CN104847054B - 一种大规格异形钢筋及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大规格异形钢筋及其制造方法。大规格异形钢筋包括：光壁段，所述光壁段有两段，分别设置在所述大规格异形钢筋的两端；波形段，所述波形段设置在所述大规格异形钢筋的中部，所述波形段的两端分别与位于两端的光壁段相接；所述波形段的外形为螺旋波形。大规格异形钢筋的制造方法主要包括：冶炼、热轧无缝钢管、热处理、表面处理、减径拉拔、冷轧成型以及检验入库。本大规格异形钢筋制造成本适中、机械强度高、耐腐蚀性能好、抗震性能佳。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑建材，尤其涉及一种大规格异形钢筋及其制造方法。
背景技术
筋混凝土用螺纹钢筋是国内外各类建筑工程中广泛使用的一种关键材料，也是我国冶金行业各钢厂大量生产的一种关键产品。随着建筑行业的快速发展，建筑物对该产品提出了更高的质量标准。高强度又具有良好的可塑性、可焊接性、耐疲劳及粘结性等指标的螺纹钢筋，才能够满足高层建筑、大跨度、抗震、耐低温、耐腐蚀等高档建筑工程的需要，才能实现节约钢材，降低成本的目的。为此，国内多数企业采用微合金化热轧工艺生产，然而，热轧工艺生产的螺纹钢筋都是实心结构，不利于节约成本，并且使得建筑工程的自重增加，不利于抗震。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种机械强度高、耐腐蚀性能高、抗震性能好以及生产成本适中的一种大规格异形钢筋及其制造方法。
为达上述目的，本发明提供一种大规格异形钢筋，所述大规格异形钢筋包括：
光壁段，所述光壁段有两段，分别设置在所述大规格异形钢筋的两端；
波形段，所述波形段设置在所述大规格异形钢筋的中部，所述波形段的两端分别与位于两端的光壁段相接；所述波形段的外形为螺旋波形。
进一步地，所述大规格异形钢筋为空心结构，所述大规格异形钢筋的壁厚T0为3-6mm，所述大规格异形钢筋的光壁段的直径D0为20-40mm，且所述大规格异形钢筋的光壁段的直径与波形段的直径相等；所述大规格异形钢筋的总长度L为3500-6000mm，所述光壁段的长度L1为150-300mm；所述波形段的波距Pf为所述直径D0的0.6-0.7倍，所述波形段的波高Hf为所述壁厚T0的2.0-2.5倍；
所述大规格异形钢筋的材料成分按质量百分比为：碳0.25％～0.35％，硅0.18％～0.25％，锰0.55％～0.75％，铬0.30％～0.45％，镍0.40％～0.60％，磷0～0.012％，硫0～0.012％，钛0.01％～0.02％，钒0.010％～0.022％，复合稀土0.02-0.06％，硼0.0020％～0.0035％，氧≤0.0012％，氮≤0.0060％，氢≤0.0001％，砷≤0.010％，铅≤0.010％，锡≤0.010％，锑≤0.010％，余量为铁和不可避免的其他微量杂质；所述复合稀土按质量百分比为Gd 5-8％、Pr 10-12％、Er 8-10％、Ho 15-18％、Nd 9-11％、Sm 12-16％，余量为Tm。
为实现上述目的，本发明还提供了一种制造上述大规格异形钢筋的方法，该方法包括如下步骤：
(1)冶炼：铁水脱硫扒渣、转炉冶炼、挡渣出钢、钢包脱氧合金稀土化、钢水精炼；
(2)热轧：圆棒坯连铸、圆棒坯加热、斜轧穿孔、定径处理，其中，先用斜底式加热炉加热圆棒，坯控制温度为1140-1180℃，再采用二辊斜轧机对加热后的圆棒坯进行斜轧穿孔，之后用三辊定径机对斜轧穿孔后的毛管进行定径处理，最后空冷得到无缝钢管管坯；
(3)热处理：第一步将热轧成型后的无缝钢管管坯经过等温正火处理，先将所述无缝钢管管坯两端用堵头封堵，以防止无缝钢管管坯在热处理过程中内部氧化脱碳，然后将所述无缝钢管管坯加热到925-935℃，保温2-3小时，快速冷却到580-600℃，推入温度为580-600℃的保温炉中保温3-4小时；第二步将经过等温正火处理后的无缝钢管管坯进行两次淬火热处理：将无缝钢管管坯加热至890-915℃，保温2-3小时，水冷20-25秒后油冷至350℃以下，加热至600-620℃，保温2.5-3.0小时；再次将所述无缝钢管管坯加热至880-900℃，保温2-3小时，油冷至350℃以下，加热至560-570℃保温3-4小时；
(4)表面处理：将热处理后的无缝钢管管坯两端的堵头去除，将无缝钢管管坯矫直后进行喷砂表面处理；
(5)减径拉拔：将表面处理后的无缝钢管管坯经过内模与外模拉拔成型为直径为D0管坯；
(6)冷轧成型：将步骤(5)中成型的管坯冷轧成带有光壁段和螺旋波形段的大规格异形钢筋，其中所述冷轧采用带有螺旋凹槽的轧辊轧制，所述冷轧成型过程分为空轧和螺旋波形轧制，空轧段对应于光壁段，螺旋波形轧制对应于螺旋波形段；
(7)检验入库：将冷轧成型后的大规格异形钢筋进行外观检测、金相组织检测以及机械性能检测，检测合格入库。
进一步地，在步骤(5)所述减径拉拔过程中，采用拉拔润滑乳化液，所述拉拔润滑乳化液原料组分及重量百分比如下：氯化石蜡3～5％、2，6-二叔丁基对甲酚7～9％、二烷基二硫代磷酸锌10～12％、聚正丁基乙烯基醚8～10％、三乙醇胺10～12％、环烷酸铅10～12％、磷苯二甲酸二丁酯8～10％、机械油1～30％、余量为变压油。
有益效果：
本大规格异形钢筋及其制造方法的优点在于：1、采用独特的钢材化学成分，添加了少量的镍，微量地添加了复合稀土，大大提高了大规格异形钢筋的机械强度以及耐腐蚀性能，异形钢筋采用空心结构大大减少了材料成本；2、采用独特的热处理工艺，使得钢筋的性能充分展现，并且在热处理过程中采用堵头堵住钢筋的两端，有效地防止了钢筋在热处理过程中在内部发生氧化脱碳；3、合理设计螺旋波形的波高和波宽，以及采用空心结构，大大降低了异形钢筋的自重，从而降低了建筑工程的自重，因此能大大提高抗震性能；4、在拉拔过程中采用改进的拉拔润滑乳化液，大大提高了拉拔效率，并且改善了钢筋的表面质量，优质的表面质量大大提高了异形钢筋的耐腐蚀性能。
附图说明
图1是本发明的大规格异形钢筋的示意图；
图2是本发明的大规格异形钢筋的制造方法流程示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1-2所示，本发明的大规格异形钢筋包括：
光壁段，所述光壁段有两段，分别设置在所述大规格异形钢筋的两端；
波形段，所述波形段设置在所述大规格异形钢筋的中部，所述波形段的两端分别与位于两端的光壁段相接；所述波形段的外形为螺旋波形。
进一步地，所述大规格异形钢筋为空心结构，所述大规格异形钢筋的壁厚T0为3mm，所述大规格异形钢筋的光壁段的直径D0为20mm，且所述大规格异形钢筋的光壁段的直径与波形段的直径相等；所述大规格异形钢筋的总长度L为3500mm，所述光壁段的长度L1为150mm；所述波形段的波距Pf为所述直径D0的0.6倍，所述波形段的波高Hf为所述壁厚T0的2.0倍；
所述大规格异形钢筋的材料成分按质量百分比为：碳0.35％，硅0.22％，锰0.59％，铬0.38％，镍0.45％，磷0.011％，硫0.012％，钛0.01％％，钒0.010，复合稀土0.04，硼0.0025％，氧≤0.0012％，氮≤0.0060％，氢≤0.0001％，砷≤0.010％，铅≤0.010％，锡≤0.010％，锑≤0.010％，余量为铁和不可避免的其他微量杂质；所述复合稀土按质量百分比为Gd 5％、Pr 12％、Er 8％、Ho 18％、Nd 9％、Sm 16％，余量为Tm。
为实现上述目的，本发明还提供了一种制造上述大规格异形钢筋的方法，该方法包括如下步骤：
(1)冶炼：铁水脱硫扒渣、转炉冶炼、挡渣出钢、钢包脱氧合金稀土化、钢水精炼；
(2)热轧：圆棒坯连铸、圆棒坯加热、斜轧穿孔、定径处理，其中，先用斜底式加热炉加热圆棒，坯控制温度为1160℃，再采用二辊斜轧机对加热后的圆棒坯进行斜轧穿孔，之后用三辊定径机对斜轧穿孔后的毛管进行定径处理，最后空冷得到无缝钢管管坯；
(3)热处理：第一步将热轧成型后的无缝钢管管坯经过等温正火处理，先将所述无缝钢管管坯两端用堵头封堵，以防止无缝钢管管坯在热处理过程中内部氧化脱碳，然后将所述无缝钢管管坯加热到928℃，保温2小时，快速冷却到600℃，推入温度为600℃的保温炉中保温3小时；第二步将经过等温正火处理后的无缝钢管管坯进行两次淬火热处理：将无缝钢管管坯加热至910℃，保温2小时，水冷20秒后油冷至350℃以下，加热至600℃，保温2.5小时；再次将所述无缝钢管管坯加热至900℃，保温2小时，油冷至350℃以下，加热至560℃保温3小时；
(4)表面处理：将热处理后的无缝钢管管坯两端的堵头去除，将无缝钢管管坯矫直后进行喷砂表面处理；
(5)减径拉拔：将表面处理后的无缝钢管管坯经过内模与外模拉拔成型为直径为D0管坯；
(6)冷轧成型：将步骤(5)中成型的管坯冷轧成带有光壁段和螺旋波形段的大规格异形钢筋，其中所述冷轧采用带有螺旋凹槽的轧辊轧制，所述冷轧成型过程分为空轧和螺旋波形轧制，空轧段对应于光壁段，螺旋波形轧制对应于螺旋波形段；
(7)检验入库：将冷轧成型后的大规格异形钢筋进行外观检测、金相组织检测以及机械性能检测，检测合格入库。
进一步地，在步骤(5)所述减径拉拔过程中，采用拉拔润滑乳化液，所述拉拔润滑乳化液原料组分及重量百分比如下：氯化石蜡3％、2，6-二叔丁基对甲酚7％、二烷基二硫代磷酸锌10％、聚正丁基乙烯基醚8％、三乙醇胺12％、环烷酸铅12％、磷苯二甲酸二丁酯10％、机械油20％、余量为变压油。
实施例二
如图1-2所示，所述大规格异形钢筋包括：
光壁段，所述光壁段有两段，分别设置在所述大规格异形钢筋的两端；
波形段，所述波形段设置在所述大规格异形钢筋的中部，所述波形段的两端分别与位于两端的光壁段相接；所述波形段的外形为螺旋波形。
进一步地，所述大规格异形钢筋为空心结构，所述大规格异形钢筋的壁厚T0为6mm，所述大规格异形钢筋的光壁段的直径D0为40mm，且所述大规格异形钢筋的光壁段的直径与波形段的直径相等；所述大规格异形钢筋的总长度L为6000mm，所述光壁段的长度L1为300mm；所述波形段的波距Pf为所述直径D0的0.7倍，所述波形段的波高Hf为所述壁厚T0的2.5倍；
所述大规格异形钢筋的材料成分按质量百分比为：碳0.35％，硅0.20％，锰0.65％，铬0.40％，镍0.48％，磷0.010％，硫0～0.010％，钛0.02％，钒0.022％，复合稀土0.06％，硼0.0030％，氧≤0.0012％，氮≤0.0060％，氢≤0.0001％，砷≤0.010％，铅≤0.010％，锡≤0.010％，锑≤0.010％，余量为铁和不可避免的其他微量杂质；所述复合稀土按质量百分比为Gd 8％、Pr 12％、Er 8％、Ho 18％、Nd 9％、Sm 12％，余量为Tm。
为实现上述目的，本发明还提供了一种制造上述大规格异形钢筋的方法，该方法包括如下步骤：
(1)冶炼：铁水脱硫扒渣、转炉冶炼、挡渣出钢、钢包脱氧合金稀土化、钢水精炼；
(2)热轧：圆棒坯连铸、圆棒坯加热、斜轧穿孔、定径处理，其中，先用斜底式加热炉加热圆棒，坯控制温度为1160℃，再采用二辊斜轧机对加热后的圆棒坯进行斜轧穿孔，之后用三辊定径机对斜轧穿孔后的毛管进行定径处理，最后空冷得到无缝钢管管坯；
(3)热处理：第一步将热轧成型后的无缝钢管管坯经过等温正火处理，先将所述无缝钢管管坯两端用堵头封堵，以防止无缝钢管管坯在热处理过程中内部氧化脱碳，然后将所述无缝钢管管坯加热到935℃，保温2-3小时，快速冷却到580℃，推入温度为600℃的保温炉中保温4小时；第二步将经过等温正火处理后的无缝钢管管坯进行两次淬火热处理：将无缝钢管管坯加热至915℃，保温3小时，水冷25秒后油冷至350℃以下，加热至600，保温3.0小时；再次将所述无缝钢管管坯加热至900℃，保温3小时，油冷至350℃以下，加热至570℃保温4小时；
(4)表面处理：将热处理后的无缝钢管管坯两端的堵头去除，将无缝钢管管坯矫直后进行喷砂表面处理；
(5)减径拉拔：将表面处理后的无缝钢管管坯经过内模与外模拉拔成型为直径为D0管坯；
(6)冷轧成型：将步骤(5)中成型的管坯冷轧成带有光壁段和螺旋波形段的大规格异形钢筋，其中所述冷轧采用带有螺旋凹槽的轧辊轧制，所述冷轧成型过程分为空轧和螺旋波形轧制，空轧段对应于光壁段，螺旋波形轧制对应于螺旋波形段；
(7)检验入库：将冷轧成型后的大规格异形钢筋进行外观检测、金相组织检测以及机械性能检测，检测合格入库。
进一步地，在步骤(5)所述减径拉拔过程中，采用拉拔润滑乳化液，所述拉拔润滑乳化液原料组分及重量百分比如下：氯化石蜡4％、2，6-二叔丁基对甲酚7％、二烷基二硫代磷酸锌12％、聚正丁基乙烯基醚9％、三乙醇胺10％、环烷酸铅12％、磷苯二甲酸二丁酯8％、机械油25％、余量为变压油。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (3)
1.一种大规格异形钢筋，所述大规格异形钢筋包括：光壁段，所述光壁段有两段，分别设置在所述大规格异形钢筋的两端；波形段，所述波形段设置在所述大规格异形钢筋的中部，所述波形段的两端分别与位于两端的光壁段相接；所述波形段的外形为螺旋波形；其特征在于：所述大规格异形钢筋为空心结构，所述大规格异形钢筋的壁厚T0为3-6mm，所述大规格异形钢筋的光壁段的直径D0为20-40mm，且所述大规格异形钢筋的光壁段的直径与波形段的直径相等；所述大规格异形钢筋的总长度L为3500-6000mm，所述光壁段的长度L1为150-300mm；所述波形段的波距Pf为所述直径D0的0.6-0.7倍，所述波形段的波高Hf为所述壁厚T0的2.0-2.5倍；所述大规格异形钢筋的材料成分按质量百分比为：碳0.25％～0.35％，硅0.18％～0.25％，锰0.55％～0.75％，铬0.30％～0.45％，镍0.40％～0.60％，磷0～0.012％，硫0～0.012％，钛0.01％～0.02％，钒0.010％～0.022％，复合稀土0.02-0.06％，硼0.0020％～0.0035％，氧≤0.0012％，氮≤0.0060％，氢≤0.0001％，砷≤0.010％，铅≤0.010％，锡≤0.010％，锑≤0.010％，余量为铁和不可避免的其他微量杂质；所述复合稀土按质量百分比为Gd5-8％、Pr10-12％、Er8-10％、Ho15-18％、Nd9-11％、Sm12-16％，余量为Tm。
2.一种权利要求1所述的大规格异形钢筋的制造方法，该方法包括如下步骤：
(1)冶炼：铁水脱硫扒渣、转炉冶炼、挡渣出钢、钢包脱氧合金稀土化、钢水精炼；
(2)热轧：圆棒坯连铸、圆棒坯加热、斜轧穿孔、定径处理，其中，先用斜底式加热炉加热圆棒，坯控制温度为1140-1180℃，再采用二辊斜轧机对加热后的圆棒坯进行斜轧穿孔，之后用三辊定径机对斜轧穿孔后的毛管进行定径处理，最后空冷得到无缝钢管管坯；
(3)热处理：第一步将热轧成型后的无缝钢管管坯经过等温正火处理，先将所述无缝钢管管坯两端用堵头封堵，以防止无缝钢管管坯在热处理过程中内部氧化脱碳，然后将所述无缝钢管管坯加热到925-935℃，保温2-3小时，快速冷却到580-600℃，推入温度为580-600℃的保温炉中保温3-4小时；第二步将经过等温正火处理后的无缝钢管管坯进行两次淬火热处理：将无缝钢管管坯加热至890-915℃，保温2-3小时，水冷20-25秒后油冷至350℃以下，加热至600-620℃，保温2.5-3.0小时；再次将所述无缝钢管管坯加热至880-900℃，保温2-3小时，油冷至350℃以下，加热至560-570℃保温3-4小时；
(4)表面处理：将热处理后的无缝钢管管坯两端的堵头去除，将无缝钢管管坯矫直后进行喷砂表面处理；
(5)减径拉拔：将表面处理后的无缝钢管管坯经过内模与外模拉拔成型为直径为D0管坯；
(6)冷轧成型：将步骤(5)中成型的管坯冷轧成带有光壁段和螺旋波形段的大规格异形钢筋，其中所述冷轧采用带有螺旋凹槽的轧辊轧制，所述冷轧成型过程分为空轧和螺旋波形轧制，空轧段对应于光壁段，螺旋波形轧制对应于螺旋波形段；
(7)检验入库：将冷轧成型后的大规格异形钢筋进行外观检测、金相组织检测以及机械性能检测，检测合格入库。
3.根据权利要求2所述的大规格异形钢筋的制造方法，其特征在于：在步骤(5)所述减径拉拔过程中，采用拉拔润滑乳化液，所述拉拔润滑乳化液原料组分及重量百分比如下：氯化石蜡3～5％、2，6-二叔丁基对甲酚7～9％、二烷基二硫代磷酸锌10～12％、聚正丁基乙烯基醚8～10％、三乙醇胺10～12％、环烷酸铅10～12％、磷苯二甲酸二丁酯8～10％、机械油1～30％、余量为变压油。
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