CN101418632B - 高强度高塑性热轧螺纹预应力混凝土用钢材及其加工工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明产品由一根长的收成卷并捆扎了的带有规则螺纹的高强度高塑性预应力混凝土用钢材材体组成，解开后，可放成一根直的，不需校直便可使用，加工时，只需采用符合材料要求的钢坯在钢厂轧制成带有规则螺纹的盘圆，然后在后续工艺加工单位进行牵引传动放线、校直、淬火、回火冷却处理便可，其强度是普通螺纹钢的3～4倍，是精轧螺纹钢的1.5倍，其握裹力是原预应力钢棒的3倍以上，具有生产工艺流程简单、技术先进、生产效率高、产品使用方便、握裹力高、高强度、高塑性、规格品种齐全、节能环保、没有污染、性价比高、节省钢材、节省资源等优点，可替代现有建筑钢种，广泛推广应用。

Description

高强度高塑性热轧螺纹预应力混凝土用钢材及其加工工艺方法

技术领域  本发明涉及一种建筑钢材，特别是一种高强度高塑性热轧螺纹预应力混凝土用钢材及其加工工艺方法。

背景技术  目前，我国拥有世界上最大的建筑市场。建筑用钢筋每年超过1.5亿吨，钢铁产业低档次、低附加值产品所占的比例还很大，其中预应力钢筋仅200多万吨，在建筑用钢筋中比例较低，而工业发达国家预应力钢筋比例较高，一般为建筑钢筋用量的10％，而我国仅2％—3％，对传统的钢铁材料进行加工工艺改进，大幅度提高其性能，特别是向高强度方向发展，提高资源的利用率和回收率，成为我国钢铁工业发展的战略之一，也符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要》(2006—2020)中重点领域“制造业”中“基础原材料”、“城镇化与城市发展”中“建筑节能与绿色建筑”两个优先主题任务要求。

为了实质性推动节材、节能工作，实现建设事业的可持续发展。高强度、高塑性、高握裹力集于一体的钢材的研究与应用、建筑用钢材的更新产品换代、钢铁行业的技术进步、材料资源的综合利用、节能减排是当前的重要任务。现对下列建筑用钢种进行优缺点分析：

1、预应力钢棒：采用在钢厂购进热轧光面盘圆，经放线、拉拔刻痕成型、校直、牵引、加热、淬火、回火、冷却、收线生产而成，虽然具有高强度的优点，但存在规格范围窄、表面螺旋槽浅、与混凝土的握裹力低、应用范围单一(目前我国仅用于预应力管桩)、因该工艺必需经拉拔刻痕成型，从而造成生产速度慢和拉拔时所带油脂进入热处理炉后会产生的有毒烟气和粉尘，严重影响操作人员的身心健康，此外，还存在成材率低、生产成本高、污染环境、建设成本高、设备利用率低、高能耗等缺点。

2、带肋螺纹钢筋：由钢厂直接用钢坯经加热、粗轧、中轧、冷却、收卷或直条打包生产而成，虽然具有产出量大，与混凝土握裹力高的优点，但存在强度等级低、品质差、浪费钢材、污染环境、钢筋长度短需焊接连接浪费人工、钢材等缺点，此外，该工艺生产的产品在采用盘圆包装形式时，用户需对其进行二次校直处理，增加了成本，无法满足我国“建设资源节约型、环境友好型社会”的可持续发展要求。

3、精轧螺纹钢：由钢厂直接用钢坯经加热、粗轧、中轧、精轧、淬火、回火冷却、直条打包生产而成，属中强度钢，虽然具有与混凝土握裹力高、可锚固的优点，但热处理精轧螺纹钢筋受终轧温度，特别是受车间环境温度和生产季节等不可抗力的因素影响，该工艺存在无法弥补的缺陷造成生产的产品通条性能差、内外组织不稳定、性能波动大、产品合格率偏低、规格少、范围窄、生产成本高、性价比不合理等缺点，从而影响了精轧螺纹钢筋整体的质量性能和应用，不能满足我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要》(2006—2020)提出的“四节一保”的发展要求。

4、高强度钢丝、钢绞线：采用由钢厂购进盘圆，经酸洗磷化、放线、拉拔、校直、加热调质、牵引、冷却、收线生产而成，虽然具有强度高的优点，但其延性稍差，生产过程需酸洗，造成环境污染，该工艺生产的产品受建筑规范要求的限制，不能大面积使用。

发明内容  本发明的目的是克服以上四种产品存在的问题，集中其优点的基础上再创新，提供一种使用方便、节省钢材、高握裹力、规格品种齐全、节能环保的高强度高塑性热轧螺纹预应力混凝土用钢材及其加工工艺方法，替代现有的建筑用钢种。

本发明的目的是这样实现的：本发明产品由一根长的收成卷并用铁丝或钢带捆扎了的表面带有规则螺纹的高强度高塑性预应力混凝土用钢材材体组成，露在铁丝或钢带外面的两端是直的，解开铁丝或钢带，可以放成一根长的直的，不需进行校直，根据用户需要的尺寸切断成直条后使用；本发明产品是这样加工的：将符合本发明所需材料要求的钢坯，在钢厂加热到所需要的温度时，使用钢厂的粗轧和中轧机轧制成表面带有规则螺纹的盘圆材料，然后，将该盘圆材料运到后续工艺加工单位，通过牵引传动放线、校直处理后，加热到800～970℃，进行为时1～4秒的淬火冷却，然后经370～450℃回火冷却处理，最后定尺切断或收线成卷，并用铁丝或钢带扎好。产品Rm达到1580Mpa，A≥9％，强度达到普通螺纹钢的3～4倍，是精轧螺纹钢的1.5倍。采用本发明可生产长度不定直径5～35mm的几十个产品规格，如使用单位有具体长度要求，本产品也可直接切成一根根直的进行捆扎销售。

本发明的有益效果是：(1)本发明产品的螺纹肋与高强度结合在一起，浇入混凝土后可使其具有高握裹力，握裹力是原预应力钢棒的3倍以上，使混凝土的整体强度得到大幅提高。(2)本发明产品由钢厂直接轧出带规则螺纹的∮5～35mm的盘圆材料，品种多、规格齐全、应用范围广。(3)本发明产品在轧制时，便完成表面规则螺纹成型，不需再进行拉拔，节省了使用拉拔工艺需要的拉拔设备、模具、拉丝润滑油脂及人工电费等，同时避免了拉拔时所带油脂进入热处理炉后会产生的有毒的烟气和粉尘和原来酸洗带来的SO₂气体排放、酸性废水及重金属等污染；在产生巨大环境效益的同时，可以节省相当数量的环境治理费用，总效益可节省原有工艺生产产品总成本的25％以上。(4)后续加工后，其成品强度达到普通螺纹钢的3～4倍，是精轧螺纹钢的1.5倍。(5)性价比好，本发明产品强度高，使用时可减小钢筋的粗度和密度，在绝对保证可靠性的情况下，可为国家节省钢铁资源40％以上，同时可为用户减少20％以上的建筑成本。(6)由于产品强度高、伸直性好，用户使用时，将成卷的产品放出，产品可自然变直无需校直处理，便可根据需要的长度切断使用，特别适用于大跨度混凝土构件工程的使用，避免了钢材短需要焊接连接造成的钢材浪费和成本增加，由于具有高塑性，可对其任意折弯，施工方便，可广泛应用于各种建筑物中的梁、柱、桩基础工程、锚固工程、桥梁工程等。(7)由于本发明的加工工艺不需要酸洗和拉拔处理，节省了大量的时间，优化多方面的生产条件，整条生产线生产速度是原生产工艺的1.5倍以上，可减少原设备投资总额的50％以上。

附图说明  附图1是本发明的结构示意图，附图2是本发明的加工流程示意图。

图中：(1)代表高强度高塑性预应力混凝土用钢材材体、(2)代表材体一端、(3)代表材体另一端、(4)代表螺纹、(5)代表符合材料要求的钢坯、(6)代表粗轧机组、(7)代表中轧机组、(8)代表收成卷状的盘圆材料(9)代表放线装置、(10)代表校直装置、(11)代表前牵引装置、(12)代表加热淬火装置、(13)代表回火冷却装置、(14)代表后牵引装置、(15)代表收线装置。

具体实施方式  下面结合附图举1实施例对本发明作进一步说明。

如附图1所示，本发明由一根长的收成卷并用铁丝或钢带进行了捆扎的高强度高塑性预应力混凝土用钢材材体(1)组成，该材体表面带有螺纹(4)，其两端(2)和(3)为直的。加工时，如附图2所示，将符合本发明材料要求的钢坯(5)，在钢厂加热到所需要的温度时，在粗轧机组(6)上进行粗轧，接着在中轧机组(7)上进行中轧，轧出后表面带有规则螺纹(4)，接着用收卷设备将其收成卷状的圆盘材料(8)；然后将收成卷状的圆盘材料(8)运到后续工艺加工，经放线装置(9)放线，在校直装置(10)上校直，经前牵引装置(11)进行牵引传动，然后再在加热淬火装置(12)上加热到900℃时进行2秒钟的淬火，然后在温度400℃时在回火冷却装置(13)上回火并冷却到允许温度，接着由后牵引装置(14)牵引进入收线装置(15)内，最后将本发明产品收线成卷并用铁丝或钢带扎好。处理好的产品Rm达到1580Mpa、A≥9％，整体强度达到普通螺纹钢强度的3～4倍，是精轧螺纹钢的1.5倍；使用时，将产品放在简易的放线架上，解开扎丝或钢带，抓住上面的一端将其拉出，根据需要尺寸，将其切成一段段的，便可直接使用。

Claims (1)

1.高强度高塑性热轧预应力混凝土用钢材，由一根长的收成卷并用铁丝或钢带捆扎了的高强度高塑性预应力混凝土用钢材材体(1)组成，该材体表面带有规则螺纹(4)，露在铁丝或钢带外面的两端(2和3)是直的，解开铁丝或钢带后，可以放成一根长的直的，不需进行校直便可使用；其特征在于，其加工工艺是：将符合所需材料要求的钢坯(5)在钢厂加热到所需要的温度时，使用钢厂的粗轧机和中轧机轧制成表面带有规则螺纹的盘圆材料，然后将该盘圆材料运到后续工艺加工单位，通过牵引传动放线、校直、处理后，加热到800～970℃温度，进行为时1～4秒时间的淬火冷却，然后经370～450℃温度回火冷却处理，最后收线成卷，用铁丝或钢带捆扎好。

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