一種830MPa級高強熱軋鋼筋及其生產工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種鋼筋及其生產工藝，是一種830MPa級高強熱軋鋼筋及其生產工藝，其重量百分比化學成分為：C：0.38-0.43%，Cr：0.7-0.9%，Mn：0.6-0.8%，Mo：0.15-0.25%，Si：0.2-0.3%，Ni：1.6-2%，S：<0.035%，P：<0.035%，N：<0.035%，余量為Fe。本發明的鋼筋屈服強度可達到830MPa，具有強度高、延性好、抗滯后斷裂性強、節省鋼材、低松弛、易焊接、鐓鍛性能好等優點，并可以使碳化物充分溶解，均勻擴散，避免了碳化物在晶間的析出造成晶間腐蝕和點蝕超標。
【專利說明】—種830MPa級高強熱軋鋼筋及其生產工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鋼筋及其生產工藝，具體的說是一種830MPa級高強熱軋鋼筋及
其生產工藝。
【背景技術】
[0002]熱軋鋼筋是經熱軋成型并自然冷卻的成品鋼筋，由低碳鋼和普通合金鋼在高溫狀態下壓制而成，主要用于鋼筋混凝土和預應力混凝土結構的配筋，是土木建筑工程中使用量最大的鋼材品種之一。熱軋鋼筋按照屈服強度標準值進行分級，分為四級:
HPB235 (Q235)，該鋼筋的屈服強度標準值235MPa，直徑8~20mm，彈性模量210GPa。
[0003]HRB335 (20MnSi),該鋼筋的屈服強度標準值335MPa，直徑6~50mm，彈性模量200GPa。
[0004]HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)，該鋼筋的屈服強度標準值 400MPa，直徑 6 ~50mm，彈性模量200GPa。
[0005]RRB400 (K20MnSi )，該鋼筋的屈服強度標準值與HRB400鋼筋相同也是400MPa，直徑8~40mm，彈性模量200GPa。
[0006]現有的熱軋鋼筋的屈服強度都比較低，要讓熱軋鋼筋屈服強度達到830MPa及以上如此高的強度是非常困難的事情，而且強度達到如此之高，難以保證出現屈服平臺，所謂的屈服強度有可能以0.2 %的應變對應強度表示。

【發明內容】

[0007]本發明所要解決的技術問題是，針對以上現有技術存在的缺點，提出一種830MPa級高強熱軋鋼筋及其生產工藝，屈服強度可達到830MPa，具有強度高、延性好、抗滯后斷裂性強、節省鋼材、低松弛、易焊接、鐓鍛性能好等優點，并可以使碳化物充分溶解，均勻擴散，避免了碳化物在晶間的析出造成晶間腐蝕和點蝕超標。
[0008]本發明解決以上技術問題的技術方案是:
一種830MPa級高強熱軋鋼筋，其重量百分比化學成分為:C:0.38-0.43%，Cr:
0.7-0.9%, Mn:0.6-0.8%, Mo:0.15-0.25%, S1:0.2-0.3%, N1:1.6-2%, S:<0.035%, P:〈0.035%, N:<0.035%，余量為 Fe。
[0009]830MPa級高強熱軋鋼筋的生產工藝，按以下步驟進行:
㈠將冶煉好的鋼筋送入加熱爐加熱到1000-120(TC，然后經在線第一冷卻工序將鋼筋快速度冷卻到640-660°C,然后在淬火裝置內用水或淬火液進行為時15-17秒鐘淬火,然后經過回火加熱爐加熱到550-660°C回火，再通過第二冷卻工藝冷卻到常溫；
第一冷卻工序:采用水冷以9-ll°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至640-660°C ；
第二冷卻工序:采用水冷與空冷結合，先采用水冷以1_2°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至390-410°C，然后空冷至260-280°C，再采用水冷以3_5°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至230-250°C，最后空冷至室溫；㈡將鋼筋熱軋至所需尺寸，熱軋溫度為1000-120(TC，熱軋后通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到570-590°C ；
曰將感應加熱完成的鋼筋不經過保溫直接用高壓噴射水或淬火液進行淬火處理，淬火冷卻速度14-16°C /s，使鋼筋溫度冷卻到Ms點以下10-30°C ；
㈣將淬火后的鋼筋經過回火加熱爐加熱到590-610°C，保溫13-15秒；
?將回火后的鋼筋冷卻到室溫。
[0010]本發明進一步限定的技術方案是:
前述的830MPa級高強熱軋鋼筋，其重量百分比化學成分為:C:0.38%，Cr:0.7%，Mn:
0.6%, Mo:0.25%, Si:0.2%, Ni:1.6%, S:0.025%, P:0.03%, N: 0.025%，余量為 Fe。
[0011]前述的830MPa級高強熱軋鋼筋，其重量百分比化學成分為:C:0.41%，Cr:0.8%，Mn:0.7%, Mo:0.15%, Si:0.25%, Ni:1.8%, S:0.015%, P:0.025%, N:0.015%，余量為 Fe。
[0012]前述的830MPa級高強熱軋鋼筋，其重量百分比化學成分為:C:0.43%，Cr:0.9%，Mn:0.8%, Mo:0.2%, Si:0.3%, N1:2%，S:0.013%, P:0.015%, N:0.012%，余量為 Fe。
[0013]前述的830MPa級高強熱軋鋼筋的生產工藝，步驟⑶中，采用水冷與空冷結合，先采用水冷以6-8°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至370-390°C，然后空冷至290_310°C，再采用水冷以4-6°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至190-210°C，最后空冷至室溫。
[0014]前述的830MPa級高強熱軋鋼筋的生產工藝，步驟㈢中，高壓噴射水或淬火液沿環繞在鋼筋四個等份縱向方向噴出，壓力大于等于8Mpa。
[0015]前述的830MPa級高強熱軋鋼筋的生產工藝，鋼筋在前牽引傳動系統的牽動下依次經過加熱、冷卻、淬火和回火的各個工序，再由后牽引傳動系統牽出冷卻，前后牽引傳動系統的頻率差為0.5-1.5HZ。
[0016]本發明的有益效果是:
本發明成分中由于加入 Cr:0.7-0.9%, Mn:0.6-0.8%, Mo:0.15-0.25%, Si:0.2-0.3%,N1:1.6-2%，從而可以提高C和N元素的原子活性，使各原子形成的氣團能與位錯形成強烈的相互作用，釘扎位錯，產生屈服平臺，使得需要外界提供較大的應力才能開動位錯。
[0017]本發明生產工藝中，將冶煉好的鋼筋加熱后經在線快速冷卻，然后淬火，然后回火，再經過第二冷卻工藝冷卻到常溫，通過溫度及特殊冷卻工藝的設定，一方面可以使碳化物充分溶解，均勻擴散，避免了碳化物在晶間的析出造成晶間腐蝕和點蝕超標，保證了材料的鐵素體含量大于30%;另一方面，還可以使材料固溶充分，避免了熱處理方式加熱不均固溶不均帶來的腐蝕速率超標和硬度超標，從而帶來了另一個技術指標的突破，獲得了意想不到的技術效果。
[0018]本發明生產工藝中，將感應加熱完成的鋼筋不經過保溫，使鋼筋表面溫度來不及釋放，奧氏體進入鐵素體轉變過程縮短，形成適量晶粒度極細的鐵素體，使鋼筋鐵素體含量在0.3%左右，晶粒細化的鐵素體不僅可提高韌性還能提高強度，另外，30%左右的鐵素體在拉伸時發生連續變形以緩解應力。
[0019]本發明回火后采用水冷與空冷結合，依次為:水冷-空冷-水冷-空冷，這樣，通過回火后的冷卻控制，可以使碳化物進一步充分溶解，均勻擴散，避免了碳化物在晶間的析出造成晶間腐蝕和點蝕超標，保證了材料的鐵素體含量在30%左右,可以進一步使材料固溶充分，避免了熱處理方式加熱不均，固溶不均帶來的腐蝕速率超標和硬度超標，鞏固了前面冶煉后熱處理工藝產生的技術效果。
[0020]本發明鋼前后牽引傳動系統的頻率差為0.5-1.5HZ，設定頻率差使得產品在一定的張力條件下淬火回火，具有強度大于等于830MPa、延伸率大于7%以上，抗滯后斷裂性強、低松弛的優點。
[0021] 總之，本發明可使產品屈服強度達到830MPa，均勻延伸率大于7.5%以上，保證了產品的質量要求及提高了鋼筋的抗滯后斷裂的性能，應用到預應力混凝土結構內可減少鋼筋用量30%以上，大大節約了鋼筋耗用量，減少管樁的建造成本。另外，本發明的鋼筋還具有的以下優點:⑴延性好，高于螺旋肋鋼絲30-50% ;⑵強屈比高，高于螺旋肋鋼絲15-20% ；⑶降低錨具成，降低80%的連接成本；⑷提高了鋼筋與混凝土的握裹力和粘接力，加長了預應力的傳遞長度，同時減少了預應力的損失力；(6)提高了至少30%的安全系數，其中15-20%是由其延性和強屈比提高產生的。
【具體實施方式】
[0022]實施例1
本實施例的830MPa級高強熱軋鋼筋，其重量百分比化學成分為:C:0.38%，Cr:0.7%，Mn:0.6%, Mo:0.25%, Si:0.2%, Ni:1.6%, S:0.025%, P:0.03%, N: 0.025%，余量為 Fe。
[0023]本實施例的830MPa級高強熱軋鋼筋的生產工藝，按以下步驟進行:
(-)將冶煉好的鋼筋送入加熱爐加熱到1200°C，然后經在線第一冷卻工序將鋼筋快速度冷卻到640°C,然后在淬火裝置內用水或淬火液進行為時15秒鐘淬火,然后經過回火加熱爐加熱到660°C回火，再通過第二冷卻工藝冷卻到常溫；
第一冷卻工序:采用水冷以9°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至640°C ；
第二冷卻工序:采用水冷與空冷結合，先采用水冷以1°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至390°C，然后空冷至260°C，再采用水冷以3°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至230°C，最后空冷至室溫；
(二)將鋼筋熱軋至所需尺寸，熱軋溫度為1170°C，熱軋后通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到570°C ；
曰將感應加熱完成的鋼筋不經過保溫直接用高壓噴射水或淬火液進行淬火處理，淬火冷卻速度14°C /s，使鋼筋溫度冷卻到Ms點以下10°C ;高壓噴射水或淬火液沿環繞在鋼筋四個等份縱向方向噴出，壓力大于等于8Mpa。
[0024]㈣將淬火后的鋼筋經過回火加熱爐加熱到590°C，保溫13秒；
?將回火后的鋼筋冷卻到室溫；采用水冷與空冷結合，先采用水冷以6V /s的冷卻速率將鋼筋水冷至370°C，然后空冷至290°C，再采用水冷以4°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至190°C，最后空冷至室溫。
[0025]本實施例中，鋼筋在前牽引傳動系統的牽動下依次經過加熱、冷卻、淬火和回火的各個工序，再由后牽引傳動系統牽出冷卻，前后牽引傳動系統的頻率差為0.5HZ。
[0026]實施例2
本實施例的830MPa級高強熱軋鋼筋，其重量百分比化學成分為:C:0.41%，Cr:0.8%，Mn:0.7%, Mo:0.15%, Si:0.25%, Ni:1.8%, S:0.015%, P:0.025%, N:0.015%，余量為 Fe。
[0027]本實施例的830MPa級高強熱軋鋼筋的生產工藝，按以下步驟進行:(-)將冶煉好的鋼筋送入加熱爐加熱到1100°c，然后經在線第一冷卻工序將鋼筋快速度冷卻到650°C,然后在淬火裝置內用水或淬火液進行為時16秒鐘淬火,然后經過回火加熱爐加熱到600°C回火，再通過第二冷卻工藝冷卻到常溫；
第一冷卻工序:采用水冷以10°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至650°C ；
第二冷卻工序:采用水冷與空冷結合，先采用水冷以2°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至400°C，然后空冷至270°C，再采用水冷以4°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至240°C，最后空冷至室溫；
(二)將鋼筋熱軋至所需尺寸，熱軋溫度為1110°C，熱軋后通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到580°C ；
曰將感應加熱完成的鋼筋不經過保溫直接用高壓噴射水或淬火液進行淬火處理，淬火冷卻速度15°C /s，使鋼筋溫度冷卻到Ms點以下20°C ;高壓噴射水或淬火液沿環繞在鋼筋四個等份縱向方向噴出，壓力大于等于8Mpa。
[0028]㈣將淬火后的鋼筋經過回火加熱爐加熱到600°C，保溫14秒；
?將回火后的鋼筋冷卻到室溫；采用水冷與空冷結合，先采用水冷以7V /s的冷卻速率將鋼筋水冷至380°C，然后空冷至300°C，再采用水冷以5°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至200°C，最后空冷至室溫。
[0029]本實施例中，鋼筋在前牽引傳動系統的牽動下依次經過加熱、冷卻、淬火和回火的各個工序，再由后牽引傳動系統牽出冷卻，前后牽引傳動系統的頻率差為1.0ΗΖ。
[0030]實施例3
本實施例的830MPa級高強熱軋鋼筋，其重量百分比化學成分為:C:0.43%，Cr:0.9%，Mn:0.8%, Mo:0.2%, Si:0.3%, N1:2%，S:0.013%, P:0.015%, N:0.012%，余量為 Fe。
[0031]本實施例的830MPa級高強熱軋鋼筋的生產工藝，按以下步驟進行:
(-)將冶煉好的鋼筋送入加熱爐加熱到1010°c，然后經在線第一冷卻工序將鋼筋快速度冷卻到660°C,然后在淬火裝置內用水或淬火液進行為時17秒鐘淬火,然后經過回火加熱爐加熱到520°C回火，再通過第二冷卻工藝冷卻到常溫；
第一冷卻工序:采用水冷以11°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至660°C ；
第二冷卻工序:采用水冷與空冷結合，先采用水冷以2°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至410°C，然后空冷至280°C，再采用水冷以5°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至250°C，最后空冷至室溫；
(二)將鋼筋熱軋至所需尺寸，熱軋溫度為1090°C，熱軋后通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到590°C ；
曰將感應加熱完成的鋼筋不經過保溫直接用高壓噴射水或淬火液進行淬火處理，淬火冷卻速度16°C /s，使鋼筋溫度冷卻到Ms點以下30°C ;高壓噴射水或淬火液沿環繞在鋼筋四個等份縱向方向噴出，壓力大于等于8Mpa。
[0032]㈣將淬火后的鋼筋經過回火加熱爐加熱到610°C，保溫15秒；
?將回火后的鋼筋冷卻到室溫；采用水冷與空冷結合，先采用水冷以8V /s的冷卻速率將鋼筋水冷至390°C，然后空冷至310°C，再采用水冷以6°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至210°C，最后空冷至室溫。
[0033]本實施例中，鋼筋在前牽引傳動系統的牽動下依次經過加熱、冷卻、淬火和回火的各個工序，再由后牽引傳動系統牽出冷卻，前后牽引傳動系統的頻率差為1.5HZ。
[0034]除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡采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范圍。
【權利要求】
1.一種830MPa級高強熱軋鋼筋，其特征在于:其重量百分比化學成分為:C:0.38-0.43%, Cr:0.7-0.9%, Mn:0.6-0.8%, Mo:0.15-0.25%, S1:0.2-0.3%, N1:1.6-2%, S:〈0.035%, P:<0.035%, N:<0.035%，余量為 Fe。
2.如權利要求1所述的830MPa級高強熱軋鋼筋，其特征在于:其重量百分比化學成分為:C:0.38%, Cr:0.7%, Mn:0.6%, Mo:0.25%, S1:0.2%, N1:1.6%, S:0.025%, P:0.03%, N:0.025%，余量為 Fe。
3.如權利要求1所述的830MPa級高強熱軋鋼筋，其特征在于:其重量百分比化學成分為:C:0.41%, Cr:0.8%, Mn:0.7%, Mo:0.15%, S1:0.25%, N1:1.8%, S:0.015%, P:0.025%, N:0.015%，余量為 Fe。
4. 如權利要求1所述的830MPa級高強熱軋鋼筋，其特征在于:其重量百分比化學成分為:C:0.43%, Cr:0.9%, Mn:0.8%, Mo:0.2%, S1:0.3%, Ni:2%, S:0.013%, P:0.015%, N:0.012%，余量為 Fe。
5.如權利要求1-4中任一權利要求所述的830MPa級高強熱軋鋼筋的生產工藝，其特征在于:按以下步驟進行: ㈠將冶煉好的鋼筋送入加熱爐加熱到1000-120(TC，然后經在線第一冷卻工序將鋼筋快速度冷卻到640-660°C,然后在淬火裝置內用水或淬火液進行為時15-17秒鐘淬火,然后經過回火加熱爐加熱到550-660°C回火，再通過第二冷卻工藝冷卻到常溫； 所述第一冷卻工序:采用水冷以9-ll°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至640-660°C ； 所述第二冷卻工序:采用水冷與空冷結合，先采用水冷以1_2°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至390-410°C，然后空冷至260-280°C，再采用水冷以3_5°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至230-250°C，最后空冷至室溫； ㈡將鋼筋熱軋至所需尺寸，熱軋溫度為1000-120(TC，熱軋后通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到570-590°C ； 曰將感應加熱完成的鋼筋不經過保溫直接用高壓噴射水或淬火液進行淬火處理，淬火冷卻速度14-16°C /s，使鋼筋溫度冷卻到Ms點以下10-30°C ； ㈣將淬火后的鋼筋經過回火加熱爐加熱到590-610°C，保溫13-15秒； ?將回火后的鋼筋冷卻到室溫。
6.如權利要求5所述的830MPa級高強熱軋鋼筋的生產工藝，其特征在于:所述步驟?中，采用水冷與空冷結合，先采用水冷以6-8°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至370-390°C，然后空冷至290-310°C，再采用水冷以4-6°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至190_210°C，最后空冷至室溫。
7.如權利要求5或6所述的830MPa級高強熱軋鋼筋的生產工藝，其特征在于:所述步驟㈢中，高壓噴射水或淬火液沿環繞在鋼筋四個等份縱向方向噴出，壓力大于等于8Mpa。
8.如權利要求5或6所述的830MPa級高強熱軋鋼筋的生產工藝，其特征在于:鋼筋在前牽引傳動系統的牽動下依次經過加熱、冷卻、淬火和回火的各個工序，再由后牽引傳動系統牽出冷卻，前后牽引傳動系統的頻率差為0.5-1.5HZ。
【文檔編號】C21D8/08GK103484780SQ201310442827
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月26日 優先權日:2013年9月26日
【發明者】姚圣法, 吳海洋 申請人:江蘇天舜金屬材料集團有限公司