本發(fā)明涉及一種螺紋鋼筋的制備方法，屬于鋼材制造領(lǐng)域，具體是一種包覆軋制復合制備不銹鋼復合螺紋鋼筋的方法。

背景技術(shù)：

目前，普通螺紋鋼筋主要以低合金成分的普通鋼為原料，經(jīng)過熱軋而成。普通螺紋鋼筋作為混凝土骨架被廣泛用于房屋、橋梁、道路、壩體、電站等基礎設施建設。在潮濕及鹽霧等腐蝕性環(huán)境中，普通螺紋鋼筋由于不耐腐蝕而導致混凝土結(jié)構(gòu)過早地破壞，極大地影響了建筑物的使用安全和服役壽命。為此，人們開發(fā)出不銹鋼螺紋鋼筋，不銹鋼螺紋鋼筋有效地解決了海水腐蝕問題，但由于含有鎳鉻等稀貴金屬，導致建筑成本大幅度提高。不銹鋼復合螺紋鋼筋很好地解決了這種矛盾，它以不銹鋼為表層，以普通低合金鋼為核心，在提高鋼筋抗腐蝕性能的前提下，降低了鋼筋的使用成本，因而越來越受到工程建設的歡迎。作為一種雙金屬材料，目前，不銹鋼復合螺紋鋼筋的制備方法還很不成熟，沒有形成大規(guī)模生產(chǎn)，不過可以預見，隨著海洋工程的增加，在未來幾年內(nèi)將形成一定的生產(chǎn)規(guī)模。

專利文獻201510188447.0提出了一種拉拔-釬焊制備不銹鋼/碳鋼復合鋼筋的工藝，該工藝將銅箔卷在碳鋼鋼筋表面，然后穿入不銹鋼管內(nèi)，再通過拉拔減徑消除不銹鋼與碳鋼鋼筋之間的間隙，制成雙金屬復合坯料，最后再將復合坯料加熱，通過釬料的溶解擴散將不銹鋼與碳鋼鋼筋復合在一起。專利文獻JPS5947080也是采用典型的拉拔法制備不銹鋼復合鋼筋，該方法是將圓形鋼棒直接穿進不銹鋼管，然后再拉拔制成鋼筋。拉拔法具有工藝簡單的優(yōu)點，但生產(chǎn)效率低，成材率低，不能滿足大批量生產(chǎn)的要求。專利文獻US2003064245采用軋制法將覆層為鐵素體或奧氏體不銹鋼、心部為鐵鉻鋁合金的復合坯料軋制成復合棒材、復合型鋼或復合扁鋼，復合型材的強度達到550-1300MPa，韌性達到1.1-3.1MJ/m²，但該文獻沒有給出復合坯料的制備方法。專利文獻US2014037987提出了一種復合棒材，由表面鎳鉻合金層、過渡區(qū)和鋼芯組成，鋼芯采用碳鋼或合金鋼，表層采用氣相沉積、濺射、電鍍、鹽浴等工藝制備。該方法也存在生產(chǎn)效率低、制備成本高以及界面結(jié)合強度不高等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種包覆軋制復合制備不銹鋼復合螺紋鋼筋的方法，該方法具有制坯工藝簡單、制坯效率高、界面復合強度高、生產(chǎn)成本低以及產(chǎn)量大等優(yōu)點，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種包覆軋制復合制備不銹鋼復合螺紋鋼筋的方法，包括以下步驟：

(a)原料準備

以現(xiàn)有的用來生產(chǎn)螺紋鋼筋的連鑄鋼坯或熱軋鋼坯作為芯材，采用傳統(tǒng)的表面處理方法將鋼坯表面的氧化鐵皮清理干凈備用；

以待復合的不銹鋼帶材作為覆材，根據(jù)成品表面覆層厚度和軋制總變形率，選取不銹鋼覆材的厚度，按照芯材的斷面尺寸確定不銹鋼覆材的寬度，然后采用傳統(tǒng)的表面處理方法將不銹鋼覆材單面清理干凈；

根據(jù)成品要求選擇是否在芯材和不銹鋼覆材之間添加隔離層，添加隔離層時，以鎳或鎳合金帶作為隔離層，或采用傳統(tǒng)的電鍍或化學鍍方法在鋼坯表面鍍上金屬鎳或鎳合金層作為隔離層，根據(jù)軋制總變形率以及成品中隔離層厚度的要求，選取鎳或鎳合金隔離層的厚度，按照芯材的斷面尺寸確定鎳或鎳合金帶的寬度，然后采用常規(guī)的拋光方法將鎳或鎳合金帶表面的氧化物清理干凈；

(b)芯材、隔離層與不銹鋼覆材的組合及成型

將不銹鋼覆材預熱到50℃-200℃，利用傳統(tǒng)的冷彎成型方法將不銹鋼覆材預先彎曲成U型槽鋼，然后從U型槽鋼上部開口處將表面干凈的芯材壓入U型槽鋼，或?qū)⒈砻驽冇薪饘冁嚮蜴嚭辖饘拥男静膲喝險型槽鋼，或先將鎳或鎳合金帶纏繞包裹在芯材表面之后再壓入U型槽鋼；或先將芯材與隔離層放置在不銹鋼覆材上面進行組合，然后將組合后的芯材、隔離層和不銹鋼覆材同時送入常規(guī)的輥式冷彎成型機組，以芯材為核心，將不銹鋼覆材彎曲成U型槽鋼，將芯材夾持在U型槽鋼中；

(c)不銹鋼覆材表面接縫的焊接

將組合好的芯材、隔離層和不銹鋼覆材送進常規(guī)的輥式冷彎成型機組，將U型槽鋼彎曲成封閉的外殼，將芯材和隔離層包裹在不銹鋼覆材中，隨后，在惰性氣體保護狀態(tài)下，利用現(xiàn)有的常規(guī)的焊接方法將不銹鋼外殼的接縫焊接封閉；

(d)復合鋼坯端部的密封

在惰性氣體保護狀態(tài)下，利用現(xiàn)有的常規(guī)的焊接方法將組合好的芯材與不銹鋼覆材端部縫隙焊接牢固，制成復合鋼坯；

(e)復合鋼坯的加熱及軋制

將制成的復合鋼坯放進現(xiàn)有的軋鋼加熱爐內(nèi)加熱，達到800℃-1250℃后從加熱爐中取出，采用現(xiàn)有的線棒材軋機對復合坯料進行軋制變形，直到軋制成成品鋼筋。

作為本發(fā)明進一步的方案：步驟(a)中所述的表面處理方法包括常規(guī)的酸洗和機械打磨。

作為本發(fā)明再進一步的方案：步驟(a)中所述的拋光方法包括砂帶拋光。

根據(jù)權(quán)利要求1所述的包覆軋制復合制備不銹鋼復合螺紋鋼筋的方法，其特征在于，步驟(b)中所述的芯材與覆材的組合方式為：將除鱗后的芯材與覆材直接組合。

作為本發(fā)明再進一步的方案：步驟(b)中所述的芯材與覆材的組合方式為：將表面鍍有金屬鎳或鎳合金層的芯材與覆材組合。

作為本發(fā)明再進一步的方案：步驟(b)中所述的芯材與覆材的組合方式為：先將鎳或鎳合金帶纏繞包裹在芯材表面之后再與覆材組合。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)與穿管后再拉拔復合的技術(shù)相比，本發(fā)明采用包覆制坯再進行軋制的方法，生產(chǎn)效率高，年產(chǎn)量大，同時，可以充分利用軋制變形的大延伸率促進界面結(jié)合，有利于提高成品鋼筋的界面結(jié)合質(zhì)量及內(nèi)部質(zhì)量；

(2)與穿管制坯技術(shù)相比，采用包覆制坯技術(shù)減小了芯材與外管之間的間隙，特別是在成型輥壓緊不銹鋼覆材時，芯材與不銹鋼覆材之間的間隙全部被消除，間隙內(nèi)無空氣殘留，故焊接密封后可直接進行加熱軋制成材；

(3)采用電鍍或化學鍍方法在芯材表面鍍鎳或鎳合金層，或在不銹鋼覆材與芯材之間置入鎳或鎳合金帶隔離層，可有效防止界面附近不銹鋼側(cè)形成富鉻碳化物，提高界面結(jié)合性能以及不銹鋼覆材表面的抗腐蝕性能；

(4)利用本發(fā)明只需在現(xiàn)有的線棒材生產(chǎn)線上增設一套冷彎成型機組和常規(guī)的焊接設備即可生產(chǎn)不銹鋼復合螺紋鋼筋。

附圖說明

圖1為包覆軋制復合制備不銹鋼復合螺紋鋼筋的方法中不銹鋼覆材、隔離層與芯材組合示意圖。

圖2為包覆軋制復合制備不銹鋼復合螺紋鋼筋的方法中U型槽鋼包覆芯材示意圖。

圖3為包覆軋制復合制備不銹鋼復合螺紋鋼筋的方法中復合鋼坯示意圖。

圖4為包覆軋制復合制備不銹鋼復合螺紋鋼筋的方法中成品鋼筋示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1～4，本發(fā)明實施例中，一種包覆軋制復合制備不銹鋼復合螺紋鋼筋的方法，包括原料準備；不銹鋼覆材、隔離層與芯材的組合及成型；不銹鋼覆材表面接縫的焊接；復合鋼坯端部的密封；復合鋼坯的加熱及軋制五個步驟，具體步驟為：

a.原料準備

以現(xiàn)有的用來生產(chǎn)螺紋鋼筋的連鑄鋼坯或熱軋鋼坯作為芯材1，采用傳統(tǒng)的酸洗或機械打磨的方法將鋼坯表面的氧化鐵皮清理干凈備用；

以待復合的不銹鋼帶材作為覆材2，根據(jù)成品表面覆層厚度和軋制總變形率，選取不銹鋼覆材2的厚度，按照芯材1的斷面尺寸確定不銹鋼覆材2的寬度，然后采用傳統(tǒng)的酸洗或機械打磨的方法將不銹鋼覆材2單面清理干凈；

根據(jù)成品要求選擇是否在芯材1和不銹鋼覆材2之間添加隔離層3，添加隔離層3時，以鎳或鎳合金帶作為隔離層3，或采用傳統(tǒng)的電鍍或化學鍍方法在鋼坯表面鍍上金屬鎳或鎳合金層作為隔離層3，根據(jù)軋制總變形率以及成品中隔離層厚度的要求，選取鎳或鎳合金隔離層3的厚度，按照芯材1的斷面尺寸確定鎳或鎳合金帶的寬度，然后采用常規(guī)的拋光方法將鎳或鎳合金帶表面的氧化物清理干凈；

b.芯材1、隔離層3與不銹鋼覆材2的組合

將不銹鋼覆材2預熱到50℃-200℃，利用傳統(tǒng)的冷彎成型方法將不銹鋼覆材2預先彎曲成U型槽鋼，然后從U型槽鋼上部開口處將表面氧化鐵皮酸洗干凈的芯材1壓入U型槽鋼，或?qū)⒈砻驽冇薪饘冁嚮蜴嚭辖饘拥男静?壓入U型槽鋼，或先將鎳或鎳合金帶纏繞包裹在芯材1表面之后再壓入U型槽鋼；或先將芯材1與隔離層3放置在不銹鋼覆材2上面進行組合，然后將組合后的芯材1、隔離層3和不銹鋼覆材2同時送入常規(guī)的輥式冷彎成型機組，以芯材1為核心，將不銹鋼覆材2彎曲成U型槽鋼，將芯材1夾持在U型槽鋼中；

c.不銹鋼覆材2表面接縫4的焊接

將組合好的芯材1、隔離層3和不銹鋼覆材2送進常規(guī)的輥式冷彎成型機組，將U型槽鋼彎曲成封閉的外殼，將芯材1和隔離層3包裹在不銹鋼覆材2中，隨后，在惰性氣體保護狀態(tài)下，利用現(xiàn)有的常規(guī)的焊接方法將不銹鋼外殼的接縫4焊接封閉；

d.復合鋼坯端部的密封

在惰性氣體保護狀態(tài)下，利用現(xiàn)有的常規(guī)的焊接方法將組合好的芯材1與不銹鋼覆材2端部縫隙焊接牢固，制成復合鋼坯；

e.復合鋼坯的加熱及軋制

將制成的復合鋼坯放進常規(guī)的軋鋼加熱爐內(nèi)加熱，達到800℃-1250℃后送出加熱爐，采用常規(guī)的線棒材軋機對復合坯料進行軋制變形，直到軋制成成品鋼筋。

實施例1

以斷面150mm×150mm的20MnSi方坯為芯材，以SUS304不銹鋼為覆材，制備成品為φ10mm的螺紋鋼筋(覆材厚度為0.5mm，芯材直徑為9.0mm)為例，具體制備方法如下：

采用溫度為60-80℃、濃度為8-10％的鹽酸水溶液將鋼坯表面的氧化鐵皮清理干凈，然后在用清水洗凈殘酸，熱風烘干備用；將150mm×150mm的20MnSi方坯軋制成φ10mm的螺紋鋼筋，設方坯的圓角為R15mm，則總延伸系數(shù)達到350.64，成品中覆材厚度為0.5mm，則計算的復合鋼坯中不銹鋼覆材2的厚度為8.7mm，復合鋼坯的邊長為167.4mm。根據(jù)芯材1的外形尺寸，選取不銹鋼覆材2的寬度為602mm，利用高速旋轉(zhuǎn)的砂帶將不銹鋼覆材2的單面清理干凈。

利用傳統(tǒng)的冷彎成型方法將不銹鋼覆材2預先彎曲成U型槽鋼，然后從U型槽鋼上部開口處將表面氧化鐵皮酸洗干凈的芯材1壓入U型槽鋼，再將芯材1和不銹鋼覆材2同時送入常規(guī)的輥式冷彎成型機組，以芯材1為核心，通過冷彎成型機組的進一步冷彎成型，將U型槽鋼彎曲成封閉的外殼，將芯材1包裹在不銹鋼覆材2中，隨后，在氬氣保護狀態(tài)下，利用氬弧焊將不銹鋼外殼的接縫4焊接封閉，形成復合鋼坯；最后，在氬氣保護狀態(tài)下，利用氬弧焊將復合鋼坯兩端的層間縫隙焊接密封，制成完整的復合鋼坯；

將制成的復合鋼坯放進常規(guī)的軋鋼加熱爐內(nèi)加熱，表面溫度達到1000℃時從加熱爐中取出，利用常規(guī)的高速線材軋機，采用常規(guī)的軋制方法對復合鋼坯進行軋制變形，最終軋成φ10mm的成品螺紋鋼筋；

實施例2

以斷面150mm×150mm的20MnSi方坯為芯材，以電鍍金屬鎳層為隔離層，以SUS304不銹鋼為覆材，制備成品為φ10mm的螺紋鋼筋(覆材厚度為0.45mm，隔離層厚度為0.05mm，芯材直徑為9.0mm)為例，具體制備方法如下：

利用高速旋轉(zhuǎn)的鋼絲刷將鋼坯表面的氧化鐵皮刷凈；將150mm×150mm的20MnSi方坯軋制成φ10mm的螺紋鋼筋，設方坯的圓角為R15mm，則總延伸系數(shù)為350.64，成品中隔離層厚度為0.05mm，覆材厚度為0.45mm，則復合鋼坯中隔離層3的厚度為0.86mm，不銹鋼覆材2的厚度為7.84mm，復合鋼坯的邊長為167.4mm。根據(jù)芯材1的外形尺寸，選取不銹鋼覆材2的寬度為604mm，利用高速旋轉(zhuǎn)的砂帶將不銹鋼覆材2的單面清理干凈；利用常規(guī)的電鍍方法，在芯材的表面電鍍一層厚度為0.86mm的金屬鎳層。

將不銹鋼覆材2預熱到50℃-200℃，將帶有金屬鎳層的芯材1放置在不銹鋼覆材2的上面，將芯材1和不銹鋼覆材2同時送入常規(guī)的輥式冷彎成型機組，以芯材1為核心，將覆材2彎曲成U型槽鋼，再通過冷彎成型機組的進一步冷彎成型，將U型槽鋼彎曲成封閉的外殼，將芯材1包裹在不銹鋼覆材2中，隨后，在氬氣保護狀態(tài)下，利用氬弧焊將不銹鋼外殼的接縫4焊接封閉，形成復合鋼坯；最后，在氬氣保護狀態(tài)下，利用氬弧焊將復合鋼坯兩端的層間縫隙焊接密封，制成完整的復合鋼坯；

將制成的復合鋼坯放進常規(guī)的軋鋼加熱爐內(nèi)加熱，表面溫度達到1050℃時從加熱爐中取出，利用常規(guī)的高速線材軋機，采用常規(guī)的軋制方法對復合鋼坯進行軋制變形，最終軋成φ10mm的成品螺紋鋼筋；

實施例3

以斷面280mm×280mm的SS400MPa螺紋鋼筋用方坯為芯材，以99.9％的工業(yè)純鎳帶為隔離層，以SUS304不銹鋼為覆材，制備成品為φ20mm的螺紋鋼筋(覆材厚度為0.9mm，隔離層厚度為0.1mm，芯材直徑為18.0mm)為例，具體制備方法如下：

采用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪將鋼坯表面的氧化鐵皮打磨干凈；將280mm×280mm的方坯軋制成φ20mm的螺紋鋼筋，設方坯的圓角為R30mm，則總延伸系數(shù)達到305.06，成品中隔離層厚度為0.1mm，不銹鋼覆材厚度為0.9mm，則計算的復合鋼坯中隔離層3的厚度為5.31mm，不銹鋼覆材2的厚度為15.83mm，復合鋼坯的邊長為322.3mm。根據(jù)芯材1的外形尺寸，選取不銹鋼覆材2的寬度為1152mm，利用高速旋轉(zhuǎn)的鋼絲刷將不銹鋼覆材2的單面清理干凈。選取隔離層鎳帶3的寬度為300mm，利用旋轉(zhuǎn)的砂帶將隔離層鎳帶3的表面拋光。

將不銹鋼覆材2預熱到50℃-200℃，先將隔離層鎳帶3螺旋纏繞在芯材1的表面，再將芯材1放置在不銹鋼覆材2的上面，將芯材1和不銹鋼覆材2同時送入常規(guī)的輥式冷彎成型機組，以芯材1為核心，將不銹鋼覆材2彎曲成U型槽鋼，將芯材1和隔離層鎳帶3夾持在U型槽鋼中，通過冷彎成型機組的進一步冷彎成型，將U型槽鋼彎曲成封閉的外殼，將芯材1和隔離層鎳帶3包裹在不銹鋼覆材2中，隨后，在氬氣保護狀態(tài)下，利用氬弧焊將不銹鋼外殼的接縫4焊接封閉，形成復合鋼坯；最后，在氬氣保護狀態(tài)下，利用氬弧焊將復合鋼坯兩端的層間縫隙焊接密封，制成完整的復合鋼坯；

將制成的復合鋼坯放進常規(guī)的軋鋼加熱爐內(nèi)加熱，表面溫度達到1050℃時從加熱爐中取出，利用常規(guī)的中小型棒材軋機，采用常規(guī)的軋制方法對復合鋼坯進行軋制變形，最終軋成φ20mm的成品螺紋鋼筋；

上述具體實施例表明，采用本發(fā)明的工藝方法可以低成本、高效率地制備出界面呈冶金結(jié)合的復合螺紋鋼筋，本發(fā)明制備的復合螺紋鋼筋具有工藝簡單、生產(chǎn)成本低，界面結(jié)合質(zhì)量好，成材率高，生產(chǎn)效率高等特點。需要說明的是，這些例子僅是本發(fā)明的制備方法提供的一些應用范例，不能理解為對本發(fā)明權(quán)利要求保護范圍的限制。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。