一種鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋，其化學(xué)成分按重量百分比為：C：0.18-0.20%、Si：0.38-0.40％、Mn：0.87-0.89％、Cr：0.5-1.5％、Mo：0.43-0.45％、Ni：0.05-0.15%、Nb：0.01-0.03%、Cu：0.01-0.05%、V：0.005-0.015%、S：0.06-0.08%、B：0.03-0.05%、Al：0.15-0.17%、Sn：0.03-0.05%、稀土元素：0.05-0.15%，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)；其中，稀土元素包括：6-8%鈰、3-5%釹、11-13%銪、15-17%鏑、4-6%鉺、18-20%镥，其余為鑭；本發(fā)明還公開了一種鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋的制造方法；本發(fā)明通過表面強(qiáng)化熱處理可以細(xì)化晶粒，同時(shí)提高鋼筋的韌性，可以減輕或消除帶狀組織等缺陷，提高鋼筋整體沖擊性能，使鋼筋組織更為均勻穩(wěn)定，極少出現(xiàn)氣孔及沙眼，且獲得較好的綜合力學(xué)性能。
【專利說明】一種鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼筋制造【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鋼筋混凝土的發(fā)明出現(xiàn)在近代，通常認(rèn)為法國(guó)園丁約瑟夫 ?莫尼爾于1849年發(fā)明鋼筋混凝土并于1867年取得包括鋼筋混凝土花盆以及緊隨其后應(yīng)用于公路護(hù)欄的鋼筋混凝土梁柱的專利。1872年，世界第一座鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑在美國(guó)紐約落成，人類建筑史上一個(gè)嶄新的紀(jì)元從此開始，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在1900年之后在工程界方得到了大規(guī)模的使用。1928年，一種新型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土出現(xiàn)，并于二次世界大戰(zhàn)后亦被廣泛地應(yīng)用于工程實(shí)踐。鋼筋混凝土的發(fā)明以及19世紀(jì)中葉鋼材在建筑業(yè)中的應(yīng)用使高層建筑與大跨度橋梁的建造成為可能。
[0003]在中國(guó)，鋼筋混凝土為應(yīng)用最多的一種結(jié)構(gòu)形式，占總數(shù)的絕大多數(shù)，同時(shí)也是世界上使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)最多的地區(qū)。目前，有必要建造巨型結(jié)構(gòu)(例如高層建筑、大跨度橋梁、巨型空間結(jié)構(gòu)、巨型離岸結(jié)構(gòu)、巨型地下結(jié)構(gòu)等)以確保用于人類活動(dòng)所需的空間以及與未來社會(huì)中的人口增加成比例的空間可用性。由于在土木工程和建筑領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)變得更高且更龐大，所述結(jié)構(gòu)必不可少地要求使用輕質(zhì)且高強(qiáng)度的材料。具有400至500腿^級(jí)的屈服強(qiáng)度的鋼筋目前被商業(yè)用于高層結(jié)構(gòu)的建造中，而且這種趨勢(shì)預(yù)計(jì)在未來進(jìn)一步加快。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋及其制造方法，本發(fā)明通過表面強(qiáng)化熱處理可以細(xì)化晶粒，同時(shí)提高鋼筋的韌性，可以減輕或消除帶狀組織等缺陷，提高鋼筋整體沖擊性能，使鋼筋組織更為均勻穩(wěn)定，極少出現(xiàn)氣孔及沙眼，且獲得較好的綜合力學(xué)性能。
[0005]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋，其化學(xué)成分按重量百分比為:
0:0.18-0.20%、31:0.38-0.40%、胞:0.87-0.89%、0:0.5-1.:0.43 -0.45%、
附:0.05-0.15%、他:0.01-0.03%、011:0.01-0.05%、V:0.005-0.015%、8:0.06-0.08%、8:0.03-0.05%、八 1:0.15-0.17%、811:0.03-0.05%、稀土元素:0.05-0.15%，其余為和不可避免雜質(zhì)；
前述稀土元素包括:6-8%鈰、3-5%釹、11-13%銪、15-17%鏑、4-6%鉺、18-20%镥，其余為鑭。
[0006]本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是:
還提供一種筋鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋，其化學(xué)成分按重量百分比為:
0:0.18%、81:0.38%, 111:0.87%、0:0.5%、10:0.43%、附:0.05%、恥:0.01%、011:0.01%、V:0.005%、8:0.06%、8:0.03%、八1:0.15%、811:0.03%、稀土元素:0.05%，其余為和不可避免雜質(zhì)；
其中，稀土元素包括:6%鈰、3%釹、11%銪、15%鏑、4%鉺、18%镥，其余為鑭。
[0007]還提供一種筋鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋，其化學(xué)成分按重量百分比為:
0:0.20%、81:0.40 %、胞:0.89 %、0:1.5 %、10:0.45 %、附:0.15%、恥:0.03%、011:0.05%、V:0.015%、3:0.08%、8:0.05%、八1:0.17%、811:0.05%、稀土元素:0.15%，其余為和不可避免雜質(zhì)；
其中，稀土元素包括:8%鈰、5%釹、13%銪、17%鏑、6%鉺、20%镥，其余為鑭。
[0008]還提供一種筋鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋，其化學(xué)成分按重量百分比為:
0:0.19%、81:0.39 %、胞:0.88 %、0:1 %、10:0.44 %、附:0.10%、恥:0.02%、011:0.03%、V:0.01%、8:0.07%、8:0.04%、八1:0.16%、811:0.04%、稀土元素:0.1%，其余為和不可避免雜質(zhì)；
其中，稀土元素包括:7%鈰、4%釹、12%銪、16%鏑、5%鉺、19%镥，其余為鑭。
[0009]本發(fā)明的成分中的0會(huì)導(dǎo)致碳及合金元素的嚴(yán)重偏析，鋼筋會(huì)出現(xiàn)共晶碳化物，從而降低鋼筋的沖擊韌度；本發(fā)明通過加入稀土金屬，可有效減弱鋼筋的合金元素偏析現(xiàn)象，可大幅度提高鋼筋的沖擊韌度。
[0010]進(jìn)一步的，
本發(fā)明還提供一種鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋的制造方法，包括如下具體步驟:
步驟一:將鋼坯在970-9901下加熱并拉拔成需要的鋼筋鍛坯，水冷至450-4701時(shí)再空冷至室溫；
步驟二:將鋼筋鍛坯送入加熱爐加熱到940-9601，然后經(jīng)第一冷卻工序?qū)摻铄懪骼鋮s至常溫，然后將鋼筋鍛坯送入加熱爐加熱到430-4501回火，再通過第二冷卻工藝?yán)鋮s至常溫；
所述第一冷卻工序:采用水冷-空冷-水冷相結(jié)合，先采用水冷以3-51 /8的冷卻速度將鋼筋鍛坯水冷至550-5701，然后空冷至310-3301，再采用水冷以1-31卜的冷卻速度將鋼筋鍛坯水冷至常溫；
所述第二冷卻工序:采用水冷-空冷結(jié)合，先采用水冷以3-51 /8的冷卻速度將鋼筋鍛坯水冷至330-3501，然后空冷至室溫；
步驟三:將鋼筋鍛坯熱軋至所需尺寸，熱軋溫度為990-11001，熱軋后通過高分子無機(jī)淬火液以14-161 /8的冷卻速度快速冷卻到590-6101，然后再以6-81卜的冷卻速度冷卻至常溫；
步驟四:將步驟三的鋼筋經(jīng)過回火加熱爐加熱到520-5401，保溫16-18秒；
步驟五:將回火后的鋼筋冷卻到室溫，即得高強(qiáng)度鋼筋成品。
[0011]其中，步驟五中，采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以2-41 /8的冷卻速度將鋼筋水冷至370-3901，然后空冷至250-2701，再采用水冷以1-21 /8的冷卻速率將鋼筋水冷至190-2101，最后空冷至室溫；水冷時(shí)的初試水溫低于331。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明由于合金元素的作用，碳及合金元素的嚴(yán)重偏析，鋼筋會(huì)出現(xiàn)共晶碳化物，從而降低產(chǎn)品的沖擊韌度；本發(fā)明通過一次回火及溫度控制，從而使鋼筋的合金元素偏析現(xiàn)象明顯減弱，可大幅度提高鋼筋的沖擊韌度；回火處理使鋼筋各方向組織細(xì)小均勻；可進(jìn)一步減小表面和心部的溫度之差，從而使表面至心部性能趨于一致；回火后采用水冷與空冷結(jié)合，通過回火后的冷卻控制，可以使碳化物進(jìn)一步充分溶解，均勻擴(kuò)散，避免了碳化物在晶間的析出造成晶間腐蝕和點(diǎn)蝕超標(biāo)，保證了材料的鐵素體含量在30%左右，并且使組織更為均勻穩(wěn)定，極少出現(xiàn)氣孔及沙眼，保證了鋼筋的抗腐蝕性能，起到了意想不到的技術(shù)效果。
[0013]本發(fā)明通過表面強(qiáng)化熱處理可以細(xì)化晶粒，同時(shí)提高鋼筋的韌性，可以減輕或消除帶狀組織等缺陷，提高鋼筋整體沖擊性能，使鋼筋組織更為均勻穩(wěn)定，極少出現(xiàn)氣孔及沙目艮，且獲得較好的綜合力學(xué)性能。

【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例1
本實(shí)施例提供一種筋鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋，其化學(xué)成分按重量百分比為:
0:0.18%、81:0.38%, II1:0.87%、0:0.5%、10:0.43%、附:0.05%、恥:0.01%、011:0.01%、V:0.005%、8:0.06%、8:0.03%、八1:0.15%、811:0.03%、稀土元素:0.05%，其余為和不可避免雜質(zhì)；
其中，稀土元素包括:6%鈰、3%釹、11%銪、15%鏑、4%鉺、18%镥，其余為鑭。
[0015]本實(shí)施例還提供一種鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋的制造方法，包括如下具體步驟: 步驟一:將鋼坯在9701下加熱并拉拔成需要的鋼筋鍛坯，水冷至4501時(shí)再空冷至室溫；
步驟二:將鋼筋鍛坯送入加熱爐加熱到9401，然后經(jīng)第一冷卻工序?qū)摻铄懪骼鋮s至常溫，然后將鋼筋鍛坯送入加熱爐加熱到4301回火，再通過第二冷卻工藝?yán)鋮s至常溫；所述第一冷卻工序:采用水冷-空冷-水冷相結(jié)合，先采用水冷以31 /8的冷卻速度將鋼筋鍛坯水冷至5501，然后空冷至3101，再采用水冷以/8的冷卻速度將鋼筋鍛坯水冷至常溫；
所述第二冷卻工序:采用水冷-空冷結(jié)合，先采用水冷以31 /8的冷卻速度將鋼筋鍛坯水冷至3301，然后空冷至室溫；
步驟三:將鋼筋鍛坯熱軋至所需尺寸，熱軋溫度為9901，熱軋后通過高分子無機(jī)淬火液以141 /8的冷卻速度快速冷卻到5901，然后再以61 /8的冷卻速度冷卻至常溫；步驟四:將步驟三的鋼筋經(jīng)過回火加熱爐加熱到5201，保溫16秒；
步驟五:將回火后的鋼筋冷卻到室溫，即得高強(qiáng)度鋼筋成品。
[0016]其中，步驟五中，采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以21/8的冷卻速度將鋼筋水冷至3701，然后空冷至2501，再采用水冷以卜的冷卻速率將鋼筋水冷至1901，最后空冷至室溫；水冷時(shí)的初試水溫低于331。
[0017]實(shí)施例2
本實(shí)施例提供一種筋鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋，其化學(xué)成分按重量百分比為:
0:0.20%、81:0.40 %、胞:0.89 %、0:1.5 %、10:0.45 %、附:0.15%、恥:0.03%、011:0.05%、V:0.015%、3:0.08%、8:0.05%、八1:0.17%、811:0.05%、稀土元素:0.15%，其余為和不可避免雜質(zhì)； 其中，稀土元素包括:8%鈰、5%釹、13%銪、17%鏑、6%鉺、20%镥，其余為鑭。
[0018]本實(shí)施例還提供一種鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋的制造方法，包括如下具體步驟: 步驟一:將鋼坯在9901下加熱并拉拔成需要的鋼筋鍛坯，水冷至4701時(shí)再空冷至室溫；
步驟二:將鋼筋鍛坯送入加熱爐加熱到9601，然后經(jīng)第一冷卻工序?qū)摻铄懪骼鋮s至常溫，然后將鋼筋鍛坯送入加熱爐加熱到4501回火，再通過第二冷卻工藝?yán)鋮s至常溫；所述第一冷卻工序:采用水冷-空冷-水冷相結(jié)合，先采用水冷以51 /8的冷卻速度將鋼筋鍛坯水冷至5701，然后空冷至3301，再采用水冷以31 /8的冷卻速度將鋼筋鍛坯水冷至常溫；
所述第二冷卻工序:采用水冷-空冷結(jié)合，先采用水冷以51 /8的冷卻速度將鋼筋鍛坯水冷至3501，然后空冷至室溫；
步驟三:將鋼筋鍛坯熱軋至所需尺寸，熱軋溫度為11001，熱軋后通過高分子無機(jī)淬火液以161 /8的冷卻速度快速冷卻到6101，然后再以81 /8的冷卻速度冷卻至常溫；步驟四:將步驟三的鋼筋經(jīng)過回火加熱爐加熱到5401，保溫18秒；
步驟五:將回火后的鋼筋冷卻到室溫，即得高強(qiáng)度鋼筋成品。
[0019]其中，步驟五中，采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以41/8的冷卻速度將鋼筋水冷至3901，然后空冷至2701，再采用水冷以2。。卜的冷卻速率將鋼筋水冷至2101，最后空冷至室溫；水冷時(shí)的初試水溫低于331。
[0020]實(shí)施例3
本實(shí)施例提供提供一種筋鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋，其化學(xué)成分按重量百分比為:
0:0.19%、81:0.39 %、胞:0.88 %、0:1 %、10:0.44 %、附:0.10%、恥:0.02%、011:0.03%、V:0.01%、8:0.07%、8:0.04%、八1:0.16%、811:0.04%、稀土元素:0.1%，其余為和不可避免雜質(zhì)；
其中，稀土元素包括:7%鈰、4%釹、12%銪、16%鏑、5%鉺、19%镥，其余為鑭。
[0021]本實(shí)施例還提供一種鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋的制造方法，包括如下具體步驟: 步驟一:將鋼坯在9801下加熱并拉拔成需要的鋼筋鍛坯，水冷至4601時(shí)再空冷至室溫；
步驟二:將鋼筋鍛坯送入加熱爐加熱到9501，然后經(jīng)第一冷卻工序?qū)摻铄懪骼鋮s至常溫，然后將鋼筋鍛坯送入加熱爐加熱到4401回火，再通過第二冷卻工藝?yán)鋮s至常溫；所述第一冷卻工序:采用水冷-空冷-水冷相結(jié)合，先采用水冷以41 /8的冷卻速度將鋼筋鍛坯水冷至5601，然后空冷至3201，再采用水冷以2。。/8的冷卻速度將鋼筋鍛坯水冷至常溫；
所述第二冷卻工序:采用水冷-空冷結(jié)合，先采用水冷以41 /8的冷卻速度將鋼筋鍛坯水冷至3401，然后空冷至室溫；
步驟三:將鋼筋鍛坯熱軋至所需尺寸，熱軋溫度為10001，熱軋后通過高分子無機(jī)淬火液以151 /8的冷卻速度快速冷卻到6001，然后再以7。。/8的冷卻速度冷卻至常溫；步驟四:將步驟三的鋼筋經(jīng)過回火加熱爐加熱到5301，保溫17秒；
步驟五:將回火后的鋼筋冷卻到室溫，即得高強(qiáng)度鋼筋成品。
[0022]其中，步驟五中，采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以31/8的冷卻速度將鋼筋水冷至3801，然后空冷至2601，再采用水冷以1.500卜的冷卻速率將鋼筋水冷至2001，最后空冷至室溫；水冷時(shí)的初試水溫低于331。
[0023]以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋，其特征在于，其化學(xué)成分按重量百分比為:
C:0.18-0.20%,Si:0.38-0.40%,Μη:0.87-0.89%,Cr:0.5-1.5%,Mo:0.43 _0.45%,Ni:0.05-0.15%、Nb:0.01-0.03%、Cu:0.01-0.05%、V:0.005-0.015%、S:0.06-0.08%、B:0.03-0.05%、A1:0.15-0.17%、Sn:0.03-0.05%、稀土元素:0.05-0.15%，其余為 Fe 和不可避免雜質(zhì)； 所述稀土元素包括:6-8%鈰、3-5%釹、11 -13%銪、15-17%鏑、4-6%鉺、18-20%镥，其余為鑭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋，其特征在于，其化學(xué)成分按重量百分比為:
C:0.18%、Si:0.38%, Μη:0.87%, Cr:0.5%, Mo:0.43%, N1:0.05%、Nb:0.01%、Cu:0.01%、V:0.005%、S:0.06%、B:0.03%、A1:0.15%、Sn:0.03%、稀土元素:0.05%，其余為 Fe 和不可避免雜質(zhì)； 所述稀土元素包括:6%鈰、3%釹、11%銪、15%鏑、4%鉺、18%镥，其余為鑭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋，其特征在于，其化學(xué)成分按重量百分比為:
C:0.20%、Si:0.40%, Μη:0.89%, Cr:1.5%, Mo:0.45%, N1:0.15%、Nb:0.03%、Cu:0.05%、V:0.015%、S:0.08%、B:0.05%、A1:0.17%、Sn:0.05%、稀土元素:0.15%，其余為 Fe 和不可避免雜質(zhì)； 所述稀土元素包括:8%鈰、5%釹、13%銪、17%鏑、6%鉺、20%镥，其余為鑭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋，其特征在于，其化學(xué)成分按重量百分比為:
C:0.19%、Si:0.39 %、Μη:0.88 %、Cr:1 %、Mo:0.44 %、N1:0.10%、Nb:0.02%、Cu:0.03%、V:0.01%、S:0.07%、B:0.04%、A1:0.16%、Sn:0.04%、稀土元素:0.1%，其余為 Fe 和不可避免雜質(zhì)； 所述稀土元素包括:7%鈰、4%釹、12%銪、16%鏑、5%鉺、19%镥，其余為鑭。
5.如權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋的制造方法，其特征在于，包括如下具體步驟: 步驟一:將鋼坯在970-990°C下加熱并拉拔成需要的鋼筋鍛坯，水冷至450-470°C時(shí)再空冷至室溫； 步驟二:將鋼筋鍛坯送入加熱爐加熱到940-960°C，然后經(jīng)第一冷卻工序?qū)摻铄懪骼鋮s至常溫，然后將鋼筋鍛坯送入加熱爐加熱到430-450°C回火，再通過第二冷卻工藝?yán)鋮s至常溫； 所述第一冷卻工序:采用水冷-空冷-水冷相結(jié)合，先采用水冷以3-5°C /s的冷卻速度將鋼筋鍛坯水冷至550-570°C，然后空冷至310-330°C，再采用水冷以1_3°C /s的冷卻速度將鋼筋鍛坯水冷至常溫； 所述第二冷卻工序:采用水冷-空冷結(jié)合，先采用水冷以3-5°C /s的冷卻速度將鋼筋鍛坯水冷至330-350°C，然后空冷至室溫； 步驟三:將鋼筋鍛坯熱軋至所需尺寸，熱軋溫度為990-110(TC，熱軋后通過高分子無機(jī)淬火液以14-16°C /s的冷卻速度快速冷卻到590-610°C，然后再以6_8°C /s的冷卻速度冷卻至常溫； 步驟四:將步驟三的鋼筋經(jīng)過回火加熱爐加熱到520-540°C，保溫16-18秒； 步驟五:將回火后的鋼筋冷卻到室溫，即得高強(qiáng)度鋼筋成品。
6.如權(quán)利要求5所述的鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋的制造方法，其特征在于，所述步驟五中，采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以2-4°C /s的冷卻速度將鋼筋水冷至370-390°C，然后空冷至250-270°C，再采用水冷以1_2°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(quán)利要求5所述的鋼筋混凝土用高強(qiáng)度鋼筋的制造方法，其特征在于，所述水冷時(shí)的初試水溫低于33 °C。
【文檔編號(hào)】C22C38/60GK104313512SQ201410620817
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】姚圣法, 吳海洋 申請(qǐng)人:江蘇天舜金屬材料集團(tuán)有限公司