一種高強螺旋肋鋼筋及其加工方法
2023-09-27 05:47:15
專利名稱：一種高強螺旋肋鋼筋及其加工方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼筋及其加工方法，具體的說是ー種高強螺旋肋鋼筋及其加工方法。
背景技術：
目前常用的鋼筋為螺紋鋼，具體為外表面具有月牙形帶肋螺紋，螺紋為縱向凸筋，橫肋咬合齒，且不連續。這種螺紋鋼的尺寸均按五六十年代蘇聯建築鋼材的標準制定，鋼筋 直徑在6 50mm之間，具體廣泛應用於建築領域，並一直沿用至今。由於該螺紋鋼外形尺寸的基圓面積率為O. 94，因橫肋不能受力，有效面積要損失6% 11%左右。由於該鋼筋的表面帶有縱向凸筋，用於鋼筋混凝土工程中與混凝土的粘結カ和握裹カ偏弱，鋼筋混凝土在受カ狀態下，因表面的縱向凸筋容易使混凝土向兩邊劈裂，不利於混凝土與鋼筋之間的咬合；而橫肋咬合齒分散，易擠碎切斷，大滑移下即失去錨固力，錨固延性差。螺旋肋在鋼材中的應用首次出現在螺旋肋鋼絲(即預應カ混凝土用鋼絲)中，具體為表面具有4條連續狀的凸起肋，螺旋肋鋼絲相比螺紋鋼有著明顯的優勢，具體表現為(1)良好的錨固性能，連續狀的凸起肋使鋼絲與混凝土間形成連續的凹凸咬合齒，從而達到理想的錨固效果；⑵鋼絲橫截面積沒有任何損失，雖然鋼絲經過拉拔而形成凹凸不平的表面外形，但鋼絲通體橫截面相等，橫截面積沒有任何損失；⑶螺旋肋外表比較合理，一方面螺旋肋連續，基面積削弱較少，肋部面積仍可承受拉カ；而帶肋鋼筋(螺紋鋼)因橫肋不能受力，有效面積要損失6%-11%左右；另一方面螺旋肋鋼絲具有較高的錨固強度和剛度，且大滑移時仍具有較大承載カ(錨固延性好)，有利於抗震#)螺旋肋鋼絲表面凸起多條螺旋肋，混凝土咬合齒寬厚且連續不間斷，不易破碎、剪斷；擠壓面積大，相對肋面積大，劈裂カ均勻無方向性，因此早期滑移小而後期大變形時又具有較高的錨固延性，而一般帶肋鋼筋橫肋(螺紋鋼)咬合齒分散易擠碎切斷，大滑移下即失去錨固力，錨固延性差。以上優點是螺紋鋼所不具有的，但目前螺旋肋鋼絲的直徑在6 IOmm之間，根據其エ藝無法出產出直徑IOmm以上的螺旋肋鋼筋，因此目前市場上沒有IOmm以上的螺旋肋鋼筋，導致IOmm以上直徑的螺旋肋鋼筋的應用空白。螺旋肋鋼絲(即預應カ混凝土用鋼絲)，其生產エ藝是將鋼廠軋制後的圓盤條通過酸洗磷化然後經拉抜，最後進行調質處理，其中拉拔又分為6道エ序，前5道為了提高螺旋肋鋼絲的性能，如硬度和強度等，第6道エ序是經螺旋模拉拔成型螺旋肋。由於其エ藝受エ裝設備和工程使用要求的限制，僅能生產到10mm，不能生產大規格的鋼筋。另外，現有的這種エ藝及其生產出的螺旋肋鋼絲存在以下缺點由於先進行拉拔提高強度，再進行調質處理，從而使螺旋肋鋼絲的延性較差，強屈比低；由於通過拉拔提高強度，導致其成材率低；由於模具經常要換，導致生產成本高；由於規格太小，導致使用範圍窄；酸洗磷化工序產生的大量廢酸無法得到有效的治理，嚴重環境汙染；連續拉拔均採用多臺大功率的拉絲機，也嚴重的浪費了有限的電能資源。由於螺旋肋鋼絲本身螺旋肋形狀上的缺陷，從而導致其另外ー個缺點是任意兩根螺旋肋鋼絲之間不能實現螺母擰固，即不能通過螺母將兩根螺旋肋鋼絲進行螺紋連接，只能通過錨具連接，増加了連接成本；而現有的螺紋鋼可以做到以上這點，這也是目前螺紋鋼的優勢之一
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提供一種高強螺旋肋鋼筋及其加工方法，具有良好的錨固性能，延性好，強屈比高。本發明解決以上技術問題的技術方案是
一種高強螺旋肋鋼筋，其外表具有一體的至少一條連續狀螺旋肋，按重量百分比包含以下組分c 0. 25 O. 4%, Si 0. I O. 2%,Mn :0· 3 O. 45%,Nb 0. 04 O. 05%, Cr:O. 08 O. 09%, V :0. 01 O. 04%, B 0. 002 O. 003%, Mo 0. 001 O. 003%, Al 0. 015% O. 03%, S
O.002 O. 003%, Ti 0. 008% O. 009%, Ni 0. 004% O. 005%,複合稀土 3 5%，餘量為Fe。高強螺旋肋鋼筋的加工方法，按以下步驟進行
⑴將冶煉好的鋼筋送入加熱爐加熱到1150 1250°C，然後經在線冷卻裝置通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到700 750°C，然後在淬火裝置內用水或淬火液進行為時15 25秒鐘淬火，然後經過回火加熱爐加熱到660 680°C回火，再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫；
⑵用軋輥將鋼筋熱軋成表面具有連續狀螺旋肋，熱軋溫度為990 1150°C ；
⑶將熱軋成外表具有連續狀螺旋肋的鋼筋送入加熱爐加熱到880 990，然後經在線冷卻裝置通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到650 680°C，然後在淬火裝置內用水或淬火液進行為時15 25秒鐘淬火，然後經過回火加熱爐加熱到500 550°C回火，再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫。由於本發明的加工方法採用前後兩次不同的熱處理工藝，第一次熱處理可以使沒有熱軋之前的鋼筋獲得方便熱軋成連續狀螺旋肋的性能特性強度等級在600 770Mpa，強屈比I. 13左右，金相組織為由鐵素體和馬氏體組織組成；第二次熱處理則用於提高具有連續狀螺旋肋鋼筋的性能強度等級在1000 1570Mpa，強屈比大於I. 15以上，金相組織為由鐵素體、索氏體和屈氏體組織組成。本發明進一歩限定的技術方案是
前述的高強螺旋肋鋼筋，複合稀土中，按重量百分比包含以下組分La :25 35%，Ce 15 20%，Y :5 8%，Sc 7 12%，Gd 3 5%，Sm 5 7%，Dy 3 5%，Pr : 10 20%。通過增加複合稀土，一方面可便於鋼筋熱軋成連續狀螺旋肋，另ー方面提高了鋼筋的性能高延性和高強屈比，延性好高於螺旋肋鋼絲30 50%，強屈比高於螺旋肋鋼絲15 20%。前述的高強螺旋肋鋼筋，各條連續狀螺旋肋兩側邊與鋼筋表面相切的兩條切線形成夾角為90° 95°。前述的高強螺旋肋鋼筋，各條連續狀螺旋肋的寬度為3 3. 5mm,高度為O. 5
O.9mm。前述的高強螺旋肋鋼筋的加工方法，軋輥按重量百分比包含以下組分C 0. 35
O.45%, Mn 0. 25 O. 35%, Si 0. 15 O. 25%, Cr 2. 15 3. 05%, Mo 0. 05 O. 08%,Al :0. 012 O. 014%，其餘為Fe及不可避免的雜質；
軋輥需進行以下表面處理①加熱加熱溫度為770 790°C 冷卻以5 10°C /s冷速冷卻至500 700°C ;③淬火在淬火裝置內用水或淬火液進行15 25秒的淬火；@回火回火溫度為600 630°C。使用以上成分組成的軋輥以及表面處理後，使微細碳化物在完全變為馬氏體的基質中大量析出，形成硬度高的組織，軋輥硬度比本發明所需熱軋的鋼筋稍大，強度等級在900 lOOOMpa，易在鋼筋體表面熱軋形成連續狀螺旋肋，但硬度也不能過大，硬度太大容易損傷鋼筋體，熱軋成材率較低。因此，選用以上成分的軋輥，硬度適當，可熱軋出本發明所需的連續狀螺旋肋。 本發明的螺旋肋鋼筋的加工方法可以生產出各種規格的螺旋肋鋼筋，包括6 50mm中的任間規格以及50mm以上大規格；通過不同的熱處理工藝，不但可以生產出預應カ螺旋肋鋼筋，還可以生產出高強螺旋肋鋼筋。本發明的螺旋肋鋼筋具有螺旋肋鋼絲具有的優點(1)良好的錨固性能，連續狀的凸起肋使鋼筋與混凝土間形成連續的凹凸咬合齒，從而達到理想的錨固效果；⑵鋼筋橫截面積沒有任何損失，通體橫截面相等螺旋肋外表比較合理，一方面螺旋肋連續，基面積削弱較少，肋部面積仍可承受拉カ；另一方面螺旋肋鋼筋具有較高的錨固強度和剛度，且大滑移時仍具有較大承載カ(錨固延性好)，有利於抗震#)螺旋肋鋼筋表面凸起多條螺旋肋，混凝土咬合齒寬厚且連續不間斷，不易破碎、剪斷；擠壓面積大，相對肋面積大，劈裂カ均勻無方向性，因此早期滑移小而後期大變形時又具有較高的錨固延性。本發明エ藝生產出的螺旋肋鋼筋不但具有以上優點，還具有目前螺旋肋鋼絲及螺紋鋼所不具有的以下優點⑴延性好，高於螺旋肋鋼絲30 50% ;⑵強屈比高，高於螺旋肋鋼絲15 20% 具有目前螺紋鋼可以通過螺母擰固的特點，結合了兩者的最大優點，降低錨具成，降低80%的連接成本バ4)與混凝土的結合有效面積達到100%(螺紋鋼要損失6%-11%左右)；(5)提高了鋼筋與混凝土的握裹カ和粘接力，加長了預應カ的傳遞長度，同時減少了預應カ的損失カ；(6)提高了至少30%的安全係數，其中15-20%是由其延性和強屈比提高產生的，而10-20%是由其螺紋連接產生的。本發明的エ藝具有以下優點⑴不需使用鹽酸或硫酸進行酸洗和磷化，益於環保；⑵採用在線連續空冷和淬火エ藝技術，可使產品強度等級在600 1570Mpa，伸長率大於10%以上，強屈比大於I. 15以上，伸長率高、強度高；⑶採用的在線連續空冷エ藝技術的強度等級在600 900Mpa，金相組織為由鐵素體、馬氏體、少量貝氏體組織組成，其中鐵素體均勻分布在馬氏體及貝氏體組織內，採用的淬火エ藝技術的強度等級在1000 1570Mpa，金相組織為由鐵素體、索氏體和屈氏體組織組成必)軋輥採用「S」形雙向制槽，實現了鋼筋表面螺旋之間的無縫連接，不存在縱向凸筋，其基圓面積率為1.0，增強了與混凝土的粘結力，防止混凝土在受カ狀態下劈裂現象。
圖I是本發明的結構示意圖。圖2是圖I的剖視圖。
具體實施例方式實施例I
本實施例提出一種高強螺旋肋鋼筋，結構如I所示，包括鋼筋體I和鋼筋體表面的兩條螺旋肋2，螺旋肋2在鋼筋體表面呈連續分布，各條連續狀螺旋肋2兩側邊與鋼筋表面相切的兩條切線形成夾角為90°，各條連續狀螺旋肋的寬度為3mm，高度為O. 5mm。本實施例的高強螺旋 肋鋼筋，按重量百分比包含以下組分C 0. 25%，Si 0. 1%，Mn 0. 3%, Nb 0. 04%, Cr:O. 08%, V :0. 01%, B 0. 002%, Mo 0. 001%, Al 0. 015%, S 0. 002%, Ti
O.008%, Ni :0. 004%，複合稀土 3%，餘量為Fe。複合稀土中，按重量百分比包含以下組分La 25%, Ce :20%，Y :8%，Sc :12%，Gd :5%，Sm :5%，Dy :5%，Pr :20%。高強螺旋肋鋼筋的加工方法，按以下步驟進行
⑴將冶煉好的鋼筋送入加熱爐加熱到1150°C，然後經在線冷卻裝置通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到700°C,然後在淬火裝置內用水或淬火液進行為時15秒鐘淬火,然後經過回火加熱爐加熱到660°C回火，再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫。⑵用軋輥將鋼筋熱軋成表面具有連續狀螺旋肋，熱軋溫度為990°C，軋輥按重量百分比包含以下組分C 0. 35%, Mn 0. 25%, Si :0. 15%, Cr :2. 15%, Mo :0. 05%, Al :0. 012%，其餘為Fe及不可避免的雜質；軋輥需進行以下表面處理①加熱加熱溫度為770°C 冷卻以5°C /s冷速冷卻至500°C ;③淬火在淬火裝置內用水或淬火液進行15秒的淬火；@回火回火溫度為600°C ；
⑶將熱軋成外表具有連續狀螺旋肋的鋼筋送入加熱爐加熱到880°C，然後經在線冷卻裝置通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到650°C，然後在淬火裝置內用水或淬火液進行為時15秒鐘淬火，然後經過回火加熱爐加熱到500°C回火，再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫。實施例2
本實施例提出一種高強螺旋肋鋼筋，結構如I所示，包括鋼筋體I和鋼筋體表面的兩條螺旋肋2，螺旋肋2在鋼筋體表面呈連續分布，各條連續狀螺旋肋2兩側邊與鋼筋表面相切的兩條切線形成夾角為92°，各條連續狀螺旋肋的寬度為3. 3mm，高度為O. 7mm。本實施例的高強螺旋肋鋼筋，按重量百分比包含以下組分C 0. 3%，Si :0. 15%，Mn :0. 4%, Nb :0. 045%, Cr:O. 085%, V :0. 03 %，B :0. 0025%, Mo :0. 002%, Al :0. 025%, S
O.0025%, Ti :0. 0085%, Ni :0. 0045%,複合稀土 4%，餘量為Fe。複合稀土中，按重量百分比包含以下組分La 33%, Ce :17%，Y :5%，Sc :10%，Gd :5%，Sm :7%，Dy :3%，Pr :20%。高強螺旋肋鋼筋的加工方法，按以下步驟進行
⑴將冶煉好的鋼筋送入加熱爐加熱到1200°C，然後經在線冷卻裝置通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到720°C,然後在淬火裝置內用水或淬火液進行為時20秒鐘淬火,然後經過回火加熱爐加熱到670°C回火，再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫。⑵用軋輥將鋼筋熱軋成表面具有連續狀螺旋肋，熱軋溫度為1100°C，軋輥按重量百分比包含以下組分C 0. 40%, Mn 0. 30%, Si :0. 20%, Cr :2. 85%, Mo :0. 07%, Al :0. 013%，其餘為Fe及不可避免的雜質；軋輥需進行以下表面處理①加熱加熱溫度為780°C;②冷卻以8V /s冷速冷卻至600°C ;③淬火在淬火裝置內用水或淬火液進行20秒的淬火；@回火回火溫度為610°C ；⑶將熱軋成外表具有連續狀螺旋肋的鋼筋送入加熱爐加熱到900°C，然後經在線冷卻裝置通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到660°C，然後在淬火裝置內用水或淬火液進行為時20秒鐘淬火，然後經過回火加熱爐加熱到530°C回火，再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫。實施例3
本實施例提出一種高強螺旋肋鋼筋，結構如I所示，包括鋼筋體I和鋼筋體表面的兩條螺旋肋2，螺旋肋2在鋼筋體表面呈連續分布，各條連續狀螺旋肋2兩側邊與鋼筋表面相切的兩條切線形成夾角為95°，各條連續狀螺旋肋的寬度為3. 5mm，高度為O. 9mm。本實施例的高強螺旋肋鋼筋，按重量百分比包含以下組分C 0. 4%，Si :0. 2%，Mn
O.45%, Nb 0. 05%, Cr: O. 09%, V 0. 04 %，B 0. 003%, Mo 0. 003%, Al 0. 03%, S 0. 003%, Ti
O.009%, Ni :0. 005%，複合稀土 5%，餘量為Fe。複合稀土中，按重量百分比包含以下 組分La 35%, Ce :15%，Y :7%，Sc :11%，Gd :4%，Sm :6%，Dy :4%，Pr :18%。高強螺旋肋鋼筋的加工方法，按以下步驟進行
⑴將冶煉好的鋼筋送入加熱爐加熱到1250°C，然後經在線冷卻裝置通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到750°C,然後在淬火裝置內用水或淬火液進行為時25秒鐘淬火,然後經過回火加熱爐加熱到680°C回火，再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫。⑵用軋輥將鋼筋熱軋成表面具有連續狀螺旋肋，熱軋溫度為1150°C，軋輥按重量百分比包含以下組分C 0. 45%, Mn 0. 35%, Si :0. 25%, Cr :3. 05%, Mo :0. 08%, Al: O. 014%,其餘為Fe及不可避免的雜質；軋輥需進行以下表面處理①加熱加熱溫度為790°C微卻以10°C /s冷速冷卻至700°C ;③淬火在淬火裝置內用水或淬火液進行25秒的淬火；④回火回火溫度為630°C ；
⑶將熱軋成外表具有連續狀螺旋肋的鋼筋送入加熱爐加熱到990°C，然後經在線冷卻裝置通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到680°C，然後在淬火裝置內用水或淬火液進行為時25秒鐘淬火,然後經過回火加熱爐加熱到550°C回火,再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫。除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍。
權利要求
1.一種高強螺旋肋鋼筋，其外表具有一體的至少一條連續狀螺旋肋，其特徵在於按重量百分比包含以下組分c 0. 25 O. 4%, Si :0. I O. 2%, Mn :0. 3 O. 45%, Nb :0. 04 O. 05%, Cr:O. 08 O. 09%, V 0. 01 O. 04%, B 0. 002 O. 003%, Mo 0. 001 O. 003%, Al O. 015% O. 03%, S 0. 002 O. 003%, Ti 0. 008% O. 009%, Ni 0. 004% O. 005%,複合稀土3 5%，餘量為Fe。
2.如權利要求I所述的高強螺旋肋鋼筋，其特徵在於所述複合稀土中，按重量百分比包含以下組分La :25 35%，Ce 15 20%，Y :5 8%，Sc 7 12%，Gd 3 5%，Sm 5 7%, Dy 3 5%, Pr : 10 20%。
3.如權利要求I或2所述的高強螺旋肋鋼筋，其特徵在於所述各條連續狀螺旋肋兩側邊與鋼筋表面相切的兩條切線形成夾角為90° 95°。
4.如權利要求I或2所述的高強螺旋肋鋼筋，其特徵在於所述各條連續狀螺旋肋的寬度為3 3. 5臟，高度為O. 5 O. 9臟。
5.如權利要求I或2所述高強螺旋肋鋼筋的加工方法，其特徵在於按以下步驟進行 ⑴將冶煉好的鋼筋送入加熱爐加熱到1150 1250°C，然後經在線冷卻裝置通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到700 750°C，然後在淬火裝置內用水或淬火液進行為時15 25秒鐘淬火，然後經過回火加熱爐加熱到660 680°C回火，再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫； ⑵用軋輥將鋼筋熱軋成表面具有連續狀螺旋肋，熱軋溫度為990 1150°C ； ⑶將熱軋成外表具有連續狀螺旋肋的鋼筋送入加熱爐加熱到880 990°C，然後經在線冷卻裝置通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到650 680°C，然後在淬火裝置內用水或淬火液進行為時15 25秒鐘淬火，然後經過回火加熱爐加熱到500 550°C回火，再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫。
6.如權利要求5所述的高強螺旋肋鋼筋的加工方法，其特徵在於所述軋輥按重量百分比包含以下組分C 0. 35 O. 45%, Mn 0. 25 O. 35%, Si 0. 15 O. 25%, Cr 2. 15 3.05%, Mo :0. 05 O. 08%, Al:O. 012 O. 014%，其餘為Fe及不可避免的雜質； 所述軋輥需進行以下表面處理 加熱加熱溫度為770 790 0C ； 冷卻以5 10°C /s冷速冷卻至500 700°C ； 淬火在淬火裝置內用水或淬火液進行15 25秒的淬火； 回火回火溫度為600 630°C。
全文摘要
本發明涉及一種鋼筋及其加工方法，是一種高強螺旋肋鋼筋及其加工方法，按重量百分比包含以下組分C0.25～0.4%，Si0.1～0.2%，Mn0.3～0.45%，Nb0.04～0.05%，Cr:0.08～0.09%，V0.01～0.04%，B0.002～0.003%，Mo0.001～0.003%，Al0.015%～0.03%，S0.002～0.003%，Ti0.008%～0.009%，Ni0.004%～0.005%，複合稀土3～5%，餘量為Fe。加工方法為用軋輥將鋼筋熱軋成表面具有連續狀螺旋肋；將熱軋成外表具有連續狀螺旋肋的鋼筋送入加熱爐加熱到880～990，然後經在線冷卻裝置通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到650～680℃，然後在淬火裝置內用水或淬火液進行為時15～25秒鐘淬火，然後經過回火加熱爐加熱到500～550℃回火。本發明的高強螺旋肋鋼筋具有良好的錨固性能，延性好，強屈比高。
文檔編號C21D8/00GK102644036SQ201210131988
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月28日 優先權日2012年4月28日
發明者吳海洋, 姚聖法 申請人:江蘇國建新材料股份有限公司, 江蘇天舜金屬材料集團有限公司, 溧陽市萬興特種建材有限公司