂技术室主任。
