本發(fā)明涉及金屬材料加工與成型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)應(yīng)力鋼筋及其加工方法。

背景技術(shù)：

預(yù)應(yīng)力鋼筋是一種高效、節(jié)能的新型建筑金屬材料，開發(fā)和推廣使用最早見于上世紀(jì)八、九十年代的日本，它以熱軋盤條為原料，采用“拉拔減徑→刻痕→淬火→回火”工藝生產(chǎn)，產(chǎn)品具有高強韌性、低松弛性、良好的可焊性、良好的鐓鍛性、良好的混凝土粘結(jié)性等特點，廣泛應(yīng)用于各類建筑工程的高預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中，如：高強度預(yù)應(yīng)力混凝土離心管樁、電桿、高架橋墩、鐵路軌枕高預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中。由于強度和性能的提高，可以顯著減少鋼材使用量，提高鋼材使用效率，有利于創(chuàng)建節(jié)約型社會。隨著預(yù)應(yīng)力鋼筋的市場需求量上升、鋼筋生產(chǎn)線的增多，鋼筋的加工質(zhì)量越來越成為預(yù)應(yīng)力鋼筋的生產(chǎn)的限制性關(guān)鍵環(huán)節(jié)，現(xiàn)有技術(shù)中由于鋼筋加工方法的原因?qū)е骂A(yù)應(yīng)力鋼筋出現(xiàn)一些問題，如鋼筋在拉拔減徑過程中頻繁斷裂，鋼筋強度波動大、伸長率偏低，鋼筋在使用過程中發(fā)生滯后斷裂等等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種預(yù)應(yīng)力鋼筋的化學(xué)組分及其加工方法，要求加工出的預(yù)應(yīng)力鋼筋強度高，延伸率高，且具有良好的抗滯后斷裂特性。

鑒于上述要解決的技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下的技術(shù)解決方案：一種預(yù)應(yīng)力鋼筋，包括如下重量份的化學(xué)成分：碳0.34-0.44%、硅0.42-0.52%、錳0.73-0.75%、鉻0.70-0.74%、鉬0.30-0.31%、鎢0.37-0.57%、銅≤0.21%、磷≤0.026%、硫≤0.014%、鑭系稀土0.13-0.15%、殘余元素0-0.03%，余量為鐵。

優(yōu)選的，包括如下重量份的化學(xué)成分：碳0.38%、硅0.45%、錳0.72%、鉻0.73%、鉬0.31%、鎢0.45%、銅0.15%、磷0.015%、硫0.013%、鑭系稀土0.13%、殘余元素0-0.03%，余量為鐵。

優(yōu)選的，包括如下重量份的化學(xué)成分：碳0.41%、硅0.43%、錳0.74%、鉻0.72%、鉬0.30%、鎢0.50%、銅0.13%、磷0.017%、硫0.011%、鑭系稀土0.14%、殘余元素0-0.03%，余量為鐵。

優(yōu)選的，所述鑭系稀土包括如下重量份化學(xué)成分：鑭16-20%、鈰22-24%、鐠24-27%、釹16-18%、鏑13-16%，其余鑭系元素4-5%，鑭系稀土各組分之和為100%。

進一步優(yōu)選的，所述鑭系稀土包括如下重量份化學(xué)成分：鑭18%、鈰23%、鐠25%、釹17%、鏑13%，其余鑭系元素4%。

進一步優(yōu)選的，所述鑭系稀土包括如下重量份化學(xué)成分：鑭17%、鈰24%、鐠24%、釹16%、鏑14%，其余鑭系元素5%。

本發(fā)明還提供一種加工上述預(yù)應(yīng)力鋼筋的方法，包括如下步驟：

（1）按照重量百分比在鋼廠冶煉并軋成鋼筋；

（2）將軋好的鋼筋送入感應(yīng)加熱爐加熱到965-988℃，保持加熱溫度時長4-6分鐘；

（3）將感應(yīng)加熱完成的鋼筋直接用淬火液進行淬火處理，淬火冷卻速度控制為205-218℃/s，淬火冷卻時間位10-27s，使鋼筋溫度冷卻到馬氏體轉(zhuǎn)換起始溫度以下13-23℃；

（4）將淬火后的鋼筋經(jīng)過回火加熱到525-575℃，保溫10-20s；

（5）將回火后的鋼筋冷卻至室溫，首先用水冷方法以2-3℃/s的冷卻速度冷卻至357-367℃，然后空冷至283-303℃，再用水冷方法以2-3℃/s的冷卻速度冷卻至233-243℃，最后空冷至室溫，得到預(yù)應(yīng)力鋼筋。

優(yōu)選的，包括如下步驟：

（1）按照重量百分比在鋼廠冶煉并軋成鋼筋；

（2）將軋好的鋼筋送入感應(yīng)加熱爐加熱到976℃，保持加熱溫度時長5分鐘；

（3）將感應(yīng)加熱完成的鋼筋直接用淬火液進行淬火處理，淬火冷卻速度控制為209℃/s，淬火冷卻時間17s，使鋼筋溫度冷卻到馬氏體轉(zhuǎn)換起始溫度以下17℃；

（4）將淬火后的鋼筋經(jīng)過回火加熱到545℃，保溫15s；

（5）將回火后的鋼筋冷卻至室溫：首先用水冷方法以2.5℃/s的冷卻速度冷卻至360℃，然后空冷至295℃，再用水冷方法以2.5℃/s的冷卻速度冷卻至240℃，最后空冷至室溫，得到預(yù)應(yīng)力鋼筋。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明采用特殊的配方，使鋼筋具有較好的力學(xué)特性的基礎(chǔ)；加上本發(fā)明采用嚴(yán)格控制加工條件的加工工藝，在傳統(tǒng)的“拉拔減徑→刻痕→淬火→回火”工藝基礎(chǔ)上，加強溫度時間條件的控制，尤其在回火后的冷卻步驟中，以水冷和空冷方式交替使用。最終加工出的鋼筋的本身強度超過了2000mpa，延伸率大于8%，且具有較好的延性和抗滯后斷裂特性，將這種鋼筋應(yīng)用在預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件中，在張拉鋼筋時能夠大大降低鋼筋的斷筋率，延長了預(yù)應(yīng)力鋼筋的使用壽命，節(jié)省了成本。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明的技術(shù)方案。這些實施例僅用于說明本發(fā)明的最優(yōu)方案而不用于限制本發(fā)明的保護范圍。

實施例1，

一種預(yù)應(yīng)力鋼筋及其加工方法，包括如下重量份的化學(xué)成分：碳0.38%、硅0.45%、錳0.72%、鉻0.73%、鉬0.31%、鎢0.45%、銅0.15%、磷0.015%、硫0.013%、鑭系稀土0.13%、殘余元素0-0.03%，余量為鐵。

其中鑭系稀土包括如下重量份化學(xué)成分：鑭18%、鈰23%、鐠25%、釹17%、鏑13%，其余鑭系元素4%。

上述預(yù)應(yīng)鋼筋的加工方法，包括如下步驟：

（1）按照重量百分比在鋼廠冶煉并軋成鋼筋；

（2）將軋好的鋼筋送入感應(yīng)加熱爐加熱到965℃，保持加熱溫度時長6分鐘；

（3）將感應(yīng)加熱完成的鋼筋直接用淬火液進行淬火處理，淬火冷卻速度控制為205℃/s，淬火冷卻時間位10s，使鋼筋溫度冷卻到馬氏體轉(zhuǎn)換起始溫度以下13℃；

（4）將淬火后的鋼筋經(jīng)過回火加熱到525℃，保溫10s；

（5）將回火后的鋼筋冷卻至室溫：首先用水冷方法以2℃/s的冷卻速度冷卻至357℃，然后空冷至283℃，再用水冷方法以2℃/s的冷卻速度冷卻至233℃，最后空冷至室溫，得到預(yù)應(yīng)力鋼筋。

實施例2，

一種預(yù)應(yīng)力鋼筋，包括如下重量份的化學(xué)成分：碳0.41%、硅0.43%、錳0.74%、鉻0.72%、鉬0.30%、鎢0.50%、銅0.13%、磷0.017%、硫0.011%、鑭系稀土0.14%、殘余元素0-0.03%，余量為鐵。

其中鑭系稀土包括如下重量份化學(xué)成分：鑭系稀土包括如下重量份化學(xué)成分：鑭17%、鈰24%、鐠24%、釹16%、鏑14%，其余鑭系元素5%。

上述預(yù)應(yīng)鋼筋的加工方法，包括如下步驟：

（1）按照重量百分比在鋼廠冶煉并軋成鋼筋；

（2）將軋好的鋼筋送入感應(yīng)加熱爐加熱到988℃，保持加熱溫度時長4分鐘；

（3）將感應(yīng)加熱完成的鋼筋直接用淬火液進行淬火處理，淬火冷卻速度控制為218℃/s，淬火冷卻時間位27s，使鋼筋溫度冷卻到馬氏體轉(zhuǎn)換起始溫度以下23℃；

（4）將淬火后的鋼筋經(jīng)過回火加熱到575℃，保溫20s；

（5）將回火后的鋼筋冷卻至室溫：首先用水冷方法以3℃/s的冷卻速度冷卻至367℃，然后空冷至303℃，再用水冷方法以3℃/s的冷卻速度冷卻至243℃，最后空冷至室溫，得到預(yù)應(yīng)力鋼筋。

實施例3，

一種預(yù)應(yīng)力鋼筋，包括如下重量份的化學(xué)成分：碳0.34%、硅0.42%、錳0.73%、鉻0.70%、鉬0.30%、鎢0.37%、銅0.21%、磷0.026%、硫0.014%、鑭系稀土0.13%、殘余元素0-0.03%，余量為鐵。

其中鑭系稀土包括如下重量份化學(xué)成分：鑭16%、鈰24%、鐠25%、釹16%、鏑15%，其余鑭系元素4%。

上述預(yù)應(yīng)鋼筋的加工方法，包括如下步驟：

（1）按照重量百分比在鋼廠冶煉并軋成鋼筋；

（2）將軋好的鋼筋送入感應(yīng)加熱爐加熱到976℃，保持加熱溫度時長5分鐘；

（3）將感應(yīng)加熱完成的鋼筋直接用淬火液進行淬火處理，淬火冷卻速度控制為209℃/s，淬火冷卻時間17s，使鋼筋溫度冷卻到馬氏體轉(zhuǎn)換起始溫度以下17℃；

（4）將淬火后的鋼筋經(jīng)過回火加熱到545℃，保溫15s；

（5）將回火后的鋼筋冷卻至室溫：首先用水冷方法以2.5℃/s的冷卻速度冷卻至360℃，然后空冷至295℃，再用水冷方法以2.5℃/s的冷卻速度冷卻至240℃，最后空冷至室溫，得到預(yù)應(yīng)力鋼筋。

實施例4，

一種預(yù)應(yīng)力鋼筋，包括如下重量份的化學(xué)成分：碳0.44%、硅0.52%、錳0.75%、鉻0.74%、鉬0.31%、鎢0.57%、銅0.15%、磷0.015%、硫≤0.011%、鑭系稀土0.15%、殘余元素0-0.03%，余量為鐵。

其中鑭系稀土包括如下重量份化學(xué)成分：鑭20%、鈰22%、鐠24%、釹16%、鏑13%，其余鑭系元素5%，鑭系稀土各組分之和為100%。

上述預(yù)應(yīng)鋼筋的加工方法，包括如下步驟：

（1）按照重量百分比在鋼廠冶煉并軋成鋼筋；

（2）將軋好的鋼筋送入感應(yīng)加熱爐加熱到972℃，保持加熱溫度時長5分鐘；

（3）將感應(yīng)加熱完成的鋼筋直接用淬火液進行淬火處理，淬火冷卻速度控制為212℃/s，淬火冷卻時間位22s，使鋼筋溫度冷卻到馬氏體轉(zhuǎn)換起始溫度以下21℃；

（4）將淬火后的鋼筋經(jīng)過回火加熱到540℃，保溫16s；

（5）將回火后的鋼筋冷卻至室溫，首先用水冷方法以2℃/s的冷卻速度冷卻至360℃，然后空冷至294℃，再用水冷方法以2℃/s的冷卻速度冷卻至240℃，最后空冷至室溫，得到預(yù)應(yīng)力鋼筋。

將上述實施例制備的預(yù)應(yīng)力鋼筋進行力學(xué)實驗，其中對比實驗例為采用現(xiàn)有加工工藝制作的預(yù)應(yīng)力鋼筋。實驗結(jié)果如下：

實驗結(jié)果表明，本發(fā)明加工制作的預(yù)應(yīng)力鋼筋與現(xiàn)有技術(shù)的預(yù)應(yīng)力鋼筋相比，在抗壓強度、延伸率及張拉斷筋率上都有明顯的優(yōu)勢，尤其是實施例1和實施例2中的制作的預(yù)應(yīng)力鋼筋的優(yōu)勢更加明顯，因此實施例1和實施例2中的預(yù)應(yīng)力鋼筋的化學(xué)成分配比及加工工藝是比較優(yōu)選的方案。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。