CN110205474A - 一种预应力混凝土用钢棒的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种预应力混凝土用钢棒及其热处理方法，它包括以下重量百分含量的成分：C：0.25～0.35％、Si：1.10～1.40％、Mn：0.55～0.75％、P：≤0.025％和S：≤0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明预应力混凝土用钢棒，通过采用特定含量的C、Si、Mn、Cu等成分进行复配，能够在满足国家标准GB/T5223.3‑2017中抗拉强度、规定塑性延伸强度、断后伸长率、最大总伸长率、应力松弛率等性能的基础上，不发生延迟断裂的质量问题。

Description

一种预应力混凝土用钢棒的热处理方法
技术领域
本发明金属合金领域，涉及一种钢棒，具体涉及一种预应力混凝土用钢棒的热处理方法。
背景技术
预应力混凝土用钢棒(即PC钢棒)由于具有高韧性、低松弛性以及良好的可焊接性、墩锻性等特点，被广泛的应用于高强预应力混凝土离心管桩、电杆、高架桥墩、铁路轨枕等预应力构件中，在国内外具有十分广阔的应用前景。
目前，国内PC钢棒基本以30MnSi为主，30MnSi具有成分稳定、有害元素低、脱碳层薄、表面缺陷少、力学稳定、晶粒细小等优点；但是PC钢棒的主要元素成分配比的差异及生产工艺的控制不严谨会造成钢棒存在延迟断裂的问题，尤其在北方冬季低温的条件下PC钢棒发生断裂的现象比较多，给生产厂家造成巨大的经济损失。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种预应力混凝土用钢棒的热处理方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种预应力混凝土用钢棒的热处理方法，所述预应力混凝土用钢棒包括以下重量百分含量的成分：C：0.25～0.35％、Si：1.10～1.40％、Mn：0.55～0.75％、P：≤0.025％和S：≤0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质；
它包括以下步骤：
(a)对盘条进行拉丝刻痕、矫直；
(b)将步骤(a)处理后的盘条进行淬火处理；所述淬火处理为先将盘条预热至700～790℃，随后加热至800～890℃再加热至900～960℃，总加热时间为6～10秒；
(c)将步骤(b)处理后的盘条进行回火处理；所述回火处理为在420℃～480℃的温度下加热时间3～5秒；
(d)将步骤(c)处理后的盘条进行剪断、收线得预应力混凝土用钢棒。
优化地，所述预应力混凝土用钢棒包括以下重量百分含量的成分，C：0.29～0.34％、Si：1.20～1.30％、Mn：0.64～0.72％、P：≤0.018％和S：≤0.010％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优化地，所述预应力混凝土用钢棒包括以下重量百分含量的成分，C：0.32％、Si：1.25％、Mn：0.68％、P：≤0.015％和S：≤0.008％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优化地，步骤(a)中，所述盘条进行拉丝刻痕前还进行机械除锈处理。
优化地，步骤(b)和步骤(c)中，冷却水温度及喷水压力相互独立地为：冷却水温度25～35℃、水压0.20～0.40MPa。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明预应力混凝土用钢棒预应力混凝土用钢棒的热处理方法，通过对特定元素含量的盘条采用特定工艺的淬火、回火处理工艺，能够在满足国家标准GB/T5223.3-2017中抗拉强度、规定塑性延伸强度、断后伸长率、最大总伸长率、应力松弛率等性能的基础上，不发生延迟断裂的质量问题。
附图说明
图1为本发明预应力混凝土用钢棒的金相图。
具体实施方式
本发明预应力混凝土用钢棒的热处理方法，所述预应力混凝土用钢棒包括以下重量百分含量的成分：C：0.25～0.35％、Si：1.10～1.40％、Mn：0.55～0.75％、P：≤0.025％和S：≤0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质；它包括以下步骤：(a)对盘条进行拉丝刻痕、矫直；(b)将步骤(a)处理后的盘条进行淬火处理；所述淬火处理为先将盘条预热至700～790℃，随后加热至800～890℃再加热至900～960℃，总加热时间为6～10秒；使钢中的铁素体和珠光体全部转为奥氏体，使钢达到需要的强度；(c)将步骤(b)处理后的盘条进行回火处理；所述回火处理为在420℃～480℃的温度下加热时间3～5秒；使钢的组织转变为回火索氏体，组织进一步细化和均匀化，消除淬火引起的残余应力，使钢达到需要的强度和塑性；(d)将步骤(c)处理后的盘条进行剪断、收线得预应力混凝土用钢棒。通过对特定元素含量的盘条采用特定工艺的淬火、回火处理工艺，能够在满足国家标准GB/T5223.3-2017中抗拉强度、规定塑性延伸强度、断后伸长率、最大总伸长率、应力松弛率等性能的基础上，不发生延迟断裂的质量问题。可能是以下原因：C元素：C主要影响PC钢棒的强度，当C含量太低时回火后达不到合适的强度，无法满足高强度要求；C含量过高时对焊点强度及延伸率不利；合适的C含量有利于PC钢棒的强度、延伸性、松弛性、焊接等性能。Si元素：Si能有效的控制高强度PC钢棒的微裂扩展和防止延迟断裂的稳定性。通过加大Si含量可以使PC钢棒的低温回火温度上移，使PC钢棒在热处理后获得高韧性，但是过高的Si含量(超过2.0％)会降低钢棒的韧性。Mn元素：Mn能有效的改善PC钢棒的强度、焊接性能及钢棒的塑性。过高的Mn含量会使PC钢棒高温热处理下晶粒粗大。S、P元素：在PC钢棒中P是有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏，因此通常要求钢中含P量越小越好；S在PC钢棒中也是有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，轧制时造成裂纹，S对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性，所以通常要求钢中含S量越小越好。
下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明：
实施例1
本实施例提供一种预应力混凝土用钢棒的热处理方法，它包括以下步骤：
(a)对放线架上的盘条(盘条的化学组成如下：C：0.25％、Si：1.40％、Mn：0.55％、P：0.025％、S：0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质)进行放料，使其经过理线笼后，依次使用除锈机进行机械除锈、刻痕机进行拉丝刻痕、矫直机进行矫直，再经第一牵引机进行牵引；
(b)将步骤(a)处理后的盘条导入淬火炉中依次经1#炉、3#炉、3#炉进行感应加热、淬火冷却处理；淬火梯度加热温度：淬火炉内1#炉的预热温度为700～790℃，2#炉的加热温度(2#炉)800～890℃，3#炉的加热温度(3#炉)900～960℃；总加热时间6-10秒；淬火冷却水温度及喷水压力：冷却水温度25～35℃，水压0.20-0.40MPa；
(c)将步骤(b)处理后的盘条进行感应加热、回火冷却处理；回火温度控制在420℃～480℃之间、加热时间3～5秒，回火冷却水温度及喷水压力：冷却水温度25～35℃，水压0.20～0.40MPa；
(d)将步骤(c)处理后的盘条经烘干机(40℃以下)烘干、第二牵引机牵引后，再经剪断机进行剪断，用收线机收线得预应力混凝土用钢棒。
实施例2
本实施例提供一种预应力混凝土用钢棒，它与实施例1中的基本一致，不同的在于：它包括以下重量百分含量的成分：C：0.35％、Si：1.10％、Mn：0.75％、P：0.020％、S：0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。
实施例3
本实施例提供一种预应力混凝土用钢棒，它与实施例1中的基本一致，不同的在于：它包括以下重量百分含量的成分：C：0.29％、Si：1.30％、Mn：0.72％、P：0.018％、S：0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质。
实施例4
本实施例提供一种预应力混凝土用钢棒，它与实施例1中的基本一致，不同的在于：它包括以下重量百分含量的成分：C：0.34％、Si：1.20％、Mn：0.64％、P：0.015％、S：0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。
实施例5
本实施例提供一种预应力混凝土用钢棒，它与实施例1中的基本一致，不同的在于：它包括以下重量百分含量的成分：C：0.32％、Si：1.25％、Mn：0.68％、P：0.015％、S：0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质(金相图见图1)。
对比例1
本实施例提供一种预应力混凝土用钢棒，它与实施例1中的基本一致，不同的仅在于：它包括较低含量的Si，为1.10％。
对比例2
本实施例提供一种预应力混凝土用钢棒，它与实施例1中的基本一致，不同的仅在于：它包括较高含量的Mn，为0.90％。
对比例3
本实施例提供一种预应力混凝土用钢棒，它与实施例1中的基本一致，不同的仅在于：它包括较低含量的Si和较高含量的Mn，分别为1.10％、0.90％。
将实施例1-5、对比例1-3中制得的预应力混凝土用钢棒进行性能测试，其结果见表1。
表1实施例1-5、对比例1-3中制得的预应力混凝土用钢棒的性能测试表
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种预应力混凝土用钢棒的热处理方法，其特征在于，所述预应力混凝土用钢棒包括以下重量百分含量的成分：C：0.25～0.35％、Si：1.10～1.40％、Mn：0.55～0.75％、P：≤0.025％和S：≤0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质；
它包括以下步骤：
(a)对盘条进行拉丝刻痕、矫直；
(b)将步骤(a)处理后的盘条进行淬火处理；所述淬火处理为先将盘条预热至700～790℃，随后加热至800～890℃再加热至900～960℃，总加热时间为6～10秒；
(c)将步骤(b)处理后的盘条进行回火处理；所述回火处理为在420℃～480℃的温度下加热时间3～5秒；
(d)将步骤(c)处理后的盘条进行剪断、收线得预应力混凝土用钢棒。
2.根据权利要求1所述预应力混凝土用钢棒的热处理方法，其特征在于，所述预应力混凝土用钢棒包括以下重量百分含量的成分，C：0.29～0.34％、Si：1.20～1.30％、Mn：0.64～0.72％、P：≤0.018％和S：≤0.010％，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述预应力混凝土用钢棒的热处理方法，其特征在于，所述预应力混凝土用钢棒包括以下重量百分含量的成分，C：0.32％、Si：1.25％、Mn：0.68％、P：≤0.015％和S：≤0.008％，余量为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述预应力混凝土用钢棒的热处理方法，其特征在于：步骤(a)中，所述盘条进行拉丝刻痕前还进行机械除锈处理。
5.根据权利要求1所述预应力混凝土用钢棒的热处理方法，其特征在于：步骤(b)和步骤(c)中，冷却水温度及喷水压力相互独立地为：冷却水温度25～35℃、水压0.20～0.40MPa。
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