CN103938119A

CN103938119A - 高速铁路专用高强度高塑性钢筋

Info

Publication number: CN103938119A
Application number: CN201410153378.5A
Authority: CN
Inventors: 姚圣法; 吴海洋
Original assignee: CHANGSHU SHENGDA METAL PRODUCTS Co Ltd
Current assignee: CHANGSHU SHENGDA METAL PRODUCTS Co Ltd
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2014-07-23

Abstract

本发明涉及一种高速铁路专用高强度高塑性钢筋，每根钢筋长2～6m，包括钢筋体和钢筋体两端部表面的螺纹齿，螺纹齿在钢筋体端部表面45mm～55mm范围内呈连续分布，螺纹齿的宽度为3mm，高度为0.4～0.6mm，螺纹齿尖端具有2°～5°的弧形过渡，此钢材按重量百分比包含以下组分：C：0.35～0.55%，Si：0.5～0.9%，Mn：1.5～1.7%，Nb：0.04～0.05%，Cr:0.08～0.09%，V：0.02～0.04%，B：0.001～0.003%，Mo：0.004～0.007%，Al：0.01%～0.02%，P:0.02～0.035%，S：0.015～0.035%，Ti：0.0085～0.01%，Ni：0.0035～0.005%，复合稀土：6～7%，余量为Fe和其他杂质。本发明的抗拉强度≥910Mpa、屈服强度≥830Mpa、伸长率≥15%、1000h松弛率＜2.5%。

Description

高速铁路专用高强度高塑性钢筋

技术领域

本发明涉及一种高强度钢筋，具体的说是一种高速铁路专用高强度高塑性钢筋。

背景技术

随着全球工业化的发展，需要工程结构和装备轻量化，以提高其经济性、安全性，因而迫切要求钢材在保证有足够韧性的前提下，大幅度提高强度。20世纪90年代中期开始，日本、中国、韩国先后启动了提高钢材强度的国家研发项目。

尽管近年高强度钢筋在国内的推广应用有了长足进步，但与国外发达国家相比，还存在很大差距。在美、英、日、德、俄等欧美及东南亚国家已普遍采用了Ⅲ级以上钢筋，很少使用Ⅱ级钢筋，有的国家早已淘汰Ⅱ级钢筋，即使使用也只是作为配筋，主筋均采用400 MPa级和500 MPa级钢筋，有的强度等级甚至达到700 MPa级。

“十一五”期间，我国要实现铁路运输现代化，建设城际高速铁路20余条，约4000km。高速铁路列车运行速度达到350km/h左右。如此高的列车运行速度，首先轨道建设要创新，以适应高速列车安全运行。据德国和日本高速铁路的建设，高速铁路均采用无砟路基和预应力混凝土轨枕板，其轨枕板受力主筋均采用大规格、高强度预应力处理钢筋，目前国内尚无此产品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种高速铁路专用高强度高塑性钢筋，具有良好的抗拉强度和屈服强度，满足了现行的高速铁路建设规范中对螺纹钢筋的技术要求，特别是对延伸率的技术指标。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：提供一种高速铁路专用高强度高塑性钢筋，每根钢筋长2～6m，包括钢筋体和钢筋体两端部表面的螺纹齿，所述钢筋体外表具有一体的至少一条连续状螺旋肋，连续状螺旋肋两侧边与钢筋表面相切的两条切线形成夹角α为90°～95°；所述螺纹齿在钢筋体端部表面45mm～55mm范围内呈连续分布，螺纹齿的宽度为3mm，高度为0.4～0.6mm，所述螺纹齿尖部以及凹槽部均具有2°～5°的弧形过渡，此钢材按重量百分比包含以下组分：C：0.35～0.55%，Si：0.5～0.9%，Mn：1.5～1.7%，Nb：0.04～0.05%，Cr:0.08～0.09%，V：0.02～0.04%，B：0.001～0.003%，Mo：0.004～0.007%，Al：0.01%～0.02%，P:0.02～0.035%，S：0.015～0.035%，Ti：0.0085～0.01%，Ni：0.0035～0.005%，复合稀土：6～7%，余量为Fe和其他杂质。

本发明的进一步限定技术方案，前述高速铁路专用高强度高塑性钢筋，所述复合稀土中，按重量百分比包含以下组分：La：33～37%，Ce：10～13%，Y：9～10%，Sc：14～16%，Gd：2～5%，Sm：6～8%，Dy：1～2%，Pr：15～23%，通过增加复合稀土，一方面可便于钢筋两端热轧成螺纹齿，另一方面提高了钢筋的性能：高延性和高强屈比，延性率高于同级别普通钢筋30～50%，强屈比高于同级别普通钢筋15～20%。

前述的高速铁路专用高强度高塑性钢筋，所述高强度高塑性钢筋的力学性能为：抗拉强度≥910Mpa、屈服强度≥830Mpa、伸长率≥15%、1000h松弛率＜2.5%。

前述的高速铁路专用高强度高塑性钢筋，所述钢材按重量百分比包含以下组分：C：0 .35%，Si：0.5%，Mn：1.5%，Nb：0.04%，Cr:0.08%，V：0.02%，B：0.001%，Mo：0.004%，Al：0.01%%，P:0.02%，S：0.015%，Ti：0.0085%，Ni：0.0035%，复合稀土：6%，余量为Fe和其他杂质，其中复合稀土按重量百分比包含以下组分：La：33%，Ce：11%，Y：10%，Sc：15%，Gd：5%，Sm： 7%，Dy：2%，Pr：17%。

前述的高速铁路专用高强度高塑性钢筋，所述钢材按重量百分比包含以下组分：C：0.55%，Si：0.9%，Mn：1.7%，Nb：0.05%，Cr:0.09%，V：0.04%，B：0.003%，Mo：0.007%，Al：0.02%，P:0.035%，S：0.035%，Ti：0.01%，Ni：0.005%，复合稀土：7%，余量为Fe和其他杂质，其中复合稀土按重量百分比包含以下组分：La：35%，Ce：12%，Y：9%，Sc：14%，Gd：3%，Sm：6%，Dy：2%，Pr：19%。

前述的高速铁路专用高强度高塑性钢筋，所述钢材按重量百分比包含以下组分：C：0.42%，Si：0.6%，Mn：1.5%，Nb：0.05%，Cr:0.08%，V：0.03%，B：0.002%，Mo：0.004%，Al：0.01%，P:0.025%，S：0.02%，Ti：0.01%，Ni：0.005%，复合稀土：6.5%，余量为Fe和其他杂质，其中复合稀土按重量百分比包含以下组分：La：36%，Ce：11%，Y：9%，Sc：15%，Gd：2%，Sm：7%，Dy：2%，Pr：18%。

本发明的优点在于：⑴良好的锚固性能，端部螺纹齿连续的凸起肋使钢筋与混凝土间形成连续的凹凸咬合，使钢筋与混凝土之间能够提高2%～5%的抗拉强度，从而达到理想的锚固效果；⑵螺纹齿的螺旋肋外表比较合理，一方面螺旋肋连续，基面积削弱较少，肋部面积仍可承受拉力；另一方面带有螺纹齿的钢筋具有较高的锚固强度和刚度，且大滑移时仍具有较大承载力（锚固延性好），有利于抗震；⑶带有螺纹齿的钢筋表面两端凸起连续的螺旋肋，混凝土咬合齿宽厚且连续不间断，不易破碎、剪断；挤压面积大，相对肋面积大，劈裂力均匀无方向性，因此早期滑移小而后期大变形时又具有较高的锚固延性。

本发明的结构及其组分生产出的钢筋不但具有以上优点，还具有以下优点：⑴延性好，比普通钢筋高出15%的伸长率；⑵强屈比高，其屈服强度≥830Mpa高于普通钢筋的15～20%；⑶具可以通过螺母拧固的特点，降低锚具成，降低80%的连接成本；⑷与混凝土的结合有效面积达到大，提高了钢筋与混凝土的握裹力和粘接力，加长了预应力的传递长度，同时减少了预应力的损失力；⑸抗拉强度高，其抗拉强度≥910Mpa；⑹提高了至少30%的安全系数，其中15-20%是由其延性和强屈比提高产生的，而10-20%是由其螺纹连接产生的。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提出一种高速铁路专用高强度高塑性钢筋，结构如1所示，每根钢筋长5m，包括钢筋体1和钢筋体两端部表面的螺纹齿2，钢筋体外表具有一体的两条连续状螺旋肋3，连续状螺旋肋两侧边与钢筋表面相切的两条切线形成夹角α为92°；螺纹齿在钢筋体端部表面50mm范围内呈连续分布，螺纹齿的宽度为3mm，高度为0.5mm，螺纹齿尖部以及凹槽部均具有5°的弧形过渡，连续状螺旋肋的宽度为3mm，高度为0.6mm。

本实施例的高速铁路专用高强度高塑性钢筋，按重量百分比包含以下组分：C：0 .35%，Si：0.5%，Mn：1.5%，Nb：0.04%，Cr:0.08%，V：0.02%，B：0.001%，Mo：0.004%，Al：0.01%%，P:0.02%，S：0.015%，Ti：0.0085%，Ni：0.0035%，复合稀土：6%，余量为Fe和其他杂质，其中复合稀土按重量百分比包含以下组分：La：33%，Ce：11%，Y：10%，Sc：15%，Gd：5%，Sm： 7%，Dy：2%，Pr：17%。

本实施例的高速铁路专用高强度高塑性钢筋的加工方法，按以下步骤进行：

⑴将按上述盘好经拉直处理后的钢筋送入加热炉加热到1250℃，然后经在线冷却装置通过雾状淬火液快速冷却到700℃，然后在淬火装置内用水进行为时10秒钟高压淬火，然后经过回火加热炉加热到650℃回火，再通过回火冷却装置冷却处理到常温。

⑵通过液压剪将处理好的钢筋剪成每段5米，用带有15°倾角的光面滚压轮挤压钢筋段的两端，将钢筋原有的螺纹肋挤压进基圆内，再通过螺纹辊挤压钢筋的两端，将两端热轧成表面具有螺纹齿结构，螺纹齿在端部的长度为50mm，热轧温度为990℃，带有15°倾角的光面滚压轮按重量百分比包含以下组分：C：0.38%，Mn：0.3%，Si：0.15%，Cr：2.15%，Mo：0.05%，Al:0.012%，其余为Fe及不可避免的杂质；光面滚压轮需进行以下表面处理：①加热：加热温度为800℃；②冷却：以8℃/s冷速冷却至550℃；③淬火：在淬火装置内用水进行15秒的淬火；④回火：回火温度为600℃；

⑶将热轧成两端表面具有螺纹齿的钢筋送入加热炉加热到850℃，然后经在线冷却装置通过雾状淬火液快速冷却到650℃，然后在淬火装置内用水进行为时20秒钟淬火，然后经过回火加热炉加热到500℃回火，再通过回火冷却装置冷却处理到常温。

实施例2

本实施例提出一种高速铁路专用高强度高塑性钢筋，结构与实施例1相同，区别在于本实施例的高速铁路专用高强度高塑性钢筋的组分和加工方法，本实施例的钢材按重量百分比包含以下组分：C：0.55%，Si：0.9%，Mn：1.7%，Nb：0.05%，Cr:0.09%，V：0.04%，B：0.003%，Mo：0.007%，Al：0.02%，P:0.035%，S：0.035%，Ti：0.01%，Ni：0.005%，复合稀土：7%，余量为Fe和其他杂质，其中复合稀土按重量百分比包含以下组分：La：35%，Ce：12%，Y：9%，Sc：14%，Gd：3%，Sm：6%，Dy：2%，Pr：19%。

高速铁路专用高强度高塑性钢筋的加工方法，按以下步骤进行：

⑴将冶炼好的钢筋送入加热炉加热到1200℃，然后经在线冷却装置通过压缩空气快速冷却到720℃，然后在淬火装置内用淬火液进行为时15秒钟高压淬火，然后经过回火加热炉加热到660℃回火，再通过回火冷却装置冷却处理到常温。

⑵通过液压剪将处理好的钢筋剪成每段5米，用带有15°倾角角度的光面滚压轮挤压钢筋段的两端，将钢筋原有的螺纹肋挤压进基圆内，再通过螺纹辊挤压钢筋的两端，将两端热轧成表面具有螺纹齿结构，螺纹齿在端部的长度为55mm，热轧温度为1100℃，光面滚压轮按重量百分比包含以下组分：C：0.42%，Mn：0.35%，Si：0.20%，Cr：2.6%，Mo：0.05%，Al:0.015%，其余为Fe及不可避免的杂质；光面滚压轮需进行以下表面处理：①加热：加热温度为810℃；②冷却：以8℃/s冷速冷却至600℃；③淬火：在淬火装置内用淬火液进行15秒的淬火；④回火：回火温度为600℃；

⑶将热轧成两端表面具有螺纹齿的钢筋送入加热炉加热到850℃，然后经在线冷却装置通过雾状淬火液快速冷却到680℃，然后在淬火装置内用淬火液进行为时15秒钟淬火，然后经过回火加热炉加热到550℃回火，再通过回火冷却装置冷却处理到常温。

实施例3

本实施例提出一种高速铁路专用高强度高塑性钢筋，结构与实施例1相同，区别在于本实施例的高速铁路专用高强度高塑性钢筋的组分和加工方法，本实施例的钢材按重量百分比包含以下组分：C：0 .35%，Si：0.5%，Mn：1.5%，Nb：0.04%，Cr:0.08%，V：0.02%，B：0.001%，Mo：0.004%，Al：0.01%%，P:0.02%，S：0.015%，Ti：0.0085%，Ni：0.0035%，复合稀土：6%，余量为Fe和其他杂质，其中复合稀土按重量百分比包含以下组分：La：33%，Ce：11%，Y：10%，Sc：15%，Gd：5%，Sm： 7%，Dy：2%，Pr：17%。

⑴将冶炼好的钢筋送入加热炉加热到1300℃，然后经在线冷却装置通过压缩空气快速冷却到800℃，然后在淬火装置内用淬火液进行为时25秒钟高压淬火，然后经过回火加热炉加热到700℃回火，再通过回火冷却装置冷却处理到常温。

⑵通过液压剪将处理好的钢筋剪成每段5米，用带有15°倾角角度的光面滚压轮挤压钢筋段的两端，将钢筋原有的螺纹肋挤压进基圆内，再通过螺纹辊挤压钢筋的两端，将两端热轧成表面具有螺纹齿结构，螺纹齿在端部的长度为50mm，热轧温度为1250℃，光面滚压轮按重量百分比包含以下组分：C：0.45%，Mn：0.35%，Si：0.25%，Cr：3. 05%，Mo：0.08%，Al: 0.014%，其余为Fe及不可避免的杂质；光面滚压轮需进行以下表面处理：①加热：加热温度为790℃；②冷却：以10℃/s冷速冷却至700℃；③淬火：在淬火装置内用水或淬火液进行25秒的淬火；④回火：回火温度为630℃；

⑶将热轧成两端表面具有螺纹齿的钢筋送入加热炉加热到950℃，然后经在线冷却装置通过雾状淬火液快速冷却到700℃，然后在淬火装置内用淬火液进行为时20秒钟淬火，然后经过回火加热炉加热到600℃回火，再通过回火冷却装置冷却处理到常温。

经后续测试，以上实施例产品均符合设计要求，满足以下力学性能：抗拉强度≥910Mpa、屈服强度≥830Mpa、伸长率≥15%、1000h松弛率＜2.5%。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.高速铁路专用高强度高塑性钢筋，其特征在于：每根钢筋长2～6m，包括钢筋体和钢筋体两端部表面的螺纹齿，所述钢筋体外表具有一体的至少一条连续状螺旋肋，连续状螺旋肋两侧边与钢筋表面相切的两条切线形成夹角α为90°～95°；所述螺纹齿在钢筋体端部表面45mm～55mm范围内呈连续分布，螺纹齿的宽度为3mm，高度为0.4～0.6mm，所述螺纹齿尖部以及凹槽部均具有2°～5°的弧形过渡，此钢材按重量百分比包含以下组分：C：0.35～0.55%，Si：0.5～0.9%，Mn：1.5～1.7%，Nb：0.04～0.05%，Cr:0.08～0.09%，V：0.02～0.04%，B：0.001～0.003%，Mo：0.004～0.007%，Al：0.01%～0.02%，P:0.02～0.035%，S：0.015～0.035%，Ti：0.0085～0.01%，Ni：0.0035～0.005%，复合稀土：6～7%，余量为Fe和其他杂质。

2.如权利要求1所述的高速铁路专用高强度高塑性钢筋，其特征在于：所述复合稀土中，按重量百分比包含以下组分：La：33～37%，Ce：10～13%，Y：9～10%，Sc：14～16%，Gd：2～5%，Sm：6～8%，Dy：1～2%，Pr：15～23%。

3.如权利要求1或2所述的高速铁路专用高强度高塑性钢筋，其特征在于：所述高强度高塑性钢筋的力学性能为：抗拉强度≥910Mpa、屈服强度≥830Mpa、伸长率≥15%、1000h松弛率＜2.5%。

4.如权利要求1所述的高速铁路专用高强度高塑性钢筋，其特征在于：所述钢材按重量百分比包含以下组分：C：0 .35%，Si：0.5%，Mn：1.5%，Nb：0.04%，Cr:0.08%，V：0.02%，B：0.001%，Mo：0.004%，Al：0.01%%，P:0.02%，S：0.015%，Ti：0.0085%，Ni：0.0035%，复合稀土：6%，余量为Fe和其他杂质。

5.如权利要求4所述的高强螺旋肋钢筋，其特征在于：所述复合稀土中，按重量百分比包含以下组分：La：33%，Ce：11%，Y：10%，Sc：15%，Gd：5%，Sm： 7%，Dy：2%，Pr：17%。

6.如权利要求1所述的高速铁路专用高强度高塑性钢筋，其特征在于：所述钢材按重量百分比包含以下组分：C：0.55%，Si：0.9%，Mn：1.7%，Nb：0.05%，Cr:0.09%，V：0.04%，B：0.003%，Mo：0.007%，Al：0.02%，P:0.035%，S：0.035%，Ti：0.01%，Ni：0.005%，复合稀土：7%，余量为Fe和其他杂质。

7.如权利要求6所述的高强螺旋肋钢筋，其特征在于：所述复合稀土中，按重量百分比包含以下组分：La：35%，Ce：12%，Y：9%，Sc：14%，Gd：3%，Sm：6%，Dy：2%，Pr：19%。

8. 权利要求1所述的高速铁路专用高强度高塑性钢筋，其特征在于：所述钢材按重量百分比包含以下组分：C：0.42%，Si：0.6%，Mn：1.5%，Nb：0.05%，Cr:0.08%，V：0.03%，B：0.002%，Mo：0.004%，Al：0.01%，P:0.025%，S：0.02%，Ti：0.01%，Ni：0.005%，复合稀土：6.5%，余量为Fe和其他杂质。

9.如权利要求8所述的高强螺旋肋钢筋，其特征在于：所述复合稀土中，按重量百分比包含以下组分：La：36%，Ce：11%，Y：9%，Sc：15%，Gd：2%，Sm：7%，Dy：2%，Pr：18%。