專利名稱：以普碳鋼生產強度不小于八百兆帕的冷軋帶肋鋼筋的技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及以普碳鋼為原料的LL800級冷軋帶肋鋼筋及其加工技術。
冷軋帶肋鋼筋是本世紀七十年代先進工業(yè)國家開發(fā)的一種新型高效建筑鋼材。它是以熱軋圓盤條為原料，通過冷拔、冷軋等一系列冷變形方法軋制成表面帶有二列以上橫肋的變截面鋼筋。與熱軋光圓鋼筋相比，冷軋帶肋鋼筋的抗拉強度高、粘結錨固力大。因此，將其應用于工業(yè)、民用建筑以及混凝土構件的生產，根據(jù)等強度代換的原則，可以顯著節(jié)約鋼材、節(jié)約水泥，并且可以減少預應力構件放張時間，提高臺座周轉率，明顯改善構件結構性能。
目前，國外生產的冷軋帶肋鋼筋的抗拉強度標準均低于670MPa，比如法國DIN488-1986標準規(guī)定的冷軋帶肋鋼筋抗拉強度為550MPa級；美國ASTMA496-1985標準規(guī)定的冷軋帶肋鋼筋抗拉強度為550MPa和585MPa級；英國BS4482-1985標準規(guī)定的冷軋帶肋鋼筋抗拉強度為510MPa級；芬蘭SFS1257(1984)標準規(guī)定的冷軋帶肋鋼筋抗拉強度為550MPa和600MPa級；奧地利ONORM B4200(1980)標準規(guī)定冷軋帶肋鋼筋抗拉強度為560MPa和670MPa級；國際標準(ISO)DIS10544(1990)規(guī)定冷軋帶肋鋼筋抗拉強度為550MPa級。我國冷軋帶肋鋼筋國家標準GB13788-92規(guī)定LL550、LL650、LL800三種級別的冷軋帶肋鋼筋最低抗拉強度分另為550MPa、650MPa和800MPa.由此可見，現(xiàn)在國外還不存在抗拉強度為800MPa級的冷軋帶肋鋼筋。我國目前是國際上冷軋帶肋鋼筋強度級別最多、抗拉強度最高的國家，也是國際上唯一生產LL800級冷軋帶肋鋼筋的國家。LL550和LL650級冷軋帶肋鋼筋是以普碳鋼為原料制造的，而LL800級冷軋帶肋鋼筋在本發(fā)明問世之前必須以合金鋼為原料(24MnTi)制造。采用目前國際上通用的常規(guī)加工技術之所以不能用普碳鋼為原料制造LL800級冷軋帶肋鋼筋，是因為這樣制造的產品抗拉強度雖然可達到不小于800MPa的國家標準要求，但是塑性指標δ100卻遠遠達不到不小于4％的國家標準要求。以合金鋼為原料制造LL800級冷軋帶肋鋼筋雖然力學性能可以完全達到國家標準要求，但是其缺點是必須用合金鋼為原料。這不但浪費合金鋼，增加原料成本，而且由于合金鋼原料供應緊缺而使其普遍推廣應用受到限制。實際上，除鞍山曾試產過部分LL800級冷軋帶肋鋼筋后就不再生產外，到目前為止，我國還沒有正式生產LL800級冷軋帶肋鋼筋的廠家。這主要與LL800級冷軋帶肋鋼筋所用合金鋼原料供應緊缺有關。
本發(fā)明的目的，就是提供一種新的加工技術，以普碳鋼代替合金鋼作原料生產LL800級冷軋帶肋鋼筋，以擴大可用原料范圍，節(jié)約合金鋼材、降低原料成本，增加LL800級冷軋帶肋鋼筋推廣應用效益。
本發(fā)明的特點是在國際上首創(chuàng)了先冷軋、后熱處理的冷軋帶肋鋼筋加工技術， 第一次生產出了以普碳鋼為原料的LL800級冷軋帶肋鋼筋。該加工技術靠冷拉、冷軋等冷變形加工提高普碳鋼產品的抗拉強度，使σb達800MPa以上，靠隨后的回復熱處理提高其塑性指標伸長率，使其δ100達4％以上；靠冷變形加工和回復處理工藝參數(shù)的有機配合，使以碳鋼為原料的LL800級冷軋帶肋鋼筋的力學性能完全合于GB13788-92國家標準要求。以普碳鋼為原料的LL800級冷軋帶肋鋼筋及其加工技術，均為國際首創(chuàng)。
在本發(fā)明向世之前，國際上不存在抗拉強度σb大于800MPa、伸長率δ100大于4％的、以普碳鋼為原料的LL800級冷軋帶肋鋼筋，也不存在制造這種產品的加工技術。
實施本發(fā)明的要點是第一，選擇合適的普碳鋼作原料；第二，采用先冷拔冷軋后回復熱處理的工藝流程；第三，選擇合適的冷變形工藝，主要是合適的總變形率；第四，選擇合適的回復熱處理工藝，主要是合適的熱處理溫度和保溫時間?，F(xiàn)僅就這些實施要點分述如下1、原料并不是所有的普碳鋼都能代替合金鋼作原料生產LL800級冷軋帶肋鋼筋。只有選擇合適的普碳鋼，才能生產出力學性能合于國家標準要求的LL800級冷軋帶肋鋼筋。實施本發(fā)明時所采用的原料必須是該加工技術所要求的普碳鋼熱軋圓盤條。含碳量不小于0.23％，含猛量為0.40 0.80％，含硅量不小于0.30％，含磷量不大于0.045％，含硫量不大于0.050％。
2、工藝流程實施本發(fā)明的要點之二，是必須采用先冷變形、后熱處理的獨特工藝流程。至于熱處理工序在整個工藝流程中的具體位置，可以根據(jù)熱處理是采用在線連續(xù)熱處理方式還是采用線外周期熱處理方式而定。比如，在采用在線連續(xù)熱處理時，整個工藝流程可以是放線-除銹-冷變形(冷拔或冷軋)減徑(1次或多次減徑)-冷軋減徑并軋紋-熱處理-收線-包裝-入庫。又如，在采用線外周期熱處理時，整個工藝流程可以是放線-除銹-冷變形(冷撥或冷軋)減徑(1次或多次減徑)-冷軋減徑并軋紋-收線-包裝-熱處理-入庫。
3、冷變形工藝目前國際上加工冷軋帶肋鋼筋的冷變形方法分為兩類一類是對原料進行一系列的冷軋變形，最后生產出外形、尺寸等合于要求的產品；另一類是對原料先進行一系列的冷拔變形(減徑)，然后進行冷軋減徑并軋紋，最后生產出外形、尺寸等合于要求的產品。
實施本發(fā)明的第三個要點，便是必須采用本發(fā)明提供的冷變形工藝.冷變形方法可以采用上述二類方法中的任何一類；但冷變形工藝參數(shù)必須滿足如下要求按照公式Q＝2ln(d/do)計算總變形率(do為冷變形前的原料直徑，d為冷變形后產品的直徑)，總變形率不應小于52％；原料含碳量較低時，宜采用較大的總變形率，原料含碳量較高時，宜采用較小的總變形率。冷變形工藝參數(shù)是否合適，主要取決于加工過程是否順利以及產品的抗拉強度是否大于800MPa。只要冷變形過程進行順利(不斷線)，加工后產品的抗拉強度大于800MPa，就證明冷變形工藝參數(shù)是合適的。冷變形加工后，產品的抗拉強度一定要大于800MPa，如果在850MPa以上，則更為理想。
冷變形后，產品的抗拉強度提高很大，但塑性指標伸長率都會大幅度下降，有時甚至會達到2％以下。我們可以通過后序熱處理使產品的塑性指標伸長率大大增加。
4、熱處理工藝實施本發(fā)明的第四個要點，就是必須采用本發(fā)明所提供的回復熱處理工藝.對產品進行回復熱處理時，控制的主要工藝參數(shù)是加熱溫度和保溫時間。本發(fā)明所推薦的加熱溫度為280～380℃，保溫時間為3分鐘以上，通?？刹捎?.5～1小時。
加熱溫度如果超出本發(fā)明所給定的范圍，是絕對不能允許的。因為如果加熱溫度低于230℃，產品恰恰處于應變時效階段，塑性不但不能提高，反而會明顯下降；如果加熱溫度高于500℃，產品將進入再結晶階段，抗拉強度會明顯下降，使之低于800MPa，從而產生廢品。保溫時間不應低于3分鐘，因為保溫時間過短，會使產品回復過程來不及進行，也就達不到提高產品塑性的目的；但保溫時間也不應過長，因為保溫時間過長，會使產品強度損失增大，并且浪費工時和能源，使生產成本提高。具體保溫時間可依產品規(guī)模加熱方式和裝爐量具體確定。一般地，產品規(guī)格小時，保溫時間宜短，反之宜長；連續(xù)加熱時，保溫時間宜短，周期加熱時，保漸時間宜長，裝爐量小時，保溫時間宜短，反之宜長。
在按以上要點實施本發(fā)明后，可以確保產品力學性能百分之百合于國家標準σb≥800MPa，σ0.2≥640MPa，δ100≥4％，在σcon＝0.7σb的條件下1000h的應力松弛率不大于8％，180°冷彎試驗無裂紋。
與現(xiàn)有的以合金鋼為原料的LL800級冷軋帶肋鋼筋及其加工技術相比，本發(fā)明顯然具有如下優(yōu)點1、采用本發(fā)明后，以碳鋼為原料即可生產符合國家標準要求的LL800級冷軋帶肋鋼筋，擴大了產品采用原材料的范圍；2、用普碳鋼代替合金鋼生產LL800級冷軋帶肋鋼筋，可節(jié)約合金鋼，并且降低原料成本；3、采用本發(fā)明生產LL800級冷軋帶肋鋼筋，可以確保產品的力學性能百分之百合于國家標準要求，提高產品質量水平，從而增加鋼筋混凝土構件或建筑物的安全可靠性；4、采用本發(fā)明，可使LL880級冷軋帶肋鋼筋的生產不受合金鋼供應緊缺的限制，擴大LL880級冷軋帶肋鋼筋的應用范圍；因為用LL880級代替LL650級冷軋帶肋鋼筋生產圓孔空心樓板等鋼筋混凝土構件，可節(jié)約鋼材15％以上，所以本發(fā)明的推廣應用可給建筑業(yè)帶來可觀的經濟效益和社會效益。
權利要求
1.以普碳鋼為原料生產的符合國家標準GB13788-92要求的LL800級冷軋帶肋鋼筋，其特征在于所用原料不是合金鋼，而是含碳量不小于0.23％、含錳量0.40～0.80％、含硅量不小于0.30％、含磷量不大于0.045％、含硫量不大于0.050％的普碳鋼；
2.按照權利要求1所述的產品的加工技術，其特征在于采用冷軋-熱處理的工藝流程，首先進行冷變形，并控制合適的冷變形(冷拔或冷軋)工藝參數(shù)，總變形量按公式Q＝2ln(d/do)計算(d為變形后直徑，do為變形前直徑)，Q應不小于52％，使產品的抗拉強度σb≥800MPa，屈服強度σ0.2≥640MPa；然后進行熱處理，并控制合適的熱處理工藝參數(shù)，加熱溫度在280～380℃之間，保溫時間不小于3分鐘，從而在保證產品抗拉強度σb≥800MPa、屈服強度σ0.2≥640Mpa的條件下，使其塑性上升，伸長率δ100≥4％，180°冷彎試驗后無裂紋，且在σcon＝0.7σb保持1000h的條件下，應力松馳率不大于8％。
全文摘要
本發(fā)明屬于建筑鋼材加工技術,主要涉及以普通碳鋼為原料加工抗拉強度不小于800MPa的冷扎帶肋鋼筋的生產工藝。其技術特征在于:用具有一定化學成分的普碳鋼代替合金鋼,采取先冷軋后熱處理的工藝流程,恰當控制工藝參數(shù),生產合于國家標準GB13788－92要求的抗拉強度不小于800MPa的冷軋帶肋鋼筋。其優(yōu)點是:可節(jié)約大量合金鋼,降低原料成本,確保產品質量,具有很大的經濟效益和社會效益。
文檔編號C21D1/00GK1171304SQ97105089
公開日1998年1月28日 申請日期1997年2月14日 優(yōu)先權日1997年2月14日
發(fā)明者康煜平, 李鋒, 陳立佳, 任英磊, 田素貴, 宋貴宏, 姜文輝, 韓行霖 申請人:沈陽工業(yè)大學