摘 要: 针对屈服强度要求≥650MPa 级大规格( ≥Φ150mm) 钢拉杆用热轧圆钢，采用低成本合金化设计及生产工艺优化，成功开发出 650MPa 级大规格优质钢拉杆用热轧圆钢，力学性能满足 Rm≥850MPa、Rp0. 2≥650MPa、A≥15% 、Z≥45% 、 KV2( - 40℃ ) ≥34J 的标准要求。

　　关键词: 钢拉杆; 电炉工艺; 整体调质热处理; 圆钢

　　高强度拉杆用钢广泛应用于地下建筑如超高层建〓筑地基、船闸、码头、船坞和地铁∩坑道，钢拉杆在建筑结构中不仅是个连接件，更重要的是承受拉应力，在钢结构中起◣着举足轻重的作用[1]。近年来，随着国内外大型钢结构工程的迅猛发展，钢拉杆强度级别不断提高，规格品种不断增多，而且直径不断增大[2]。目前，国内屈服强度 650 MPa 级以上级别的钢拉杆主要使用中碳合金结构钢。为了保证钢拉杆高的强韧性指标，大规格钢拉杆通常采用中碳 CrNiMo 合金结构钢材料，如 40CrNiMoA 等，Ni 含量在 1. 25% 以上，导致生产成本偏高。对于直径卐规格≥120 mm 屈服强度 650 MPa 级以上级别的钢拉杆用钢尚未列入国家标准。

　　针对客户需求，利用低成本合合金化设计，大幅度降 低 屈 服 强 度 650MPa 级 大 规 格 ( Φ150 - Φ250mm) 高强度钢拉杆用热轧圆钢成本基础上，同时结合对生产工艺及热处理工艺的优化，生产出高性能低成本的大规格高强度钢拉杆用热轧圆钢。

　　1 技术要求

　　Φ150 mm - 250 mm 大规格钢∏拉杆用热轧圆钢与 Φ120 mm 及以下规格相比，在气体含量 T. O、[H]等方面均做了严格的要求，同时拉伸性能指标要求相同，- 40 ℃低温冲击性能要求更高( 试样整体热处理后在圆钢 1 /2 半径取样分析) ，具体对比结果见表 1。淬透性是钢种固有的属性，规格越大，圆钢 1 /2 半径处淬火马氏体含量越少，力学性能越难保证[3]。因此必须对大规格钢拉杆用热轧圆钢进行成分优化设计及热处理工艺优化设计，同时严格控制精炼及连铸工艺。

　　2 生产实践

　　2. 1 化学成分优化设计

　　对于大规格钢拉杆用热轧圆钢，国内外大多采用中碳 Cr - Ni - Mo 合金钢，如 40CrNiMoA 等，热处理后性能较好满足大规格高强度钢拉杆要求，但成本偏高。大规格钢拉杆用热轧圆钢若采用中碳 Cr - Mo 合金钢，成本较低，但淬透性不足，导致热处理后的钢拉杆性能不能满足要求。针对此问题，在 Cr - Mo 合金『钢基础上，针对不同规格，采用合理的 DI 值设计，获得合理的临界淬火直径，从而满足大规格钢拉杆用钢高性能、低成本要求。化学成分设计见表 2。

　　2. 2 生产工艺流程

　　650 MPa 级大规格优质钢拉杆用热轧圆钢工艺流程为: 110 t 电弧炉冶炼→120tLF 炉精练→RH 炉真空脱气→5 机 5 流 Φ450 mm 大断面圆坯连铸 →步进梁式加热炉加热→Ф1150 mm 两辊可逆式开坯→Ф850 mm × 3 + Ф770 mm × 3 二辊短应力线精轧机组轧制圆钢→修磨→超声波探伤→出厂。

　　2. 3 生产工艺优化

　　纯净度、高均匀性及致密性是影响 650MPa 级大规格优质钢拉杆用热轧圆钢调质后力学性能的决定性因素之一，为了提升钢水纯净度，LF 精炼过程中要及时观察造渣情况，白渣保持合适的时间。保证 RH 出站前的弱搅软】吹时间，随后连铸过程全程采用保护浇铸，为了进一步提升钢的致密性及控制合金元素偏析，应严格控制钢水的浇◤注过热度，连铸采用三段电磁搅拌( M - EMS + S - EMS + F - EMS) 。

　　3 产品冶金质量和性能

　　3. 1 低倍组织

　　屈服强度 650MPa 大规格钢拉杆用热轧圆钢横向酸浸低倍组织试片上无肉眼可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮、白点和◣分层。允许存在的缺陷统计结果见表 3。

　　3. 2 非金属夹杂物及气体含量

　　屈服强度 650 MPa 大规格钢拉杆用热轧圆钢洁净度较好，B 类、D 类硬相夹杂物细系最高为 1. 0级，粗系最高为 0. 5 级、Ds 最高级别为 0. 5 级，气体含量较低，T. O≤12 ppm，[H]≤12 ppm，具体结果见表 4、表 5。

　　3. 3 力学性能

　　将长为 300 mm - 400 mm 的 Φ150 - Φ250 高强度钢拉杆用热轧圆钢进行正火 + 调质: 正火: 正火作为预处理后不仅细化了晶粒，而且改善了组织的不均匀性，为随后的最终热处理做好组织准备。调质: 采用聚合物水基快速淬火剂 - 空气双介质循环进行控时冷却，主要因为大规格( Φ150 - Φ250 mm) 中碳合金结构钢，需在淬火时加大内层的冷却速度，得到更多的马氏体和下贝氏体，再经过回火，才可获得均匀细密索氏体 + 下贝氏体的金相组织，从而才可获得良好的韧塑性及合适的▓强度指标。 Φ150 mm - Φ250 mm 不同规◥格的热轧圆钢经整体正火 + 调质热处理后力学性能检验结果见表 6，全部满足标准要求，且 - 40℃ 纵向冲击≡功 KV2 /J ( 深度 2 mm V 型缺口) 富余量较大，金相组织见图 1，表面与 1 /2 半径处均为回火索氏体 + 贝氏体，索氏体量≥60% 以上，从而确保良好力学性能。

　　4 结语

　　( 1) 通过低成本合金化原理及冶炼、连铸、轧制和热处理工艺优化，成功地采用“电炉→LF→ RH→连铸→轧制”工艺生产出了 650MPa 级大规格( Φ150 mm - Φ250 mm) 高强度钢拉杆用热轧圆钢，产品性能均满足相关标准要求，并实现了工业化规模生产，产品质量稳定可靠。

　　( 2) 国内知名索具、吊具公司采用屈服强度 650MPa 级大规格高强度钢拉杆用热轧圆钢生产的 GLG650 级钢拉杆 - 40℃ 纵向冲击功 KV2 /J 富余量较大，各项性能指标均满足相关技术标准要求，目前已经成功应用于国内外体育馆、海港港口等重点工程，反应情况良好。