CN102061370A - 混凝土用钢筋的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混凝土用钢筋的生产工艺，所述工艺包括以下步骤：对热轧盘条进行除鳞，采用模具拉拔或辊模拉拔成形后矫直，或者不经拉拔直接进行矫直；用高中频感应加热炉将热轧盘条连续通过加热圈以及冷却水圈，将钢筋加热到Ac1以上以进行奥氏体化；喷水淬火冷却；执行回火处理，并且在回火时对钢筋施加张力；喷水冷却，得到混凝土用钢筋。
Description
技术领域
本发明涉及一种混凝土用钢筋的生产工艺，具体地讲，本发明涉及一种具有高强度、低松弛、低屈强比的混凝土用钢筋的生产工艺。
背景技术
预应力混凝土用钢筋在国外已被广泛应用于高强度预应力混凝土离心管桩、高架桥墩混凝土管桩、电线杆、铁路轨枕等预应力构件中。国产预应力钢材的应用领域已从铁路、公路拓展为建筑、水利、能源及岩土锚固等工程领域。预应力混凝土用钢筋一般采用热处理方法得到，经过热处理强韧化的高强度预应力钢筋、经少许冷拔或冷轧加工后进行调质处理得到的一种高强度低合金结构钢材。这种钢筋具有强度高，松弛率低等优点。目前，国内绝大部分预应力混凝土工程施工均采用低松弛预应力钢材，而普通松弛预应力钢材已趋淘汰。
预应力混凝土用钢筋在追求高强度、高韧性的同时，也将屈强比作为一项重要指标，因为钢的屈强比越低，则意味着高加工硬化指数和高均匀延伸率。若将低屈强比钢筋应用在建筑上，就可以提高建筑物的抗震性能。而传统的淬火回火热处理工艺所得到的钢筋的屈强比偏高，可以达到97％，致使抗拉强度与屈服强度的差值较小，安全储备不足，是建材的危险因素，因而建筑钢材的屈强比问题，已经成为满足预应力混凝土结构安全储备的重要课题。
然而，直到目前为止，现有技术还没有开发出对于具有低松弛、低屈强比的预应力混凝土用钢筋。经过传统淬火回火处理的钢筋具有低松弛的特点，但是屈强比偏高。而经过稳定化处理的钢筋虽然具有低松弛的特点，但是往往要进行酸洗而造成环境污染。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种采用低碳钢的淬火以及张力回火来生产具有高强度、高塑性、低松弛和低屈强比的预应力混凝土用钢筋的方法。所述方法包括以下步骤：对热轧盘条进行除鳞，采用模具拉拔或辊模拉拔成形后矫直，或者不经拉拔直接进行矫直；用高中频感应加热炉将热轧盘条连续通过加热圈以及冷却水圈，将钢筋加热到Ac1以上以进行奥氏体化；喷水淬火冷却；执行回火处理，并且在回火时对钢筋施加张力；喷水冷却，得到混凝土用钢筋。
根据本发明，淬火温度为750℃-980℃，回火温度为350℃-600℃，执行回火处理时对钢筋施加的张力值不超过钢筋原有破断力的30％；优选地，淬火温度为760℃-920℃，回火温度为450℃-550℃，执行回火处理时对钢筋施加的张力值为钢筋原有破断力的1％-10％。
根据本发明，所述热轧盘条按重量百分比含有0.15％-0.5％的C、≤2％的Si、0.5％-2.0％的Mn，其余为Fe和不可避免的杂质。可选地在除鳞之后、矫直之前还包括采用模具拉拔或辊模拉拔成形的步骤。
根据本发明得到的混凝土用钢筋的抗拉强度Rm≥1000MPa，延伸率≥10％，屈强比σ0.2/σb≤0.9，松弛性能满足初始应力为公称抗拉强度的70％的条件下1000小时的应力松弛率≤2％。
根据本发明得到的混凝土用钢筋的组织结构为回火屈氏体+铁素体、回火索氏体+铁素体、或者回火马氏体+下贝氏体+铁素体。
附图说明
图1示出了根据本发明的混凝土用钢筋的生产工艺的流程图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细说明本发明的实施例。
根据本发明的混凝土用钢筋的生产工艺采用低碳钢的淬火以及张力回火方法来生产具有高强度、高塑性、低松弛和低屈强比的预应力混凝土用钢筋。
参照图1可知，根据本发明的混凝土用钢筋的生产工艺包括以热轧盘条为原料经过放线机放线、除鳞机除鳞、采用模具拉拔或辊模拉拔成形或者不经拉拔直接进行矫直、感应加热、喷水冷却、张力回火加热、喷水冷却以及最后的收盘等步骤。
根据本发明的混凝土用钢筋的生产工艺将中低碳钢的热轧盘条经过弯曲除鳞后，采用模具拉拔或辊模拉拔成形或者不经拉拔直接进行矫直，再经淬火以及张力回火处理，得到回火屈氏体+铁素体组织、回火索氏体+铁素体组织、或者回火马氏体+下贝氏体+铁素体组织，从而形成产品。
具体地讲，根据本发明的混凝土用钢筋的生产工艺包括以下步骤：通过放线机将热轧盘条放线；进行除鳞；模具拉拔或辊模拉拔成形或者不经拉拔直接进行矫直；用高中频感应加热炉将热轧盘条连续通过加热圈以及冷却水圈，将钢材加热到Ac1以上以进行奥氏体化；喷水淬火冷却，其中，淬火温度为750℃-980℃，优选地为760℃-920℃，淬火冷却后盘条剩余温度低于450℃；连续回火处理，其中，回火温度为350℃-600℃，优选地为450℃-550℃，并且在回火时对钢材施加一定的张力，且张力值不超过其原有破断力的30％，优选地张力值为其原有破断力的1％-10％；喷水冷却，得到产品。
根据本发明的混凝土用钢筋的生产工艺所采用的热轧盘条按重量百分比含有0.15-0.5％的C、≤2％的Si、0.5-2.0％的Mn，其余为Fe和不可避免的杂质。
下面将结合具体示例来描述本发明。
示例1
将30MnSi热轧盘条通过放线机放线后，进行除鳞，模具拉拔成形后进行矫直，用高中频感应加热炉将热轧盘条连续通过加热圈及冷却水圈，将钢材加热到Ac1以上以进行奥氏体化，喷水淬火冷却后进行连续回火处理，在回火机组上对钢材施加一定的张力，其中，淬火温度为750℃，回火温度为350℃，张力值为原有破断力的30％，喷水冷却，得到产品。
示例2
将30MnSi热轧盘条通过放线机放线后，进行除鳞，不经拉拔直接进行矫直，用高中频感应加热炉将热轧盘条连续通过加热圈及冷却水圈，将钢材加热到Ac1以上以进行奥氏体化，喷水淬火冷却后进行连续回火处理，在回火机组上对钢材施加一定的张力，其中，淬火温度为980℃，回火温度为600℃，张力值为原有破断力的1％，喷水冷却，得到产品。
示例3
将30MnSi热轧盘条通过放线机放线后，进行除鳞，模具拉拔成形后矫直，用高中频感应加热炉将热轧盘条连续通过加热圈及冷却水圈，将钢材加热到Ac1以上以进行奥氏体化，喷水淬火冷却后进行连续回火处理，在回火机组上对钢材施加一定的张力，其中，淬火温度为810℃，回火温度为480℃，张力值为原有破断力的5％，喷水冷却，得到产品。
对比示例1
将30MnSi热轧盘条通过放线机放线后，进行除鳞，模具拉拔成形后矫直，用高中频感应加热炉将热轧盘条连续通过加热圈及冷却水圈，将钢材加热到Ac1以上以进行奥氏体化，喷水淬火冷却后进行连续回火处理，在回火机组上对钢材施加一定的张力，其中，淬火温度为740℃，回火温度为300℃，张力值为原有破断力的0.5％，喷水冷却，得到产品。
对比示例2
将30MnSi热轧盘条通过放线机放线后，进行除鳞，辊模拉拔成形后矫直，用高中频感应加热炉将热轧盘条连续通过加热圈及冷却水圈，将钢材加热到Ac1以上以进行奥氏体化，喷水淬火冷却后进行连续回火处理，在回火机组上对钢材施加一定的张力，其中，淬火温度为1020℃，回火温度为620℃，张力值为原有破断强度的35％，喷水冷却，得到产品。
对比示例3
将30MnSi热轧盘条通过放线机放线后，进行除鳞，不经拉拔直接进行矫直，用高中频感应加热炉将热轧盘条连续通过加热圈及冷却水圈，将钢材加热到Ac1以上以进行奥氏体化，喷水淬火冷却后进行连续回火处理，其中，淬火温度为990℃，回火温度为300℃，喷水冷却，形成产品。
对比示例4
将30MnSi热轧盘条通过放线机放线后，进行除鳞，模具拉拔成形后矫直，用钢材的稳定化装置进行稳定化处理，钢材在回火机组上完成一定量的张拉变形，采用感应加热对其进行在线回火，其中，回火温度为380℃，张力值为其原有破断力的40％，穿水冷却，形成产品。
下面的表1示出了根据本发明的示例1-3以及对比示例1-4所得到的产品的力学性能以及应力松弛性能。
表1钢筋的力学性能
根据本发明的方法制备的钢筋兼有高强高塑、低松弛率、低屈强比等优点，可以作为预应力混凝土用钢筋，提高了建筑的安全储备能力。
通过本发明的示例1至示例3可知，根据本发明的方法制备的钢筋的性能满足抗拉强度Rm≥1000MPa，延伸率≥10％，屈强比σ0.2/σb≤0.9，松弛性能满足初始应力为公称抗拉强度的70％下1000小时的应力松弛率≤2％。
此外，通过对比示例1可知，当回火温度低于350℃并且淬火温度低于750℃时，制备的钢筋虽然屈强比低，但是松弛率高。
另外，通过对比示例2可知，当淬火温度大于980℃并且回火温度高于600℃时，制备的钢筋虽然松弛率低，但是屈强比高。
在对比示例3中，仅进行了淬火和回火工艺，而没有施加预定张力，所以得到的钢筋虽然具有较高的强度以及较低的松弛率，但是屈强比较高，安全储备不足，不适于用在现代建筑结构中。
在对比示例4中，由于稳定化处理方法多用在高碳钢中，而中低碳钢的稳定化处理难以达到理想的强度，并且在冷拔过程中还要进行酸洗，不利于环保；此外，尽管稳定化后的钢筋的松弛率较低，但是屈强比偏高。
根据本发明，采用淬火+张力回火的方法，可以得到回火屈氏体+铁素体、回火索氏体+铁素体、或者回火马氏体+下贝氏体+铁素体的组织结构，从而使得制备的钢筋具有高强高塑、低松弛和低屈强比的优点，可以作为预应力混凝土用钢筋，提高了建筑的安全储备能力。根据本发明的方法制备的钢筋可以广泛应用于建筑、桥梁、预制板等领域。
Claims (7)
1.一种混凝土用钢筋的生产工艺，其特征在于所述工艺包括以下步骤：
对热轧盘条进行除鳞，然后进行矫直；
用高中频感应加热炉将热轧盘条连续通过加热圈以及冷却水圈，将钢筋加热到Ac1以上以进行奥氏体化；
喷水淬火冷却；
执行回火处理，并且在回火时对钢筋施加张力；
喷水冷却，得到混凝土用钢筋。
2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于淬火温度为750℃-980℃，回火温度为350℃-600℃，执行回火处理时对钢筋施加的张力值不超过钢筋原有破断力的30％。
3.根据权利要求2所述的生产工艺，其特征在于淬火温度为760℃-920℃，回火温度为450℃-550℃，执行回火处理时对钢筋施加的张力值为钢筋原有破断力的1％-10％。
4.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于所述热轧盘条按重量百分比含有0.15％-0.5％的C、≤2％的Si、0.5％-2.0％的Mn，其余为Fe和不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于在除鳞之后、矫直之前还包括采用模具拉拔或辊模拉拔成形的步骤。
6.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于得到的混凝土用钢筋的抗拉强度Rm≥1000MPa，延伸率≥10％，屈强比σ0.2/σb≤0.9，松弛性能满足初始应力为公称抗拉强度的70％的条件下1000小时的应力松弛率≤2％。
7.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于得到的混凝土用钢筋的组织结构为回火屈氏体+铁素体、回火索氏体+铁素体或者回火马氏体+下贝氏体+铁素体。
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