一種630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋼筋及其生產(chǎn)工藝，是一種630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋及其生產(chǎn)工藝，其重量百分比化學(xué)成分為：C：0.38-0.43%，Cr：0.8-1.1%，Mn：0.75-1.0%，Mo：0.15-0.25%，Si：0.15-0.3%，S：<0.035%，P：<0.035%，N：<0.035%，余量為Fe。本發(fā)明的鋼筋屈服強(qiáng)度可達(dá)到630Mpa，具有強(qiáng)度高、延性好、抗滯后斷裂性強(qiáng)、節(jié)省鋼材、低松弛、易焊接、鐓鍛性能好等優(yōu)點，并可以使碳化物充分溶解，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蝕超標(biāo)。
【專利說明】—種630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋及其生產(chǎn)工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋼筋及其生產(chǎn)工藝，具體的說是一種630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋及
其生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]熱軋鋼筋是經(jīng)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(tài)下壓制而成，主要用于鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)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(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行分級，分為四級:
HPB235 (Q235)，該鋼筋的屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值235MPa，直徑8~20mm，彈性模量210GPa。
[0003]HRB335 (20MnSi),該鋼筋的屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值335MPa，直徑6~50mm，彈性模量.200GPa。
[0004]HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)，該鋼筋的屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 400MPa，直徑 6 ~.50mm，彈性模量200GPa。
[0005]RRB400 (K20MnSi )，該鋼筋的屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與HRB400鋼筋相同也是400MPa，直徑8~40mm，彈性模量200GPa。
[0006]現(xiàn)有的熱軋鋼筋的屈服強(qiáng)度都比較低，要讓熱軋鋼筋屈服強(qiáng)度達(dá)到630Mpa及以上如此高的強(qiáng)度是非常困難的事情，而且強(qiáng)度達(dá)到如此之高，難以保證出現(xiàn)屈服平臺，所謂的屈服強(qiáng)度有可能以0.2%的應(yīng)變對應(yīng)強(qiáng)度表示。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提出一種630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋及其生產(chǎn)工藝，屈服強(qiáng)度可達(dá)到630Mpa，具有強(qiáng)度高、延性好、抗滯后斷裂性強(qiáng)、節(jié)省鋼材、低松弛、易焊接、鐓鍛性能好等優(yōu)點，并可以使碳化物充分溶解，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蝕超標(biāo)。
[0008]本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是:
一種630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋，其重量百分比化學(xué)成分為:C:0.38-0.43%，Cr:.0.8-1.1%，Mn:0.75-1.0%, Mo:0.15-0.25%, Si:0.15-0.3%, S:<0.035%, P:<0.035%, N:〈0.035%，余量為 Fe。
[0009]630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋的生產(chǎn)工藝，按以下步驟進(jìn)行:
㈠將冶煉好的鋼筋送入加熱爐加熱到1000-120(TC，然后經(jīng)在線第一冷卻工序?qū)摻羁焖俣壤鋮s到610-630°C,然后在淬火裝置內(nèi)用水或淬火液進(jìn)行為時12-14秒鐘淬火,然后經(jīng)過回火加熱爐加熱到550-660°C回火，再通過第二冷卻工藝?yán)鋮s到常溫；
第一冷卻工序:采用水冷以15-17°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至610-630°C ；
第二冷卻工序:采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以1_2°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至320-350°C，然后空冷至250-280°C，再采用水冷以3_5°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至.210-230°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600-630°C ；
曰將感應(yīng)加熱完成的鋼筋不經(jīng)過保溫直接用高壓噴射水或淬火液進(jìn)行淬火處理，淬火冷卻速度20-23°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(jīng)過回火加熱爐加熱到520-540°C，保溫15-18秒；
?將回火后的鋼筋冷卻到室溫。
[0010]本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是:
前述的630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋，其重量百分比化學(xué)成分為:C:0.38%，Cr:1.1%，Mn:0.75%, Mo:0.25%, Si:0.21%, S:0.025%, P:0.03%, N: 0.025%，余量為 Fe。
[0011]前述的630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋，其重量百分比化學(xué)成分為:C:0.41%，Cr:0.8%，Mn:1.0%, Mo:0.15%, Si:0.15%, S:0.015%, P:0.025%, N:0.015%，余量為 Fe。
[0012]前述的630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋，其重量百分比化學(xué)成分為:C:0.43%，Cr:0.9%，Mn:0.85%, Mo:0.2%, Si:0.3%, S:0.013%, P:0.015%, N:0.012%，余量為 Fe。
[0013]前述的630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋的生產(chǎn)工藝，步驟⑶中，采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以3-5°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至330-350°C，然后空冷至260_280°C，再采用水冷以1_3°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至210-230°C，最后空冷至室溫。
[0014]前述的630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋的生產(chǎn)工藝，步驟㈢中，高壓噴射水或淬火液沿環(huán)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630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋的生產(chǎn)工藝，鋼筋在前牽引傳動系統(tǒng)的牽動下依次經(jīng)過加熱、冷卻、淬火和回火的各個工序，再由后牽引傳動系統(tǒng)牽出冷卻，前后牽引傳動系統(tǒng)的頻率差為0.5-1.5HZ。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明成分中由于加入Cr:0.8-1.l%,Mn:0.75-1.0%，Mo:0.15-0.25%，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(tuán)能與位錯形成強(qiáng)烈的相互作用，釘扎位錯，產(chǎn)生屈服平臺，使得需要外界提供較大的應(yīng)力才能開動位錯。
[0017]本發(fā)明生產(chǎn)工藝中，將冶煉好的鋼筋加熱后經(jīng)在線快速冷卻，然后淬火，然后回火，再經(jīng)過第二冷卻工藝?yán)鋮s到常溫，通過溫度及特殊冷卻工藝的設(shè)定，一方面可以使碳化物充分溶解，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蝕超標(biāo)，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(biāo)和硬度超標(biāo)，從而帶來了另一個技術(shù)指標(biāo)的突破，獲得了意想不到的技術(shù)效果。
[0018]本發(fā)明生產(chǎn)工藝中，將加熱完成的鋼筋不經(jīng)過保溫，使鋼筋表面溫度來不及釋放，奧氏體進(jìn)入鐵素體轉(zhuǎn)變過程縮短，形成適量晶粒度極細(xì)的鐵素體，使鋼筋鐵素體含量在30%左右，晶粒細(xì)化的鐵素體不僅可提聞朝性還能提聞強(qiáng)度，另外，30%左右的鐵素體在拉伸時發(fā)生連續(xù)變形以緩解應(yīng)力。
[0019]本發(fā)明回火后采用水冷與空冷結(jié)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(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蝕超標(biāo)，保證了材料的鐵素體含量在30%左右,可以進(jìn)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(biāo)和硬度超標(biāo)，鞏固了前面冶煉后熱處理工藝產(chǎn)生的技術(shù)效果。
[0020]本發(fā)明鋼前后牽引傳動系統(tǒng)的頻率差為0.5~1.5HZ，設(shè)定頻率差使得產(chǎn)品在一定的張力條件下淬火回火，具有強(qiáng)度大于630MPa、延伸率大于7%以上，抗滯后斷裂性強(qiáng)、低松弛的優(yōu)點。
[0021]總之，本發(fā)明可使產(chǎn)品屈服強(qiáng)度達(dá)到630MPa，均勻延伸率大于7.5%以上，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量要求及提高了鋼筋的抗滯后斷裂的性能，應(yīng)用到混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)可減少鋼筋用量30%以上，大大節(jié)約了鋼筋耗用量，減少管樁的建造成本。另外，本發(fā)明的鋼筋還具有的以下優(yōu)點:⑴延性好，高于螺旋肋鋼絲30-50% ;⑵強(qiáng)屈比高，高于螺旋肋鋼絲15-20% 降低錨具成本，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(yù)應(yīng)力的傳遞長度，同時減少了預(yù)應(yīng)力的損失力；(6)提高了至少30%的安全系數(shù)，其中15-20%是由其延性和強(qiáng)屈比提高產(chǎn)生的。
【具體實施方式】
[0022]實施例1
本實施例的630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋，其重量百分比化學(xué)成分為:C:0.38%，Cr:1.1%，Mn:0.75%, Mo:0.25%, Si:0.21%, S:0.025%, P:0.03%, N: 0.025%，余量為 Fe。
[0023]本實施例的630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋的生產(chǎn)工藝，按以下步驟進(jìn)行:
(-)將冶煉好的鋼筋送入加熱爐加熱到1200°C，然后經(jīng)在線第一冷卻工序?qū)摻羁焖俣壤鋮s到610°C,然后在淬火裝置內(nèi)用水或淬火液進(jìn)行為時12秒鐘淬火,然后經(jīng)過回火加熱爐加熱到660°C回火，再通過第二冷卻工藝?yán)鋮s到常溫；
第一冷卻工序:采用水冷以15°C `/s的冷卻速率將鋼筋水冷至610°C ；
第二冷卻工序:采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以1°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至320°C，然后空冷至250°C，再采用水冷以3°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至210°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600°C ；
曰將感應(yīng)加熱完成的鋼筋不經(jīng)過保溫直接用高壓噴射水或淬火液進(jìn)行淬火處理，淬火冷卻速度20°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(huán)繞在鋼筋四個等份縱向方向噴出，壓力大于等于8Mpa ；
(四)將淬火后的鋼筋經(jīng)過回火加熱爐加熱到520°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(jié)合，先采用水冷以3°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至330°C，然后空冷至260°C，再采用水冷以1°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至210°C，最后空冷至室溫。
[0024]本實施例中，鋼筋在前牽引傳動系統(tǒng)的牽動下依次經(jīng)過加熱、冷卻、淬火和回火的各個工序，再由后牽引傳動系統(tǒng)牽出冷卻，前后牽引傳動系統(tǒng)的頻率差為0.5HZ。
[0025]實施例2
本實施例的630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋，其重量百分比化學(xué)成分為:C:0.41%，Cr:0.8%，Mn:1.0%, Mo:0.15%, Si:0.15%, S:0.015%, P:0.025%, N:0.015%，余量為 Fe。
[0026]本實施例的630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋的生產(chǎn)工藝，按以下步驟進(jìn)行:(-)將冶煉好的鋼筋送入加熱爐加熱到1100°c，然后經(jīng)在線第一冷卻工序?qū)摻羁焖俣壤鋮s到620°C,然后在淬火裝置內(nèi)用水或淬火液進(jìn)行為時13秒鐘淬火,然后經(jīng)過回火加熱爐加熱到600°C回火，再通過第二冷卻工藝?yán)鋮s到常溫；
第一冷卻工序:采用水冷以16°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至620°C ；
第二冷卻工序:采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以2°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至340°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220°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620°C，；
曰將感應(yīng)加熱完成的鋼筋不經(jīng)過保溫直接用高壓噴射水或淬火液進(jìn)行淬火處理，淬火冷卻速度22°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(huán)繞在鋼筋四個等份縱向方向噴出，壓力大于等于8Mpa ；
㈣將淬火后的鋼筋經(jīng)過回火加熱爐加熱到530°C，保溫17秒；
?將回火后的鋼筋冷卻到室溫；采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以4°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至340°C，然后空冷至270°C，再采用水冷以2V /s的冷卻速率將鋼筋水冷至220°C，最后空冷至室溫。
[0027]本實施例中，鋼筋 在前牽引傳動系統(tǒng)的牽動下依次經(jīng)過加熱、冷卻、淬火和回火的各個工序，再由后牽引傳動系統(tǒng)牽出冷卻，前后牽引傳動系統(tǒng)的頻率差為1.0ΗΖ。
[0028]實施例3
本實施例的630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋，其重量百分比化學(xué)成分為:C:0.43%，Cr:0.9%，Mn:0.85%, Mo:0.2%, Si:0.3%, S:0.013%, P:0.015%, N:0.012%，余量為 Fe。
[0029]本實施例的630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋的生產(chǎn)工藝，按以下步驟進(jìn)行:
(-)將冶煉好的鋼筋送入加熱爐加熱到1010°c，然后經(jīng)在線第一冷卻工序?qū)摻羁焖俣壤鋮s到630°C,然后在淬火裝置內(nèi)用水或淬火液進(jìn)行為時14秒鐘淬火,然后經(jīng)過回火加熱爐加熱到520°C回火，再通過第二冷卻工藝?yán)鋮s到常溫；
第一冷卻工序:采用水冷以17V /s的冷卻速率將鋼筋水冷至630°C ；
第二冷卻工序:采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以2°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至350°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1090°C，熱軋后通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到630°C ；
曰將感應(yīng)加熱完成的鋼筋不經(jīng)過保溫直接用高壓噴射水或淬火液進(jìn)行淬火處理，淬火冷卻速度23°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(huán)繞在鋼筋四個等份縱向方向噴出，壓力大于等于8Mpa ；
(四)將淬火后的鋼筋經(jīng)過回火加熱爐加熱到540°C，保溫18秒；
?將回火后的鋼筋冷卻到室溫；采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以5°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至350°C，然后空冷至280°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。
[0030]本實施例中，鋼筋在前牽引傳動系統(tǒng)的牽動下依次經(jīng)過加熱、冷卻、淬火和回火的各個工序，再由后牽引傳動系統(tǒng)牽出冷卻，前后牽引傳動系統(tǒng)的頻率差為1.5HZ。
[0031 ] 除上述實施例外，本發(fā)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(shù)方案，均落在本發(fā)明要`求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋，其特征在于:其重量百分比化學(xué)成分為:C:0.38-0.43%, Cr:0.8-1.1%，Mn:0.75-1.0%, Mo:0.15-0.25%, Si:0.15-0.3%, S:<0.035%, P:〈0.035%, N:<0.035%，余量為 Fe。
2.如權(quán)利要求1所述的630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋，其特征在于:其重量百分比化學(xué)成分為:C:0.38%, Cr:1.1%，Mn:0.75%, Mo:0.25%, Si:0.21%, S:0.025%, P:0.03%, N: 0.025%,余量為Fe。
3.如權(quán)利要求1所述的630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋，其特征在于:其重量百分比化學(xué)成分為:C:0.41%, Cr:0.8%, Mn:1.0%, Mo:0.15%, S1:0.15%, S:0.015%, P:0.025%, N:0.015%，余量為Fe。
4.如權(quán)利要求1所述的630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋，其特征在于:其重量百分比化學(xué)成分為:C:0.43%, Cr:0.9%, Mn:0.85%, Mo:0.2%, S1:0.3%, S:0.013%, P:0.015%, N:0.012%，余量為Fe。
5.如權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋的生產(chǎn)工藝，其特征在于:按以下步驟進(jìn)行: ㈠將冶煉好的鋼筋送入加熱爐加熱到1000-120(TC，然后經(jīng)在線第一冷卻工序?qū)摻羁焖俣壤鋮s到610-630°C,然后在淬火裝置內(nèi)用水或淬火液進(jìn)行為時12-14秒鐘淬火,然后經(jīng)過回火加熱爐加熱到550-660°C回火，再通過第二冷卻工藝?yán)鋮s到常溫； 所述第一冷卻工序:采用水冷以15-17°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至610-630°C ；所述第二冷卻工序:采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以1_2°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至320-350°C，然后空冷至250-280°C，再采用水冷以3_5°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至210-230°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600-630°C ； 曰將感應(yīng)加熱完成的鋼筋不經(jīng)過保溫直接用高壓噴射水或淬火液進(jìn)行淬火處理，淬火冷卻速度20-23°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(jīng)過回火加熱爐加熱到520-540°C，保溫15-18秒； ?將回火后的鋼筋冷卻到室溫。
6.如權(quán)利要求5所述的630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋的生產(chǎn)工藝，其特征在于:所述步驟?中，采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以3-5°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至330-350°C，然后空冷至260-280°C，再采用水冷以1_3°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至210_230°C，最后空冷至室溫。
7.如權(quán)利要求5或6所述的630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋的生產(chǎn)工藝，其特征在于:所述步驟㈢中，高壓噴射水或淬火液沿環(huán)繞在鋼筋四個等份縱向方向噴出，壓力大于等于8Mpa。
8.如權(quán)利要求5或6所述的630MPa級高強(qiáng)熱軋鋼筋的生產(chǎn)工藝，其特征在于:鋼筋在前牽引傳動系統(tǒng)的牽動下依次經(jīng)過加熱、冷卻、淬火和回火的各個工序，再由后牽引傳動系統(tǒng)牽出冷卻，前后牽引傳動系統(tǒng)的頻率差為0.5-1.5HZ。
【文檔編號】C22C38/22GK103498104SQ201310444163
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】姚圣法, 吳海洋 申請人:江蘇天舜金屬材料集團(tuán)有限公司