CN102174671A - 一种高强度箍筋的热处理生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度箍筋的热处理生产线。所述热处理生产线包括按生产工艺顺序设置的放线架、除磷机、第一表面清洗装置、双模拉丝机、第一牵引机、矫直机、第二牵引机、第二表面清洗装置、淬火装置、回火装置、第三牵引机、液压剪切机和张力引线机。根据本发明，采用拉丝段和热处理段既可分开又可连续的形式，自动控制程度高，恒张力自动收线，整齐美观，产品具有高强高塑性、性能稳定的特点。

Description

一种高强度箍筋的热处理生产线

技术领域

本发明涉及一种高强度箍筋的热处理生产线，具体地讲，涉及一种建筑用高强度箍筋的热处理生产线。

背景技术

将高强度钢筋用作箍筋，可对混凝土起到有效的约束作用，改善混凝土的脆性，提高其强度和延性，从而改善结构的抗震性能，同时，还能提高钢筋混凝土构件的受剪承载力，并节约钢材。

国外高层建筑的约束箍筋要求钢筋具有较高的强度，通常屈服强度在1000MPa以上，普通低层建筑用箍筋的屈服强度也在500MPa以上，同时具有较高的塑性以满足使用中的冷弯操作。目前，建筑用高强度箍筋的生产方法主要有两种。一种方法是热轧，其生产工艺为：连铸坯→加热至1100℃以上→热轧→成品盘圆，其特点是生产出的箍筋的延性好，但强度低，屈服强度一般在235Mpa，而且，直接轧制生产的棒线材强度难以达到高强度的要求，通过加入很多合金元素也只能达到400MPa～500MPa的屈服强度。另一种方法是将热轧原料进行冷轧生产冷轧带肋钢筋的方法，其生产工艺为：热轧盘圆→除锈→冷轧→收线，生产出的冷轧带肋钢筋也是一种广泛使用的深加工棒线材，但是其强度级别难以达到1000MPa，且塑性较差。

因此，亟需一种能够生产高强度箍筋的生产方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有热轧中不能大幅度提高产品性能的问题，改变传统工艺，提供一种产品质量高，成本低廉，自动化程度高的高强箍筋热处理生产装备。使得生产出来的钢筋强度高，韧性好，可焊接。

根据本发明的一个实施例，提供了一种高强度箍筋的热处理生产线，所述热处理生产线包括一种高强度箍筋的热处理生产线，其特征在于所述热处理生产线包括按生产工艺顺序设置的如下设备：放线架，对热轧盘圆进行放线处理；除磷机，对热轧盘圆的表面进行表面除锈；第一表面清洗装置，进一步清除热轧盘圆表面的浮锈；双模拉丝机，对表面经过清洗的盘圆进行拉丝、刻痕处理；第一牵引机，用来提供稳定的张力；矫直机，对盘圆进行矫直，使得钢筋平直；第二牵引机，用来提供稳定的张力；第二表面清洗装置，进一步清除钢筋表面的氧化铁皮和拉丝粉；淬火装置，对钢筋执行预热、加热、保温和冷却处理，以对钢筋进行淬火；回火装置，对淬火后的钢筋进行加热、保温和冷却处理，以进行回火处理；第三牵引机，用来提供稳定的张力；液压剪切机，对经受回火处理的钢筋进行剪切；张力引线机，对剪切后的钢筋进行自动张力收线，从而得到高强度箍筋。

根据本发明的另一实施例，所述热处理生产线为分段式生产线。具体地讲，所述热处理生产线还包括：立式收线机，设置在第一牵引机和矫直机之间，用于拉丝段收线；另一放线架，设置在所述立式收线机和矫直机之间，以对钢筋进行二次放线处理。

根据本发明，淬火装置可以包括顺序设置的淬火感应加热预热炉、感应加热提温炉、第一保温炉和第一冷却器。淬火感应加热预热炉为1台具有3KHz～5KHz的频率和300KW～500KW的功率的中频电源，用来对热轧盘圆进行淬火预热，感应加热提温炉由2台高频电源组成，每台高频电源具有20KHz～50KHz的频率和100KW～300KW的功率，用来对热轧盘圆进行淬火加热。

根据本发明，回火装置可以包括顺序设置的回火加热炉、第二保温炉和第二冷却器。回火加热炉由1台中频电源组成，其中，所述中频电源具有3KHz～5KHz的频率和100KW～250KW的功率，用来对淬火后的钢筋以固态中频电源磁振波方式进行回火加热。

根据本发明，所述热处理生产线还可以包括设置在放线架和除鳞机之间的自动停车装置，以进行安全保护。

根据本发明，双模拉丝机由拉丝机和刻痕装置组成，刻痕装置由圆模机构和能够主动旋转的刻痕模机构组成。拉丝机为卧式拉丝机或倒立式拉丝机，并且在拉丝机的卷筒表面进行喷涂硬化处理。

根据本发明，所述高强度箍筋的直径可以为5mm～16mm。

根据本发明，采用拉丝段和热处理段既可分开又可连续的形式，自动控制程度高，恒张力自动收线，整齐美观，产品具有高强高塑性，性能稳定的特点。

附图说明

通过下面结合附图对本发明进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是示出了根据本发明一个实施例的高强度箍筋的热处理生产线；

图2是示出了根据本发明另一实施例的高强度箍筋的热处理生产线。

具体实施方式

为了克服现有热轧中不能大幅度提高产品性能的问题，本发明提供了一种产品质量高、成本低廉、自动化程度高的高强度箍筋的热处理生产线，使得生产出来的钢筋强度高、韧性好且可焊接。

根据本发明的高强度箍筋的热处理生产线可以连续生产，或者可以分段生产，在整个生产过程中采用恒张力自动收线，从而生产出具有高强度的箍筋。

下面将结合附图和生产工艺来详细地描述根据本发明一个实施例的高强度箍筋的热处理生产线。

参照图1，根据本发明一个实施例的高强度箍筋的热处理生产线为连续式生产线，包括按生产工艺顺序设置的放线架、除鳞机、第一表面清洗装置、双模拉丝机、第一牵引机、矫直机、第二牵引机、第二表面清洗装置、淬火装置、回火装置、第三牵引机、液压剪切机和张力收线机。本领域技术人员可以在本发明的教导下，根据实际的场地来布置根据本发明的高强度箍筋的热处理生产线。

具体地讲，首先通过放线架对热轧盘圆进行放线处理，根据本发明的一个实施例，可以采用炮筒式放线架或鸭嘴式放线架执行放线处理。接着，利用除鳞机对热轧盘圆进行表面除锈，再利用第一表面清洗装置清除盘圆表面的浮锈，以更好地清洁盘圆的表面，避免很多氧化铁皮进入双模拉丝机，降低模具的使用寿命；在本发明中，可以首先采用气缸自动压下式除鳞机进行机械除鳞，然后可以使用第一表面清洗装置以高压空气和钢丝刷组合的方式清除盘圆表面的浮锈。在这里，可以使用本领域常用的清洗盘圆表面的装置(例如，电动刷式清洗装置)作为根据本发明的第一表面清洗装置。

根据本发明，双模拉丝机由拉丝机和刻痕装置组成。具体地讲，采用由圆模机构和能够主动旋转的刻痕模机构组成的刻痕装置对表面经过清洗的盘圆进行刻痕处理，以提高钢筋与混凝土结合的握裹力。然后，采用拉丝机对盘圆进行拉丝处理；具体地讲，拉丝机可以采用卧式拉丝机或倒立式拉丝机，在拉丝机的卷筒表面进行喷涂硬化处理，以延长拉丝机卷筒的使用寿命。根据本发明的一个实施例，对卷筒表面进行喷涂硬化处理后，拉丝机的卷筒的寿命可达3～5年。

根据本发明，可以利用第一牵引机提供稳定的张力，使得钢筋在热处理时被拉直，直线度误差小于3‰；具体地讲，可以采用气动压下6辊式牵引机，每组牵引轮有三种沟槽，以便于根据箍筋的规格进行更换。

接着，采用矫直机、第二牵引机、第二表面清洗装置对盘圆先后进行矫直、牵引和清洗，以进一步清除表面的氧化铁皮和拉丝粉，避免其进入感应加热炉的线圈中，造成线圈短路打火等故障发生。根据本发明的一个实施例，矫直机可以是双向9辊钢筋矫直机，结构简单，矫直精度高。第二表面清洗装置和第二牵引机可以与前述的第一表面清洗装置和第一牵引机相同，因此，在此不再对其进行赘述。

然后，利用淬火装置对矫直后的钢筋进行淬火处理。具体地讲，根据本发明，淬火装置包括顺序设置的淬火感应加热预热炉、感应加热提温炉、第一保温炉和第一冷却器，以对矫直后的钢筋进行淬火加热、淬火保温和淬火冷却处理，淬火加热是将钢筋加热至奥氏体或半奥氏体状态，通过淬火加热将钢筋快速加热到750℃～1100℃；淬火保温是使钢筋热透；淬火冷却处理是调控钢筋组织性能。由于不同的钢种有着不同的淬火温度，所以根据本发明，只要每秒升温速度能达到100℃以上就可以称为快速。在本发明的优选实施例中，可以利用淬火装置对矫直后的钢筋加热2s～10s，然后保温2s～5s，随后进入第一冷却器进行淬火处理，使淬火后钢筋的温度低于400℃。

根据本发明的一个实施例，淬火感应加热预热炉可以为1台中频电源(频率为3KHz～5KHz，功率为300KW～500KW)，感应加热提温炉可以为2台高频电源(频率为20KHz～50KHz，功率为100KW～300KW)组成，以对矫直后的钢筋先后进行淬火预热和淬火提温处理。在此，需要解释的是，由于淬火装置中通常使用的淬火感应加热炉的加热原理决定其不能立刻升高到780℃以上，所以加热到淬火温度要经过预热和提温两个步骤。淬火感应加热炉中的高频电源采用淬火加热器以固态高频电源磁振波方式加热，然后通过第一保温炉进行保温，以使得钢筋内外温度均匀，再通过第一冷却器将水喷射到钢筋表面进行冷却，从而实现对钢筋的快速加热和淬火处理。根据本发明，在生产线上安装有测温仪，主控电脑根据淬火测温仪测得的钢筋表面温度和设定的淬火温度参数自动调节淬火加热功率和淬火温度，从而实现淬火自动闭环控制。所述第一冷却器可以由外钢套、内钢套、分水管、压力表和流量计组成，严格控制喷水压力和流量，进而保证淬火稳定性。

随后，利用回火装置对淬火后的钢筋进行回火处理。具体地讲，淬火装置包括顺序设置的回火加热炉、第二保温炉、第二冷却器，以对淬火后的钢筋进行回火加热、回火保温和回火冷却处理，从而将回火后的钢筋快速加热到400℃～600℃。这里，此处的“快速加热”与前面淬火时提到的“快速加热”作同样的解释，即，只要每秒升温速度能达到100℃以上即可。在本发明的优选实施例中，可以利用回火装置对淬火后的钢筋保温不超过1min，然后进入第二冷却器进行冷却至室温。

根据本发明的一个实施例，回火加热炉由1台中频电源(3KHz～5KHz，100KW～250KW)组成，采用回火加热器以固态中频电源磁振波方式加热，然后通过第二冷却器将水喷射到钢棒表面进行冷却，生产线上安装有测温仪，主控电脑根据回火温控探测仪测得箍筋表面温度和设定的回火温度参数，自动调节回火加热功率和回火温度，实现回火自动闭环控制。

最后，将经受淬火、回火处理后的钢筋在第三牵引机的作用下经过液压剪切机进行剪切，再经过张力收线机进行自动张力收线，从而得到高强度箍筋。在本发明中，张力收线机为自动张力收线机，进行自动恒张力收线，排线整齐。

应该注意的是，上面的自动闭环控制是主控PLC(Programmable Logical Controller，可编程控制器)将采集到的温度信号和设定温度信号进行对比，快速响应调节加热炉的功率，实现自动控制淬火/回火温度，保证产品的性能稳定性。

需要指出的是，在本发明中，如无特殊说明，否则这里使用的装置可以采用本领域常用的设备，例如，放线架、除鳞机、表面清洗装置、保温炉、冷却器、牵引机、液压剪切机等可以采用本领域常用的设备来实现。

上面的实施例描述的是连续热处理生产的工艺，然而，本发明不限于此。也就是说，根据本发明的高强度箍筋的热处理生产线可以为分段生产的生产线。

下面，将结合附图和生产工艺来详细地描述根据本发明另一实施例的高强度箍筋的热处理生产线。

参照图2，根据本发明另一实施例的高强度箍筋的热处理生产线为分段式生产线，由拉丝段和热处理段组成。具体地讲，根据本发明的建筑用箍筋热处理的拉丝段可以包括第一放线架、除鳞机、第一表面清洗装置、双模拉丝机、第一牵引机和立式收线机，热处理段可以包括第二放线架、矫直机、第二牵引机、第二表面清洗装置、淬火装置、回火装置、第三牵引机、液压剪切机和张力收线机。除了立式收线机、第二放线架之外，根据本发明另一实施例的建筑用箍筋热处理的生产线与根据本发明一个实施例的建筑用箍筋热处理的生产线基本相同，因此在此省略对它们的详细描述。

根据本发明的另一实施例，由于采用分段生产，所以在拉丝段对热轧盘圆进行放线、除鳞、拉丝刻痕、牵引之后，采用立式收线机进行一次收线，以不影响热处理段的生产，并且在热处理段首先利用第二放线架进行二次放线处理。与根据本发明前一实施例不同的是，根据本发明的当前实施例，使用高架放线架作为第二放线架执行放线处理，以适应分段生产的需要。

根据本发明的又一实施例，可以在对热轧盘圆进行放线之后并且在对其除鳞前，通过自动停车装置进行安全保护，在放线过程发生断线时，生产线会自动停机，避免出现事故。根据本发明的又一实施例，热轧盘圆在经牵引机牵引后，可以在导向架的引导作用下进入一次收线机。

在根据本发明的高强度箍筋的热处理生产线的热处理段，通过对经拉丝处理的热轧盘圆进行放线、矫直、淬火、回火、剪切、收线一系列连续热处理，可以提高钢筋性能，使得钢筋具有如下性能参数：屈服强度≥970Mpa，屈强比≤0.9，延伸率≥10％。

因此，根据本发明，通过采用分段生产(包括拉丝段和热处理段)或连续生产能够生产出Φ5-Φ16mm的建筑用高强度箍筋，在整个生产过程中采用恒张力自动收线整齐美观，因此，自动控制程度高，施加乱线停车保护，断线停车保护，感应加热炉过流保护、过压保护、水压保护，在设备出现故障时均可以自动停车。

在本发明中，采用两段式生产的优点主要在于拉丝和热处理互不影响，从而能够提高生产效率，降低废品损耗，张力稳定；采用一段式生产的主要优点在于钢筋在拉拔后直接进入感应加热炉，使得钢筋在拉拔段的余热可以得到有效利用。

下面，将结合具体实施例来更充分地描述本发明。

实施例1

采用图1的连续式热处理生产线生产箍筋，得到样品1。

实施例2

采用图2的分段式热处理生产线生产箍筋，得到样品2。

对比例1

采用现有的工艺生产，得到普通箍筋Q235，其生产工艺为：连铸坯→加热至1100℃以上→热轧→成品盘圆。

对比例2

采用现有的工艺生产，得到普通箍筋Q335，其生产工艺为：连铸坯→加热至1100℃以上→热轧→控制冷却→成品盘圆。

将根据本发明实施例1和实施例2得到的样品1和2及根据现有技术得到的普通箍筋Q235和Q335产品试样进行检测，分别检测它们的屈服强度和伸长率(δ₅)。检测结果如下面的表1所示。

表1根据本发明和现有技术得到的箍筋的性能检测

这里，延伸率δ₅是试样在标距为50mm时的伸长率。

从检验结果来看，根据本发明的生产线生产出来的钢筋的屈服强度是原产品的3-4倍，箍筋的约束能力提高数倍。

因此，根据本发明的建筑用高强度箍筋的热处理生产线通过将热轧盘圆拉拔后连续进行淬火、回火热处理，在使盘圆强度大幅提高的同时，保持了较高的塑性，屈服强度最高可达1400MPa，延伸率≥9％。

本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以在本发明中做出各种修改和改变。因此，本发明意图覆盖本发明的修改和改变，只要这些修改和改变落入权利要求书及其等同物的范围内即可。

Claims (10)

1.一种高强度箍筋的热处理生产线，其特征在于所述热处理生产线包括按生产工艺顺序设置的如下设备：

放线架，对热轧盘圆进行放线处理；

除磷机，对热轧盘圆的表面进行表面除锈；

第一表面清洗装置，进一步清除热轧盘圆表面的浮锈；

双模拉丝机，对表面经过清洗的盘圆进行拉丝、刻痕处理；

第一牵引机，用来提供稳定的张力；

矫直机，对盘圆进行矫直，使得钢筋平直；

第二牵引机，用来提供稳定的张力；

第二表面清洗装置，进一步清除钢筋表面的氧化铁皮和拉丝粉；

淬火装置，对钢筋执行预热、加热、保温和冷却处理，以对钢筋进行淬火；

回火装置，对淬火后的钢筋进行加热、保温和冷却处理，以进行回火处理；

第三牵引机，用来提供稳定的张力；

液压剪切机，对经受回火处理的钢筋进行剪切；

张力引线机，对剪切后的钢筋进行自动张力收线，从而得到高强度箍筋。

2.如权利要求1所述的高强度箍筋的热处理生产线，其特征在于所述热处理生产线还包括：

立式收线机，设置在所述第一牵引机和所述矫直机之间，用于收线处理；

另一放线架，设置在所述立式收线机和所述矫直机之间，以对钢筋进行二次放线处理。

3.如权利要求1或2所述的高强度箍筋的热处理生产线，其特征在于淬火装置包括顺序设置的淬火感应加热预热炉、感应加热提温炉、第一保温炉和第一冷却器。

4.如权利要求3所述的高强度箍筋的热处理生产线，其特征在于淬火感应加热预热炉为1台具有3KHz～5KHz的频率和300KW～500KW的功率的中频电源，用来对热轧盘圆进行淬火预热，感应加热提温炉由2台高频电源组成，每台高频电源具有20KHz～50KHz的频率和100KW～300KW的功率，用来对热轧盘圆进行淬火加热。

5.如权利要求1或2所述的高强度箍筋的热处理生产线，其特征在于回火装置包括顺序设置的回火加热炉、第二保温炉和第二冷却器。

6.如权利要求5所述的高强度箍筋的热处理生产线，其特征在于回火加热炉由1台中频电源组成，其中，所述中频电源具有3KHz～5KHz的频率和100KW～250KW的功率，用来对淬火后的钢筋以固态中频电源磁振波方式进行回火加热。

7.如权利要求1或2所述的高强度箍筋的热处理生产线，其特征在于所述热处理生产线还包括设置在放线架和除鳞机之间的自动停车装置，以进行安全保护。

8.如权利要求1或2所述的高强度箍筋的热处理生产线，其特征在于双模拉丝机由拉丝机和刻痕装置组成，刻痕装置由圆模机构和能够主动旋转的刻痕模机构组成。

9.如权利要求8所述的高强度箍筋的热处理生产线，其特征在于拉丝机为卧式拉丝机或倒立式拉丝机，并且在拉丝机的卷筒表面进行喷涂硬化处理。

10.如权利要求1或2所述的高强度箍筋的热处理生产线，其特征在于所述高强度箍筋的直径为5mm～16mm。

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