CN104328346A - 一种耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺 - Google Patents

一种耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺，加入Mn：0.16-0.22%，Cr：0.85-1.0%，Mo：0.16-0.22%，从而提高C和N元素的原子活性，使各原子形成的气团能与位错形成强烈的相互作用，产生屈服平台，使得需要外界提供较大的应力才能开动位错，保证了抗拉强度达到675/Mpa，断后伸长率达到18.20%，端面收缩率达到38%，屈服点延伸率延伸率达到44.4J，屈服点伸长率达到850/Mpa；本发明所设计的一种耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺能够提高桩基钢护筒硬度及耐磨性，强度高、无污染、淬透性好、不易开裂且低松弛度。

Description

一种耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺
技术领域
本发明涉及一种耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺。
背景技术
目前，建筑用钢护筒作为一种桩基施工的重要工具，普通钢护筒大部份使用为HRB335、HRB400钢，少量采用HRB500钢，上述普通钢护筒虽在我国房屋建筑应用面较广，但在施工过程中受人为活动荷载作用，在进入基土表面，形成钻孔的时候，常常由于撞击力度过大，下沉高度过深而产生破裂报废的情况，严重影响了桩基施工的质量，造成工程质量隐患。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了一种耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺，能够提高桩基钢护筒硬度及耐磨性，强度高、无污染、淬透性好、不易开裂且低松弛度。
为了解决上述技术问题，本发明设计了一种耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺，选择钢材坯料的重量百分比化学成分为：C：0.26-0.38%、Si：0.20-0.30%、Mn：0.88-1.0%、Cr：0.85-1.0%、Mo：0.16-0.22%、N：0.015-0.030%、P：0.010-0.032%、S：0.001-0.0018% 、Nb：0.01-0.25% 、V：0.18-0.36% ，稀土：0.22-0.25%、0-0.9%残余元素,其余为Fe；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：15-18%，Pr：3-5%，Dy：7-9%，Ac：12.5-12.8%，Nd：15-20%，Sm：11-13%，余量为La；
本发明成分中由于加入Mn：0.16-0.22%，Cr：0.85-1.0%，Mo：0.16-0.22%，从而可以提高C和N元素的原子活性，使各原子形成的气团能与位错形成强烈的相互作用，钉扎位错，产生屈服平台，使得需要外界提供较大的应力才能开动位错，保证了抗拉强度达到675/Mpa，断后伸长率达到18.20%，端面收缩率达到38%，屈服点延伸率延伸率达到44.4J，屈服点伸长率达到850/Mpa；
本发明保证了钢护筒在进入基土表面，形成钻孔的时候，不会由于撞击力度过大，下沉高度过深而产生破裂报废的情况，大大节约了在桩基施工中的耗材报废率，提高了桩基施工的质量，消除了其安全隐患。
锰具有很好的脱氧能力，能把钢中的FeO还原成铁，改善钢的质量；还可以与硫形成MnS，从而减轻了硫的有害作用；同时能降低钢的脆性，改善钢的热加工性能；锰能大部分溶于铁素体，形成置换固溶体，使铁素体强化，继而提高钢的强度和硬度；
具体包括如下步骤：
步骤（1）：将上述钢材坯料置于炉中加热至1300-1400℃，并拉拔为所需尺寸的护筒坯料；出加热炉后采用水冷以23-25℃/s的冷却速率将钢筋水冷至920-950℃，再通过第一冷却工艺冷却到常温；
步骤（2）：将护筒坯料回火至900-950℃后在淬火装置内用水或淬火液淬火至600-640℃，同时进行渗碳处理，处理时间为5-7小时；
步骤（3）：将完成渗碳的护筒坯料采用第二冷却工序冷却至200-260℃并保温，保温时间为20-30分钟；
步骤（4）：将冷却后的护筒坯料回炉加热至840-880℃，并保温3.5-4.5小时；
步骤（5）：将步骤（4）中的高温护筒坯料水冷至200-250℃，并保温2.5-3.5小时，空冷至室温后得到耐磨抗冲击型桩基钢护筒。
本发明的限定技术方案为：
进一步的，前述的耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺，选择钢材坯料的重量百分比化学成分为：C：0.26%、Si：0.20%、Mn：0.88%、Cr：0.85%、Mo：0.16%、N：0.015%、P：0.010%、S：0.001% 、Nb：0.01% 、V：0.18%、稀土：0.22%、0.4%残余元素,其余为Fe；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：15%，Pr：3%，Dy：7%，Ac：12.5%，Nd：15%，Sm：11%，余量为La。
前述的耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺，选择钢材坯料的重量百分比化学成分为：C：0.38%、Si：0.30%、Mn：1.0%、Cr：1.0%、Mo：0.22%、N：0.030%、P：0.032%、S：0.0018% 、Nb：0.25% 、V：0.36% ，稀土：0.25%、0.8%残余元素,其余为Fe；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：18%，Pr：5%，Dy：9%，Ac：12.8%，Nd：20%，Sm：13%，余量为La。
前述的耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺，选择钢材坯料的重量百分比化学成分为：C：0.3%、Si：0.25%、Mn：0.9%、Cr：0.9%、Mo：0.20%、N：0.20%、P：0.25%、S：0.0015% 、Nb：0.02% 、V：0.25% 、稀土：0.24%、0.6%残余元素,其余为Fe；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：16%，Pr：4%，Dy：8%，Ac：12.6%，Nd：18%，Sm：12%，余量为La。
前述的耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺，步骤（1）中的钢材坯料加热完成后通入甲烷或者乙烷的密闭环境中进行拉拔操作。
前述的耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺，步骤（2）渗碳处理过程中，通入煤油、苯或酒精中的一种；
渗碳淬火工艺之前，先将钢材坯料在通入甲烷或者乙烷的密闭高温环境中进行拉拔，作为后续渗碳工艺的前序，保证工件内侧能够充分渗碳，同时达到工件整体均匀渗碳的目的；
拉拔完成后再次渗碳，以得到更高的表面硬度﹑耐磨性和疲劳强度，渗碳后钢材表面的化学成分可接近高碳钢，而工件的中心部分仍然保持原有的韧性和塑性，使工件能承受冲击载荷。
前述的耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺，第一冷却工序具体为：采用油冷以15-17℃/s的冷却速率将钢管坯料油冷至580-600℃；
第二冷却工序具体为：采用水冷以3-5℃/s的冷却速率将钢管坯料水冷至200-260℃；
本发明依次采用油冷与水冷，可以使碳化物进一步充分溶解，均匀扩散，避免了碳化物在晶间的析出造成晶间腐蚀和点蚀超标，保证了材料的铁素体含量在30%左右，可以进一步使材料固溶充分，避免了热处理方式加热不均，固溶不均带来的腐蚀速率超标和硬度超标，巩固了前面冶炼后热处理工艺产生的技术效果。
前述的耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺，步骤（5）中水冷时以四条高压喷射水沿护筒坯料横截面圆周方向等间隔喷射，压力为6-7Mpa，水温为30-35℃。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺，选择钢材坯料的重量百分比化学成分为：C：0.26%、Si：0.20%、Mn：0.88%、Cr：0.85%、Mo：0.16%、N：0.015%、P：0.010%、S：0.001% 、Nb：0.01% 、V：0.18%、稀土：0.22%、0.4%残余元素,其余为Fe；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：15%，Pr：3%，Dy：7%，Ac：12.5%，Nd：15%，Sm：11%，余量为La；
具体包括如下步骤：
步骤（1）：将上述钢材坯料置于炉中加热至1300-1400℃，钢材坯料加热完成后通入甲烷或者乙烷的密闭环境中进行拉拔操作，拉拔为所需尺寸的护筒坯料；出加热炉后采用水冷以23-25℃/s的冷却速率将钢筋水冷至920-950℃，再通过第一冷却工艺冷却到常温；
步骤（2）：将护筒坯料回火至900-950℃后在淬火装置内用水或淬火液淬火至600-640℃，同时进行渗碳处理，渗碳处理过程中，通入煤油、苯或酒精中的一种，处理时间为5-7小时；
步骤（3）：将完成渗碳的护筒坯料采用第二冷却工序冷却至200-260℃并保温，保温时间为20-30分钟；
步骤（4）：将冷却后的护筒坯料回炉加热至840-880℃，并保温3.5-4.5小时；
步骤（5）：将步骤（4）中的高温护筒坯料水冷至200-250℃，水冷时以四条高压喷射水沿护筒坯料横截面圆周方向等间隔喷射，压力为6-7Mpa，水温为30-35℃，并保温2.5-3.5小时，空冷至室温后得到耐磨抗冲击型桩基钢护筒。
实施例2
本实施例提供了一种耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺，选择钢材坯料的重量百分比化学成分为：C：0.38%、Si：0.30%、Mn：1.0%、Cr：1.0%、Mo：0.22%、N：0.030%、P：0.032%、S：0.0018% 、Nb：0.25% 、V：0.36% ，稀土：0.25%、0.8%残余元素,其余为Fe；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：18%，Pr：5%，Dy：9%，Ac：12.8%，Nd：20%，Sm：13%，余量为La；
具体包括如下步骤：
步骤（1）：将上述钢材坯料置于炉中加热至1300-1400℃，钢材坯料加热完成后通入甲烷或者乙烷的密闭环境中进行拉拔操作，拉拔为所需尺寸的护筒坯料；出加热炉后采用水冷以23-25℃/s的冷却速率将钢筋水冷至920-950℃，再通过第一冷却工艺冷却到常温；第一冷却工序具体为：采用油冷以15-17℃/s的冷却速率将钢管坯料油冷至580-600℃；
步骤（2）：将护筒坯料回火至900-950℃后在淬火装置内用水或淬火液淬火至600-640℃，同时进行渗碳处理，渗碳处理过程中，通入煤油、苯或酒精中的一种，处理时间为5-7小时；
步骤（3）：将完成渗碳的护筒坯料采用第二冷却工序冷却至200-260℃并保温，保温时间为20-30分钟；第二冷却工序具体为：采用水冷以3-5℃/s的冷却速率将钢管坯料水冷至200-260℃；
步骤（4）：将冷却后的护筒坯料回炉加热至840-880℃，并保温3.5-4.5小时；
步骤（5）：将步骤（4）中的高温护筒坯料水冷至200-250℃，水冷时以四条高压喷射水沿护筒坯料横截面圆周方向等间隔喷射，压力为6-7Mpa，水温为30-35℃，并保温2.5-3.5小时，空冷至室温后得到耐磨抗冲击型桩基钢护筒。
实施例3
本实施例提供了一种耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺，选择钢材坯料的重量百分比化学成分为：C：0.3%、Si：0.25%、Mn：0.9%、Cr：0.9%、Mo：0.20%、N：0.20%、P：0.25%、S：0.0015% 、Nb：0.02% 、V：0.25% 、稀土：0.24%、0.6%残余元素,其余为Fe；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：16%，Pr：4%，Dy：8%，Ac：12.6%，Nd：18%，Sm：12%，余量为La；
具体包括如下步骤：
步骤（1）：将上述钢材坯料置于炉中加热至1300-1400℃，钢材坯料加热完成后通入甲烷或者乙烷的密闭环境中进行拉拔操作，拉拔为所需尺寸的护筒坯料；出加热炉后采用水冷以23-25℃/s的冷却速率将钢筋水冷至920-950℃，再通过第一冷却工艺冷却到常温；第一冷却工序具体为：采用油冷以15-17℃/s的冷却速率将钢管坯料油冷至580-600℃；
步骤（2）：将护筒坯料回火至900-950℃后在淬火装置内用水或淬火液淬火至600-640℃，同时进行渗碳处理，渗碳处理过程中，通入煤油、苯或酒精中的一种，处理时间为5-7小时；
步骤（3）：将完成渗碳的护筒坯料采用第二冷却工序冷却至200-260℃并保温，保温时间为20-30分钟；第二冷却工序具体为：采用水冷以3-5℃/s的冷却速率将钢管坯料水冷至200-260℃；
步骤（4）：将冷却后的护筒坯料回炉加热至840-880℃，并保温3.5-4.5小时；
步骤（5）：将步骤（4）中的高温护筒坯料水冷至200-250℃，水冷时以四条高压喷射水沿护筒坯料横截面圆周方向等间隔喷射，压力为6-7Mpa，水温为30-35℃，并保温2.5-3.5小时，空冷至室温后得到耐磨抗冲击型桩基钢护筒。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺，其特征在于，选择钢材坯料的重量百分比化学成分为：C：0.26-0.38%、Si：0.20-0.30%、Mn：0.88-1.0%、Cr：0.85-1.0%、Mo：0.16-0.22%、N：0.015-0.030%、P：0.010-0.032%、S：0.001-0.0018% 、Nb：0.01-0.25% 、V：0.18-0.36% ，稀土：0.22-0.25%、0-0.9%残余元素,其余为Fe；
所述稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：15-18%，Pr：3-5%，Dy：7-9%，Ac：12.5-12.8%，Nd：15-20%，Sm：11-13%，余量为La；
具体包括如下步骤：
步骤（1）：将上述钢材坯料置于炉中加热至1300-1400℃，并拉拔为所需尺寸的护筒坯料；出加热炉后采用水冷以23-25℃/s的冷却速率将钢筋水冷至920-950℃，再通过第一冷却工艺冷却到常温；
步骤（2）：将护筒坯料回火至900-950℃后在淬火装置内用水或淬火液淬火至600-640℃，同时进行渗碳处理，处理时间为5-7小时；
步骤（3）：将完成渗碳的护筒坯料采用第二冷却工序冷却至200-260℃并保温，保温时间为20-30分钟；
步骤（4）：将冷却后的护筒坯料回炉加热至840-880℃，并保温3.5-4.5小时；
步骤（5）：将步骤（4）中的高温护筒坯料水冷至200-250℃，并保温2.5-3.5小时，空冷至室温后得到耐磨抗冲击型桩基钢护筒。
2.根据权利要求1所述的耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺，其特征在于，选择钢材坯料的重量百分比化学成分为：C：0.26%、Si：0.20%、Mn：0.88%、Cr：0.85%、Mo：0.16%、N：0.015%、P：0.010%、S：0.001% 、Nb：0.01% 、V：0.18%、稀土：0.22%、0.4%残余元素,其余为Fe；
所述稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：15%，Pr：3%，Dy：7%，Ac：12.5%，Nd：15%，Sm：11%，余量为La。
3.根据权利要求1所述的耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺，其特征在于，选择钢材坯料的重量百分比化学成分为：C：0.38%、Si：0.30%、Mn：1.0%、Cr：1.0%、Mo：0.22%、N：0.030%、P：0.032%、S：0.0018% 、Nb：0.25% 、V：0.36% ，稀土：0.25%、0.8%残余元素,其余为Fe；
所述稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：18%，Pr：5%，Dy：9%，Ac：12.8%，Nd：20%，Sm：13%，余量为La。
4.根据权利要求1所述的耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺，其特征在于，选择钢材坯料的重量百分比化学成分为：C：0.3%、Si：0.25%、Mn：0.9%、Cr：0.9%、Mo：0.20%、N：0.20%、P：0.25%、S：0.0015% 、Nb：0.02% 、V：0.25% 、稀土：0.24%、0.6%残余元素,其余为Fe；
所述稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：16%，Pr：4%，Dy：8%，Ac：12.6%，Nd：18%，Sm：12%，余量为La。
5.根据权利要求1至4中任意一项权利要求所述的耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺，其特征在于，步骤（1）中的钢材坯料加热完成后通入甲烷或者乙烷的密闭环境中进行拉拔操作。
6.根据权利要求1所述的耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺，其特征在于，步骤（2）渗碳处理过程中，通入煤油、苯或酒精中的一种。
7.根据权利要求1所述的耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺，其特征在于：
所述第一冷却工序具体为：采用油冷以15-17℃/s的冷却速率将钢管坯料油冷至580-600℃；
所述第二冷却工序具体为：采用水冷以以3-5℃/s的冷却速率将钢管坯料水冷至200-260℃。
8.根据权利要求1所述的耐磨抗冲击型桩基钢护筒的加工工艺，其特征在于：步骤（5）中水冷时以四条高压喷射水沿护筒坯料横截面圆周方向等间隔喷射，压力为6-7Mpa，水温为30-35℃。
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