CN115261720B - 耐火钢筋机械连接套筒、盘条及盘条的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种耐火钢筋机械连接套筒、盘条及盘条的生产方法。盘条中：C 0.35～0.42％，Si 0.12～0.25％，Mn 1.6～2.0％，Cr 0.25～0.35％，Nb 0.10～0.15％，V 0.04～0.08％，Ti 0.02～0.05％，Cu 0.15～0.25％，B 0.001～0.003％，P≤0.02％，S≤0.02％，N 0.01～0.02％，余量为Fe和杂质；耐火性指数FRE＝[Nb]+1.5[Cr]+0.8[V]+0.5[Ti]+0.1[Cu]，FRE为0.60～0.75％。盘条及其进一步加工制备而成的套筒具备优异的力学性能和耐火性能。

Description

耐火钢筋机械连接套筒、盘条及盘条的生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种耐火钢筋机械连接套筒、耐火钢筋机械连接套筒用盘条、以及耐火钢筋机械连接套筒用盘条的生产方法。
背景技术
随着社会的发展和科技的进步，钢筋混凝土结构建筑逐渐向大型化、高层化的方向发展，基于安全性能考虑，对其防火性能的要求也不断提高。钢筋混凝土结构中通常采用大量的热轧钢筋，目前GB/T 37622-2019《钢筋混凝土用热轧耐火钢筋》已对钢筋混凝土结构中的热轧钢筋的耐火性能作出了规定。
但是仅仅采用具有耐火性能的热轧钢筋还远远不够，在实际施工过程中，常常通需要采用钢筋机械连接套筒对热轧钢筋进行机械连接，当火灾发生时，套筒一旦失效将严重影响钢筋混凝土结构的稳定性和使用安全性。因此需要制备出具有耐火性能和优良强韧性的钢筋机械连接套筒。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐火钢筋机械连接套筒用盘条，还提供一种由所述耐火钢筋机械连接套筒用盘条进一步加工制备得到的耐火钢筋机械连接套筒，以及一种耐火钢筋机械连接套筒用盘条的生产方法。
为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供了一种耐火钢筋机械连接套筒用盘条，其化学成分以质量百分比计包括：C 0.35～0.42％，Si 0.12～0.25％，Mn 1.6～2.0％，Cr 0.25～0.35％，Nb 0.10～0.15％，V 0.04～0.08％，Ti 0.02～0.05％，Cu 0.15～0.25％，B 0.001～0.003％，P≤0.02％，S≤0.02％，N 0.01～0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质；其中，耐火性指数
FRE＝[Nb]+1.5[Cr]+0.8[V]+0.5[Ti]+0.1[Cu]，FRE为0.60～0.75％。
作为一实施方式的进一步改进，所述盘条的直径为16～40mm，组织为铁素体和珠光体的两相组织，其中，铁素体的比例≥30％，晶粒尺寸≥9.5μm。
作为一实施方式的进一步改进，所述盘条的硬度≤200HV；室温下的屈服强度≤500MPa，抗拉强度≤650MPa，断后伸长率≥20％；600℃下的屈服强度≥320MPa，抗拉强度≥400MPa，断后伸长率≥25％。
为实现上述目的之一，本发明一实施方式还提供了一种耐火钢筋机械连接套筒，其由如上所述的耐火钢筋机械连接套筒用盘条为母材制备而成。
作为一实施方式的进一步改进，所述套筒的组织为铁素体、珠光体和贝氏体的三相组织，其中，铁素体的比例≤10％，珠光体的比例≥70％，晶粒尺寸为7.5～9.2μm。
作为一实施方式的进一步改进，所述套筒的硬度≥285HV，室温下的屈服强度≥750MPa，抗拉强度≥920MPa，断后伸长率≥16％；600℃下的屈服强度≥480MPa，抗拉强度≥650MPa，断后伸长率≥22％。
作为一实施方式的进一步改进，所述套筒由所述耐火钢筋机械连接套筒用盘条经拉拔矫直、挤压成型、螺纹攻丝、梯度淬火和低温回火工序制备而成；
所述梯度淬火工序中，对螺纹攻丝后的套筒进行感应加热，加热温度为900～950℃，加热时间为3～5min；随后进入第一盐浴炉进行等温淬火，淬火温度为600～680℃，淬火时间为10～25min；之后转入第二盐浴炉进行等温淬火，淬火温度为400～460℃，淬火时间为8～15min；之后进行油淬火，淬火油温度为30～50℃，冷速为0.1～0.5℃/s。
所述低温回火工序中，将梯度淬火后的套筒送入马弗炉中进行回火，回火温度为200～250℃，回火时间为20～40min，回火结束后留在马弗炉中冷却至室温，冷速≤1℃/s。
为实现上述目的之一，本发明一实施方式还提供了一种如上所述的耐火钢筋机械连接套筒用盘条的生产方法，包括依序进行的铁水预脱硫、电炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、控制轧制、控制冷却工序；
所述LF精炼工序中，将所述电炉冶炼工序所出的钢水注入LF炉后，按照每吨钢水添加2.4～3.8kg石灰、0.8～1.2kg萤石进行调黄渣，之后通电升温并软搅拌，软搅拌时间为5～8min，软搅拌期间钢包底吹氩气流量为150～200L/min；精炼渣碱度调控为2.0～2.5后，依次加入硼砂、钒氮合金、铌铁和钛铁进行合金化，合金化期间钢包底吹氩气流量为250～300L/min，LF精炼终点的出钢温度为1550～1580℃；
所述加热工序中，加热温度为1150℃～1220℃，加热总时间为60～90min，均热段时间≥40min；
所述控制轧制工序中，将加热后的连铸坯轧制成盘条并集卷成盘卷，开轧温度≥1080℃，精轧入口温度为980～1020℃，终轧速度为12～15m/s，集卷温度≥950℃，集卷过程关闭所有风机；
所述控制冷却工序中，将所得盘卷送入保温坑堆冷，保温坑加盖保温罩，冷速≤0.7℃/s，冷却至300℃以下后出坑空冷。
作为一实施方式的进一步改进，所述铁水预脱硫工序中，对高炉铁水进行KR法预脱硫，脱硫终点的铁水中S≤0.01％，脱硫渣的扒渣率≥98％；
所述电炉冶炼工序中，将废钢和预脱硫后的高炉铁水依次加入电炉内，其中废钢占比≥75％，电炉冶炼终点的钢水中C≤0.15％，P≤0.015％，出钢温度为1595～1625℃，出钢过程钢包全程底吹氩气，钢包底吹氩气流量为200～250L/min；出钢1/5后依次加入氮化硅铁、硅锰、锰铁、高碳铬铁、铜块及石灰进行脱氧合金化。
作为一实施方式的进一步改进，所述连铸工序中，中间包温度为1525～1550℃，连铸过程采用大包长水口及密封垫、浸入式水口、碱性中间包覆盖剂进行全保护浇注，长水口全程吹氩，保护渣采用低碳保护渣，出渣层厚度为8～10mm；凝固一冷区的结晶器的配水流量为1800～2400L/min，结晶器的出水口和进水口的温差<10℃；凝固二冷区采用电磁搅拌，电磁搅拌频率为3～5Hz，并控制液面波动在±2mm以内，凝固二冷区的结晶器的配水流量为500～800L/min，连铸拉速为2.2～2.5m/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
(1)化学成分设计中，在综合考虑不同元素对钢的高温强度和蠕变强度的作用下，不仅精准选择并控制各元素的添加与否以及含量大小，进一步通过对耐火性指数FRE的控制来协调各个元素的含量关系，一方面有利于钢筋机械连接套筒用盘条及其进一步加工制备而成的套筒的组织控制，提升盘条及套筒的强韧性和耐火性能，以全面提升钢筋机械连接套筒在钢筋混凝土结构建筑中的使用安全性，使其适用重点防火工程，另一方面还可以降低生产成本，简化生产流程。
(2)基于化学成分的设计，结合对钢筋机械连接套筒用盘条及套筒的生产工艺的工序设计，可以保证采用本生产方法制备的钢筋机械连接套筒用盘条直径为16～40mm时，组织为铁素体和珠光体的两相组织，其中，铁素体的比例≥30％，晶粒尺寸≥9.5μm；硬度≤200HV，室温下的屈服强度≤500MPa，抗拉强度≤650MPa，断后伸长率≥20％，不仅可以降低后续拉拔制备套筒时的加工难度，无需退火即可进行塑形加工，而且可以满足后续拉拔制备套筒时的强度要求；600℃下的屈服强度≥320MPa，抗拉强度≥400MPa，断后伸长率≥25％，不仅具备一定的强度和良好的塑性，而且耐火性能优异，为进一步加工制备的耐火钢筋机械连接套筒成品的综合性能奠定基础。进一步制备得到的钢筋机械连接套筒的组织为铁素体、珠光体和贝氏体的三相组织，其中，铁素体的比例≤10％，珠光体的比例≥70％，晶粒尺寸为7.5～9.2μm；硬度≥285HV，室温下的屈服强度≥750MPa，抗拉强度≥920MPa，断后伸长率≥16％；600℃下的屈服强度≥480MPa，抗拉强度≥650MPa，断后伸长率≥22％，在室温下和600℃高温下均具有优良的力学性能，耐火性能优异，可以全面提升钢筋机械连接套筒在钢筋混凝土结构建筑中的使用安全性，使其适用重点防火工程。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的介绍，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
本发明一实施方式提供了一种耐火钢筋机械连接套筒用盘条，其化学成分以质量百分比计包括：C 0.35～0.42％，Si 0.12～0.25％，Mn 1.6～2.0％，Cr 0.25～0.35％，Nb0.10～0.15％，V 0.04～0.08％，Ti 0.02～0.05％，Cu 0.15～0.25％，B 0.001～0.003％，P≤0.02％，S≤0.02％，N 0.01～0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质；其中，耐火性指数FRE＝[Nb]+1.5[Cr]+0.8[V]+0.5[Ti]+0.1[Cu]，FRE为0.60～0.75％。
其中，[Nb]表示Nb的质量百分比，[Cr]表示Cr的质量百分比，[V]表示V的质量百分比，[Ti]表示Ti的质量百分比，[Cu]表示Cu的质量百分比。
本发明一实施方式还提供了一种耐火钢筋机械连接套筒，其由上述耐火钢筋机械连接套筒用盘条为母材制备而成，且具有与所述耐火钢筋机械连接套筒用盘条相同的化学成分。
下面对各化学成分的作用进行说明：
C：作为钢中最经济的强化元素，起固溶强化作用，有利于提高钢筋机械连接套筒的连接强度，而且C可以与Nb、V、Ti及Cr等形成细小碳化物粒子，通过析出强化方式强化铁素体从而提升耐火性能，但过多的C对钢的塑韧性不利，本发明中C含量范围控制为0.35～0.42％。
Si：在钢中起固溶强化作用，提高淬透性，抑制C的扩散从而推迟相变，有利于提高钢的弹性极限和屈服极限，提高钢的强度和耐磨性，同时在炼钢过程中可作为脱氧剂，但过多的Si对钢的塑韧性不利，还会降低钢的蠕变强度，对耐火性能不利，本发明中Si含量范围控制为0.12～0.25％。
Mn：是除C之外最经济的固溶强化元素，可以稳定奥氏体，增强淬透性，提高钢的强度和低温韧性，且有利于降低钢的脆韧转变温度，还可以减少C的扩散，细化碳化物粒子，起到强化铁素体的作用，有利于耐火性能的提升，本发明中Mn含量范围控制为1.6～2.0％。
Cr：是重要的耐火元素，可显著增强淬透性，一部分固溶于铁素体中，另一部分与C结合形成碳化物粒子，强化铁素体，从而有效提升钢的高温强度和蠕变强度，本发明中Cr含量范围控制为0.25～0.35％。
Nb：是钢中重要的细化晶粒元素和耐火性能提升元素，不仅可延迟奥氏体的再结晶，扩大再结晶区，推迟铁素体相变，降低奥氏体-铁素体的相变点，促进韧性较好的粒状贝氏体的形成，具有较好的细晶强化和析出强化效果，但Nb含量过高容易造成连铸坯裂纹，本发明中Nb含量范围控制为0.05～0.15％。
V：在连铸坯加热过程中可以充分固溶，并在轧制变形过程中与C、N结合形成大量弥散细小的析出粒子，析出粒子在高温下阻碍晶粒长大，从而提升钢的高温强度，本发明中V含量范围控制为0.04～0.08％。
Ti：容易和N形成高熔点氮化物粒子，一方面细化晶粒，另一方面为Nb和V的析出提供形核点，促进形成复合粒子，进一步提升高温下析出粒子的稳定性，提升高温强度，本发明中Ti含量范围控制为0.02～0.05％。
Cu：高温下可以在铁素体内部析出富铜相，以沉淀强化形式提高强度和硬度，有助于耐火性能提升，但过多的Cu容易造成钢的热脆而不利于轧制，本发明中Cu含量范围控制在0.15～0.25％。
B：是强碳化物形成元素，少量添加可以增强淬透性，推迟铁素体相变，促进高强相贝氏体的形成，本发明中B含量范围控制在0.001～0.003％。
P、S：是钢中的杂质元素，P易在晶界偏聚，降低晶界强度，降低钢的低温韧性；S易形成MnS夹杂，降低钢的低温韧性，且易分布在轧制方向上，造成各向异性；本发明中控制P≤0.02％、S≤0.02％。
N：可显著增强Ti及V的析出效果，对高温强度的提升具有辅助作用，但过高的N会与部分合金元素结合在钢中形成大尺寸含N析出相而影响塑韧性，本发明中N含量范围控制在0.01～0.02％。
另外，综合考虑所述耐火钢筋机械连接套筒用盘条的化学成分中各元素对耐火性能的提升差异，通过控制耐火性指数FRE为0.60～0.75％，既可以保证盘条及其进一步加工制备而成的套筒的耐火性能，使其具备足够的高温强度及蠕变强度，而且可以保证低成本，降低生产难度和连铸坯的质量管控难度。
如此，本发明的化学成分设计中，在综合考虑不同元素对钢的高温强度和蠕变强度的作用下，不仅精准选择并控制各元素的添加与否以及含量大小，进一步通过对耐火性指数FRE的控制来协调各个元素的含量关系，一方面有利于钢筋机械连接套筒用盘条及其进一步加工制备而成的套筒的组织控制，提升盘条及套筒的强韧性和耐火性能，以全面提升钢筋机械连接套筒在钢筋混凝土结构建筑中的使用安全性，使其适用重点防火工程，另一方面还可以降低生产成本，简化生产流程。
具体地，在微观组织方面，直径为16～40mm的盘条的组织为铁素体和珠光体的两相组织，其中，铁素体的比例≥30％，晶粒尺寸≥9.5μm；套筒的组织为铁素体、珠光体和贝氏体的三相组织，其中，铁素体的比例≤10％，珠光体的比例≥70％，晶粒尺寸为7.5～9.2μm。
在力学性能方面，盘条的硬度≤200HV，室温下的屈服强度≤500MPa，抗拉强度≤650MPa，断后伸长率≥20％；600℃下的屈服强度≥320MPa，抗拉强度≥400MPa，断后伸长率≥25％；套筒的硬度≥285HV，室温下的屈服强度≥750MPa，抗拉强度≥920MPa，断后伸长率≥16％；600℃下的屈服强度≥480MPa，抗拉强度≥650MPa，断后伸长率≥22％。
本发明一实施方式还提供了所述耐火钢筋机械连接套筒用盘条的一种优选生产方法，所述生产方法包括依序进行的铁水预脱硫、电炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、控制轧制、控制冷却工序，制备成耐火钢筋机械连接套筒用盘条。
所述盘条的化学成分以质量百分比计包括：C 0.35～0.42％，Si 0.12～0.25％，Mn 1.6～2.0％，Cr 0.25～0.35％，Nb 0.10～0.15％，V 0.04～0.08％，Ti 0.02～0.05％，Cu 0.15～0.25％，B 0.001～0.003％，P≤0.02％，S≤0.02％，N 0.01～0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质；其中，耐火性指数
FRE＝[Nb]+1.5[Cr]+0.8[V]+0.5[Ti]+0.1[Cu]，FRE为0.60～0.75％。
下面按照生产顺序对所述生产方法进行详细介绍。
(1)铁水预脱硫工序
将高炉铁水送入铁水包并加入脱硫剂进行KR法预脱硫，脱硫终点的铁水中，S≤0.01％，脱硫渣的扒渣率≥98％。
(2)电炉冶炼工序
将废钢和预脱硫后的高炉铁水依次加入电炉内，其中废钢占比≥75％，电炉冶炼终点的钢水中C≤0.15％，P≤0.015％，出钢温度为1595～1625℃，出钢过程钢包全程底吹氩气，钢包底吹氩气流量为200～250L/min；出钢1/5后依次加入氮化硅铁、硅锰、锰铁、高碳铬铁、铜块及石灰进行脱氧合金化，以减少氧化烧损，提高合金的使用效率。
(3)LF精炼工序
将所述电炉冶炼工序所出的钢水注入LF炉后，按照每吨钢水添加2.4～3.8kg石灰、0.8～1.2kg萤石进行调黄渣，之后通电升温并软搅拌，软搅拌时间为5～8min，软搅拌期间钢包底吹氩气流量为150～200L/min，氩气消耗总量为10～20L/t；精炼渣碱度调控为2.0～2.5后，依次加入硼砂、钒氮合金、铌铁和钛铁进行合金化，以进行化学成分调整；合金化期间钢包底吹氩气流量为250～300L/min，氩气消耗总量为30～55L/t；之后取样并对钢水的化学成分进行微调后出钢，LF精炼终点的出钢温度为1550～1580℃。
LF精炼工序的终点钢水的化学成分决定了最终所得耐火钢筋机械连接套筒的化学成分，也即，终点钢水的化学成分与最终所得耐火钢筋机械连接套筒的化学成分相一致。
(4)连铸工序
将RH精炼工序所出的钢水连铸成连铸坯，中间包温度为1525～1550℃，连铸过程采用大包长水口及密封垫、浸入式水口、碱性中间包覆盖剂进行全保护浇注，长水口全程吹氩，保护渣采用低碳保护渣，出渣层厚度为8～10mm；凝固一冷区的结晶器的配水流量为1800～2400L/min，结晶器的出水口和进水口的温差<10℃；凝固二冷区采用电磁搅拌，电磁搅拌频率为3～5Hz，并控制液面波动在±2mm以内，凝固二冷区的结晶器的配水流量为500～800L/min，连铸拉速为2.2～2.5m/min。
其中，连铸坯为截面尺寸为150mm×150mm的小方坯。
(5)加热工序
将连铸坯经表面检查后装入加热炉中进行加热，加热温度为1150℃～1220℃，加热总时间为60～90min，均热段时间≥40min，以保证所添加的合金元素有效固溶。
(6)控制轧制工序
将加热后的连铸坯轧制成盘条，并集卷成盘卷，开轧温度≥1080℃，精轧入口温度为980～1020℃，终轧速度为12～15m/s，集卷温度≥950℃，集卷过程关闭所有风机，实现盘条的梯度降温轧制。
优选地，连铸坯离开加热炉后，采用连续线材轧机进行轧制，轧制成直径为16～40mm的盘条。
(7)控制冷却工序
将所得盘卷送入保温坑堆冷，保温坑加盖保温罩，冷速≤0.7℃/s，冷却至300℃以下后出坑空冷。
如此，通过对化学成分设计和生产工艺全流程的控制，制备得到的盘条的显微组织为铁素体和珠光体的两相组织，其中，铁素体的比例≥30％，晶粒尺寸≥9.5μm，硬度≤200HV；室温下的屈服强度≤500MPa，抗拉强度≤650MPa，断后伸长率≥20％，不仅可以降低后续拉拔制备套筒时的加工难度，无需退火即可进行塑形加工，而且可以满足后续拉拔制备套筒时的强度要求；600℃下的屈服强度≥320MPa，抗拉强度≥400MPa，断后伸长率≥25％，具备一定的强度和良好的塑性，而且耐火性能优异，为进一步加工制备的耐火钢筋机械连接套筒成品的综合性能奠定基础。
进一步地，由上述耐火钢筋机械连接套筒用盘条经以下工序进一步加工，可制备出耐火钢筋机械连接套筒。
(8)拉拔矫直工序
将控制冷却后的盘条拉拔至设定尺寸后送至矫直机上进行矫直，而后根据设定的套筒长度进行切割精整，得到套筒毛坯。
(9)挤压成型工序
对拉拔矫直后的套筒毛坯进行穿孔，穿孔后根据套筒直径进行等6角、等8角或者等12角挤压成型。
(10)螺纹攻丝工序
利用自动攻丝机对挤压成型后的套筒毛坯进行螺纹攻丝，螺纹角度为75°，得到套筒。
(11)梯度淬火工序
对螺纹攻丝后的套筒进行感应加热，加热温度为900～950℃，加热时间为3～5min，使其完全奥氏体化；随后进入第一盐浴炉进行等温淬火，淬火温度为600～680℃，淬火时间为10～25min，以使奥氏体快速穿过铁素体相区转变为珠光体；之后转入第二盐浴炉进行等温淬火，淬火温度为400～460℃，淬火时间为8～15min，以使残余奥氏体充分转变为贝氏体；之后进行油淬火，淬火油温度为30～50℃，冷速为0.1～0.5℃/s，以细化晶粒，提升套筒的强度；通过对盘条进行多温度梯度连续淬火，不仅可以使套筒获得珠光体+贝氏体+少量铁素体的三相组织，从而可使套筒满足常温下服役所需的强度和塑性，还可保证套筒在600℃高温下服役时具有较小的强度损失，具备优异的耐火性能，而且可以提高自动化程度，避免不同温度梯度淬火之间的等待时间，从而提高生产效率。
(12)低温回火工序
将梯度淬火后的套筒送入马弗炉中进行回火，回火温度为200～250℃，回火时间为20～40min，回火结束后留在马弗炉中冷却至室温，冷速≤1℃/s，以消除套筒的内应力。
如此，本实施方式的生产方法，在前述化学成分设计的基础上，通过铁水预脱硫、电炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、控制轧制、控制冷却、拉拔矫直、挤压成型、螺纹攻丝、梯度淬火和低温回火一系列工艺手段的调控，使得最终制备得到的套筒的显微组织为铁素体、珠光体和贝氏体的三相组织，其中，铁素体的比例≤10％，珠光体的比例≥70％，晶粒尺寸为7.5～9.2μm，硬度≥285HV，室温下的屈服强度≥750MPa，抗拉强度≥920MPa，断后伸长率≥16％；600℃下的屈服强度≥480MPa，抗拉强度≥650MPa，断后伸长率≥22％，无论在室温下还是600℃下均具备优异的力学性能和塑韧性，从而可以保证套筒在应用于钢筋混凝土结构时，具有优良的力学性能和耐火性能。
以下通过6个实施例，进一步对本发明的具体实施方式予以介绍。当然，这6个实施例仅为本实施方式所含众多变化实施例中的一部分，而非全部。在前述实施方式的基础上进行的其它实施例，未脱离本发明的技艺宗旨。
首先，实施例1～6均提供了一种耐火钢筋机械连接套筒用盘条、以及由该盘条进一步经拉拔矫直、挤压成型、螺纹攻丝、梯度淬火和低温回火工序制备而成的耐火钢筋机械连接套筒，所述盘条和套筒的化学成分如表1所示。
[表1]
Figure BDA0003720440310000111
对于各个实施例的盘条的生产方法，均是采用包括依序进行的铁水预脱硫、电炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、控制轧制、控制冷却的工艺路线，而各个实施例的套筒则是由各个实施例的盘条进一步经拉拔矫直、挤压成型、螺纹攻丝、梯度淬火和低温回火工序制备而成。其中各个工序的具体操作请参前文所述，于此不再重复。
对实施例1～6的盘条和套筒，按照相同的测试方法进行取样并进行金相组织检测和力学性能检测，实施例1～6的盘条的直径分别如表2所示，检测结果如下：
(1)组织方面，实施例1～6的盘条的组织均为铁素体和珠光体的两相组织，其中贝氏体和珠光体的百分比分别如表2所示，另外，实施例1～6的盘条的晶粒尺寸均≥9.5μm；而实施例1～6的套筒的组织均为铁素体、珠光体和贝氏体的三相组织，其中铁素体、珠光体和贝氏体的百分比分别如表3所示，另外，实施例1～6的套筒的晶粒尺寸均在7.5～9.2μm范围内；
(2)力学性能方面，实施例1～6的盘条的硬度，室温下的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率，600℃下的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率分别如表2所示；实施例1～6的套筒的硬度，室温下的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率，600℃下的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率分别如表3所示；
[表2]
Figure BDA0003720440310000121
从表2可以看出，按照本实施方式予以生产的实施例1～6中的盘条，具备优异的综合性能，其组织均为铁素体和珠光体的两相组织，其中，铁素体的比例≥30％；硬度≤200HV，室温下的屈服强度≤500MPa，抗拉强度≤650MPa，断后伸长率≥20％；600℃下的屈服强度≥320MPa，抗拉强度≥400MPa，断后伸长率≥25％。
[表3]
Figure BDA0003720440310000122
从表3可以看出，按照本实施方式予以生产制备的实施例1～6中的套筒，具备优异的综合性能，其组织均为珠光体+贝氏体+少量铁素体的三相组织，其中，铁素体的比例≤10％，珠光体的比例≥70％；硬度≥285HV，室温下的屈服强度≥750MPa，抗拉强度≥920MPa，断后伸长率≥16％；600℃下的屈服强度≥480MPa，抗拉强度≥650MPa，断后伸长率≥22％，在室温下和600℃高温下均具有优良的力学性能，耐火性能优异，可以全面提升钢筋机械连接套筒在钢筋混凝土结构建筑中的使用安全性，使其适用重点防火工程。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种耐火钢筋机械连接套筒，其特征在于，由耐火钢筋机械连接套筒用盘条为母材经拉拔矫直、挤压成型、螺纹攻丝、梯度淬火和低温回火工序制备而成；
所述梯度淬火工序中，对螺纹攻丝后的套筒进行感应加热，加热温度为900～950℃，加热时间为3～5min；随后进入第一盐浴炉进行等温淬火，淬火温度为600～680℃，淬火时间为10～25min；之后转入第二盐浴炉进行等温淬火，淬火温度为400～460℃，淬火时间为8～15min；之后进行油淬火，淬火油温度为30～50℃，冷速为0.1～0.5℃/s；
所述低温回火工序中，将梯度淬火后的套筒送入马弗炉中进行回火，回火温度为200～250℃，回火时间为20～40min，回火结束后留在马弗炉中冷却至室温，冷速≤1℃/s；
所述盘条的化学成分以质量百分比计包括：C 0.35～0.42％，Si 0.12～0.25％，Mn1.6～2.0％，Cr 0.25～0.35％，Nb 0.10～0.15％，V 0.04～0.08％，Ti 0.02～0.05％，Cu0.15～0.25％，B 0.001～0.003％，P≤0.02％，S≤0.02％，N 0.01～0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质；其中，耐火性指数FRE＝[Nb]+1.5[Cr]+0.8[V]+0.5[Ti]+0.1[Cu]，FRE为0.60～0.75％。
2.根据权利要求1所述的耐火钢筋机械连接套筒，其特征在于，其组织为铁素体、珠光体和贝氏体的三相组织，其中，铁素体的比例≤10％，珠光体的比例≥70％，晶粒尺寸为7.5～9.2μm。
3.根据权利要求1所述的耐火钢筋机械连接套筒，其特征在于，其硬度≥285HV，室温下的屈服强度≥750MPa，抗拉强度≥920MPa，断后伸长率≥16％；600℃下的屈服强度≥480MPa，抗拉强度≥650MPa，断后伸长率≥22％。
4.根据权利要求1所述的耐火钢筋机械连接套筒，其特征在于，所述盘条的直径为16～40mm，组织为铁素体和珠光体的两相组织，其中，铁素体的比例≥30％，晶粒尺寸≥9.5μm。
5.根据权利要求1所述的耐火钢筋机械连接套筒，其特征在于，所述盘条的硬度≤200HV；所述盘条在室温下的屈服强度≤500MPa，抗拉强度≤650MPa，断后伸长率≥20％；所述盘条在600℃下的屈服强度≥320MPa，抗拉强度≥400MPa，断后伸长率≥25％。
6.根据权利要求1所述的耐火钢筋机械连接套筒，其特征在于，所述盘条的生产方法包括依序进行的铁水预脱硫、电炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、控制轧制、控制冷却工序；
所述LF精炼工序中，将所述电炉冶炼工序所出的钢水注入LF炉后，按照每吨钢水添加2.4～3.8kg石灰、0.8～1.2kg萤石进行调黄渣，之后通电升温并软搅拌，软搅拌时间为5～8min，软搅拌期间钢包底吹氩气流量为150～200L/min；精炼渣碱度调控为2.0～2.5后，依次加入硼砂、钒氮合金、铌铁和钛铁进行合金化，合金化期间钢包底吹氩气流量为250～300L/min，LF精炼终点的出钢温度为1550～1580℃；
所述加热工序中，加热温度为1150℃～1220℃，加热总时间为60～90min，均热段时间≥40min；
所述控制轧制工序中，将加热后的连铸坯轧制成盘条并集卷成盘卷，开轧温度≥1080℃，精轧入口温度为980～1020℃，终轧速度为12～15m/s，集卷温度≥950℃，集卷过程关闭所有风机；
所述控制冷却工序中，将所得盘卷送入保温坑堆冷，保温坑加盖保温罩，冷速≤0.7℃/s，冷却至300℃以下后出坑空冷。
7.根据权利要求6所述的耐火钢筋机械连接套筒，其特征在于，所述铁水预脱硫工序中，对高炉铁水进行KR法预脱硫，脱硫终点的铁水中S≤0.01％，脱硫渣的扒渣率≥98％；
所述电炉冶炼工序中，将废钢和预脱硫后的高炉铁水依次加入电炉内，其中废钢占比≥75％，电炉冶炼终点的钢水中C≤0.15％，P≤0.015％，出钢温度为1595～1625℃，出钢过程钢包全程底吹氩气，钢包底吹氩气流量为200～250L/min；出钢1/5后依次加入氮化硅铁、硅锰、锰铁、高碳铬铁、铜块及石灰进行脱氧合金化。
8.根据权利要求6所述的耐火钢筋机械连接套筒，其特征在于，所述连铸工序中，中间包温度为1525～1550℃，连铸过程采用大包长水口及密封垫、浸入式水口、碱性中间包覆盖剂进行全保护浇注，长水口全程吹氩，保护渣采用低碳保护渣，出渣层厚度为8～10mm；凝固一冷区的结晶器的配水流量为1800～2400L/min，结晶器的出水口和进水口的温差<10℃；凝固二冷区采用电磁搅拌，电磁搅拌频率为3～5Hz，并控制液面波动在±2mm以内，凝固二冷区的结晶器的配水流量为500～800L/min，连铸拉速为2.2～2.5m/min。
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