高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋加工方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋼筋加工方法，具體的說是一種高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋加工方法，將冶煉好的鋼筋按以下步驟進(jìn)行加工：酸洗磷化—拉拔—熱軋刻肋—一次熱處理—收線—滾壓螺紋齒—二次熱處理—包裝入庫；本發(fā)明采用在線連續(xù)空冷和淬火工藝技術(shù)，可使產(chǎn)品強(qiáng)度等級在900～1450Mpa，伸長率大于15%以上，強(qiáng)屈比大于1.15以上，1000h松弛率小于2.5%，伸長率高、強(qiáng)度高。
【專利說明】高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋼筋加工方法，具體的說是一種高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球工業(yè)化的發(fā)展，需要工程結(jié)構(gòu)和裝備輕量化，以提高其經(jīng)濟(jì)性、安全性，因而迫切要求鋼材在保證有足夠韌性的前提下，大幅度提高強(qiáng)度。20世紀(jì)90年代中期開始，日本、中國、韓國先后啟動了提高鋼材強(qiáng)度的國家研發(fā)項(xiàng)目。
[0003]盡管近年高強(qiáng)度鋼筋在國內(nèi)的推廣應(yīng)用有了長足進(jìn)步，但與國外發(fā)達(dá)國家相比，還存在很大差距。在美、英、日、德、俄等歐美及東南亞國家已普遍采用了III級以上鋼筋，很少使用II級鋼筋，有的國家早已淘汰II級鋼筋，即使使用也只是作為配筋，主筋均采用400MPa級和500 MPa級鋼筋，有的強(qiáng)度等級甚至達(dá)到700 MPa級。
[0004]“十一五”期間，我國要實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸現(xiàn)代化，建設(shè)城際高速鐵路20余條，約4000km。高速鐵路列車運(yùn)行速度達(dá)到350km/h左右。如此高的列車運(yùn)行速度，首先軌道建設(shè)要創(chuàng)新，以適應(yīng)高速列車安全運(yùn)行，據(jù)德國和日本高速鐵路的建設(shè)，高速鐵路均采用無砟路基和預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕板，其軌枕板受力主筋均采用大規(guī)格、高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力處理鋼筋，目iu國內(nèi)尚無此廣品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋加工方法，具有良好的錨固性能，延性好，強(qiáng)屈比高，抗拉強(qiáng)度高。
[0006]本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是:高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋加工方法，將冶煉好的鋼筋按以下步驟進(jìn)行加工:酸洗磷化一拉拔一熱軋刻肋一一次熱處理一收線一滾壓螺紋齒一二次熱處理一包裝入庫；
在熱軋刻肋工藝中，用軋輥將鋼筋熱軋成表面具有螺紋肋，熱軋溫度為1000?1250 0C ；
一次熱處理工藝中，將熱軋刻肋好的鋼筋送入加熱爐加熱到1200?1300°C，然后經(jīng)在線冷卻裝置通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到700?800°C，然后在淬火裝置內(nèi)用水或淬火液進(jìn)行為時10?25秒鐘高壓淬火，然后經(jīng)過回火加熱爐加熱到650?700°C回火，再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫；
滾壓螺紋齒工藝中，先將經(jīng)調(diào)質(zhì)處理好的鋼筋通過液壓剪剪成2?6m長的鋼筋段，在990?1150°C溫度下通過帶有10?20°傾斜角度的光面滾壓輪擠壓鋼筋段的兩端，將鋼筋的螺紋肋擠壓進(jìn)基圓內(nèi)，再經(jīng)過螺紋輥將鋼筋段兩端進(jìn)行滾壓，將鋼筋兩端熱軋成表面帶弧角過渡的螺紋齒結(jié)構(gòu)；
二次熱處理工藝中，將兩端表面具有螺紋齒的鋼筋送入加熱爐加熱到850?950°C，然后經(jīng)在線冷卻裝置通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到650?700°C，然后在淬火裝置內(nèi)用水或淬火液進(jìn)行為時15?20秒鐘淬火，然后經(jīng)過回火加熱爐加熱到500?600°C回火，再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫。
[0007]由于本發(fā)明的加工方法采用前后兩次不同的熱處理工藝，第一次熱處理可以使沒有熱軋之前的鋼筋獲得方便熱軋成連續(xù)狀螺紋齒的性能特性:抗拉強(qiáng)度等級在600?770Mpa，強(qiáng)屈比1.13左右，金相組織為由鐵素體和馬氏體組織組成；第二次熱處理則用于提高具有螺紋齒鋼筋的性能:抗拉強(qiáng)度等級在900?1450Mpa，強(qiáng)屈比大于1.15以上，金相組織為由鐵素體、索氏體和屈氏體組織組成。
[0008]本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是:前述的高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋加工方法，所述光面滾壓輪按重量百分比包含以下組分:c:0.35?0.45%，Mn:0.25?0.35%，Si:
0.15 ?0.25%,Cr:2.15 ?3.05%,Mo:0.05 ?0.08%,Al:0.012 ?0.014%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)；
所述軋輥需進(jìn)行以下表面處理:
①加熱:加熱溫度為770?810°C;
②冷卻:以5?10°C/s冷速冷卻至500?700°C ；
③淬火:在淬火裝置內(nèi)用水或淬火液進(jìn)行15?25秒的淬火；
回火:回火溫度為600?630°C。
[0009]使用以上成分組成的光面滾壓輪以及表面調(diào)質(zhì)處理后，使微細(xì)碳化物在完全變?yōu)轳R氏體的基質(zhì)中大量析出，形成硬度高的組織，光面滾壓輪硬度比本發(fā)明所需熱軋的鋼筋稍大，易在鋼筋體表面熱軋形成螺紋齒，但硬度也不能過大，硬度太大容易損傷鋼筋體，熱軋成材率較低。因此，選用以上成分的滾壓輪，硬度適當(dāng)，可熱軋出本發(fā)明所需的螺紋齒。
[0010]前述的高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋加工方法，所述光面滾壓輪在鋼筋端部表面擠壓的長度為45mm?55mm,便于后續(xù)螺紋齒的擠壓成形。
[0011]前述的高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋加工方法，所述螺紋齒尖端的弧度為
2。?5。。
[0012]進(jìn)一步的，前述的高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋加工方法，在熱軋刻肋工藝中，用軋輥將鋼筋熱軋成表面具有螺紋肋，熱軋溫度為1250°C ；
一次熱理工藝中，將熱軋刻肋好的鋼筋送入加熱爐加熱到1250°C，然后經(jīng)在線冷卻裝置通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到700°C,然后在淬火裝置內(nèi)用水或淬火液進(jìn)行為時10秒鐘高壓淬火，然后經(jīng)過回火加熱爐加熱到650°C回火，再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫；
滾壓螺紋齒工藝中，先將經(jīng)調(diào)質(zhì)處理好的鋼筋通過液壓剪剪成5m長的鋼筋段，在990°C溫度下通過帶有15°傾斜角度的光面滾壓輪擠壓鋼筋段的兩端，將鋼筋的螺紋肋擠壓進(jìn)基圓內(nèi)，再經(jīng)過螺紋輥將鋼筋段兩端進(jìn)行滾壓，將鋼筋兩端熱軋成表面帶弧角過渡的螺紋齒結(jié)構(gòu)；
二次熱處理工藝中，將兩端表面具有螺紋齒的鋼筋送入加熱爐加熱到850°C，然后經(jīng)在線冷卻裝置通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到650°C，然后在淬火裝置內(nèi)用水或淬火液進(jìn)行為時20秒鐘淬火,然后經(jīng)過回火加熱爐加熱到500°C回火,再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫。
[0013]本發(fā)明的工藝具有以下優(yōu)點(diǎn):采用在線連續(xù)空冷和淬火工藝技術(shù)，可使產(chǎn)品強(qiáng)度等級在900?1450Mpa，伸長率大于15%以上，強(qiáng)屈比大于1.15以上，IOOOh松弛率小于
2.5%，伸長率高、強(qiáng)度高；采用的在線連續(xù)空冷工藝技術(shù)的強(qiáng)度等級在600?770Mpa，金相組織為由鐵素體、馬氏體、少量貝氏體組織組成，其中鐵素體均勻分布在馬氏體及貝氏體組織內(nèi)，采用的淬火工藝技術(shù)的強(qiáng)度等級在1000?1450Mpa，金相組織為由鐵素體、索氏體和屈氏體組織組成。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
本實(shí)施例提出一種高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋，結(jié)構(gòu)如I所示，每根鋼筋長5m，包括鋼筋體I和鋼筋體兩端部表面的螺紋齒2，螺紋齒2在鋼筋體端部表面50mm的程度范圍內(nèi)呈連續(xù)分布，螺紋齒2的寬度為3mm，高度為0.5mm,螺紋齒尖端具有5°的弧形過渡。
[0016]本實(shí)施例的高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋，按重量百分比包含以下組分: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%, T1:0.0085%, N1:0.0035%,復(fù)合稀土:6%，余量為 Fe 和其他雜質(zhì)，其中復(fù)合稀土按重量百分比包含以下組分:La:33%, Ce:11%，Y:10%，Sc:15%，Gd:5%，Sm: 7%，Dy:2%，Pr:17%。
[0017]本實(shí)施例的高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋的加工方法，按以下步驟進(jìn)行: ⑴將按上述盤好經(jīng)拉直處理后的鋼筋送入加熱爐加熱到1250°C，經(jīng)熱軋刻肋后，然后
經(jīng)在線冷卻裝置通過霧狀淬火液快速冷卻到700°C,然后在淬火裝置內(nèi)用水進(jìn)行為時10秒鐘高壓淬火，然后經(jīng)過回火加熱爐加熱到650°C回火，再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫。
[0018]⑵通過液壓剪將處理好的鋼筋剪成每段5米，用帶有15°傾角的光面滾壓輪擠壓鋼筋段的兩端，將鋼筋原有的螺紋肋擠壓進(jìn)基圓內(nèi)，再通過螺紋輥擠壓鋼筋的兩端，將兩端熱軋成表面具有螺紋齒結(jié)構(gòu)，螺紋齒在端部的長度為50mm，熱軋溫度為990°C，帶有15°傾角的光面滾壓輪按重量百分比包含以下組分:C:0.38%，Mn:0.3%，S1:0.15%，Cr:2.15%，Mo:
0.05%，Al: 0.012%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；光面滾壓輪需進(jìn)行以下表面處理:①加熱:加熱溫度為800°C ;②冷卻:以8°C /s冷速冷卻至550°C ;③淬火:在淬火裝置內(nèi)用水進(jìn)行15秒的淬火；④回火:回火溫度為600°C ；
⑶將熱軋成兩端表面具有螺紋齒的鋼筋送入加熱爐加熱到850°C，然后經(jīng)在線冷卻裝置通過霧狀淬火液快速冷卻到650°C,然后在淬火裝置內(nèi)用水進(jìn)行為時20秒鐘淬火,然后經(jīng)過回火加熱爐加熱到500°C回火，再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫。
[0019]實(shí)施例2
本實(shí)施例提出一種高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋，結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，區(qū)別在于本實(shí)施例的高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋的組分和加工方法，本實(shí)施例的鋼材按重量百分比包含以下組分: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%, T1:0.01%, N1:0.005%,復(fù)合稀土:7%，余量為Fe和其他雜質(zhì)，其中復(fù)合稀土按重量百分比包含以下組分:La:35%，Ce:12%，Y:9%，Sc:14%, Gd:3%，Sm:6%，Dy:2%，Pr:19%。
[0020]高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋的加工方法，按以下步驟進(jìn)行:
⑴將冶煉好的鋼筋送入加熱爐加熱到1200°c，，經(jīng)熱軋刻肋后，然后經(jīng)在線冷卻裝置通過壓縮空氣快速冷卻到720°C，然后在淬火裝置內(nèi)用淬火液進(jìn)行為時15秒鐘高壓淬火，然后經(jīng)過回火加熱爐加熱到660°C回火，再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫。
[0021]⑵通過液壓剪將處理好的鋼筋剪成每段5米，用帶有15°傾角角度的光面滾壓輪擠壓鋼筋段的兩端，將鋼筋原有的螺紋肋擠壓進(jìn)基圓內(nèi)，再通過螺紋輥擠壓鋼筋的兩端，將兩端熱軋成表面具有螺紋齒結(jié)構(gòu)，螺紋齒在端部的長度為55mm，熱軋溫度為110.C，光面滾壓輪按重量百分比包含以下組分:C:0.42%，Mn:0.35%，S1:0.20%, Cr:2.6%，Mo:0.05%,Al:0.015%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；光面滾壓輪需進(jìn)行以下表面處理:①加熱:加熱溫度為810°C ;②冷卻:以8°C /s冷速冷卻至600°C ;③淬火:在淬火裝置內(nèi)用淬火液進(jìn)行15秒的淬火；④回火:回火溫度為600°C ；
⑶將熱軋成兩端表面具有螺紋齒的鋼筋送入加熱爐加熱到850°C，然后經(jīng)在線冷卻裝置通過霧狀淬火液快速冷卻到680°C,然后在淬火裝置內(nèi)用淬火液進(jìn)行為時15秒鐘淬火，然后經(jīng)過回火加熱爐加熱到550°C回火，再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫。
[0022]實(shí)施例3
本實(shí)施例提出一種高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋，結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，區(qū)別在于本實(shí)施例的高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋的組分和加工方法，本實(shí)施例的鋼材按重量百分比包含以下組分: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%,復(fù)合稀土:6%，余量為Fe和其他雜質(zhì)，其中復(fù)合稀土按重量百分比包含以下組分:La:33%，Ce:11%，Y:10%, Sc:15%, Gd:5%，Sm: 7%, Dy:2%，Pr:17%。
[0023]高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋的加工方法，按以下步驟進(jìn)行:
⑴將冶煉好的鋼筋送入加熱爐加熱到1250°C，經(jīng)熱軋刻肋后，然后經(jīng)在線冷卻裝置通過壓縮空氣快速冷卻到800°C，然后在淬火裝置內(nèi)用淬火液進(jìn)行為時25秒鐘高壓淬火，然后經(jīng)過回火加熱爐加熱到700°C回火，再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫。
[0024]⑵通過液壓剪將處理好的鋼筋剪成每段5米，用帶有15°傾角角度的光面滾壓輪擠壓鋼筋段的兩端，將鋼筋原有的螺紋肋擠壓進(jìn)基圓內(nèi)，再通過螺紋輥擠壓鋼筋的兩端，將兩端熱軋成表面具有螺紋齒結(jié)構(gòu)，螺紋齒在端部的長度為50mm，熱軋溫度為1250°C，光面滾壓輪按重量百分比包含以下組分:C:0.45%，Mn:0.35%，S1:0.25%，Cr:3.05%, Mo:
0.08%，Al: 0.014%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；光面滾壓輪需進(jìn)行以下表面處理:①加熱:加熱溫度為790°C ;②冷卻:以10°C /s冷速冷卻至700°C ;③淬火:在淬火裝置內(nèi)用水或淬火液進(jìn)行25秒的淬火；④回火:回火溫度為630°C ；
⑶將熱軋成兩端表面具有螺紋齒的鋼筋送入加熱爐加熱到950°C，然后經(jīng)在線冷卻裝置通過霧狀淬火液快速冷卻到700°C,然后在淬火裝置內(nèi)用淬火液進(jìn)行為時20秒鐘淬火，然后經(jīng)過回火加熱爐加熱到600°C回火，再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫。
[0025]經(jīng)后續(xù)測試，以上實(shí)施例產(chǎn)品均符合設(shè)計(jì)要求，滿足以下力學(xué)性能:抗拉強(qiáng)度≥910Mpa、屈服強(qiáng)度≥830Mpa、伸長率≥15%、1000h松弛率< 1.5%。[0026]除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋加工方法，將冶煉好的鋼筋按以下步驟進(jìn)行加工:酸洗磷化一拉拔一熱軋刻肋一一次熱處理一收線一滾壓螺紋齒一二次熱處理一包裝入庫； 其特征在于:在熱軋刻肋工藝中，用軋輥將鋼筋熱軋成表面具有螺紋肋，熱軋溫度為1000 ~1250°C ； 一次熱處理工藝中，將熱軋刻肋好的鋼筋送入加熱爐加熱到1200~1300°C，然后經(jīng)在線冷卻裝置通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到700~800°C，然后在淬火裝置內(nèi)用水或淬火液進(jìn)行為時10~25秒鐘高壓淬火，然后經(jīng)過回火加熱爐加熱到650~700°C回火，再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫； 滾壓螺紋齒工藝中，先將經(jīng)調(diào)質(zhì)處理好的鋼筋通過液壓剪剪成2~6m長的鋼筋段，在990~1150°C溫度下通過帶有10~20°傾斜角度的光面滾壓輪擠壓鋼筋段的兩端，將鋼筋的螺紋肋擠壓進(jìn)基圓內(nèi)，再經(jīng)過螺紋輥將鋼筋段兩端進(jìn)行滾壓，將鋼筋兩端熱軋成表面帶弧角過渡的螺紋齒結(jié)構(gòu)； 二次熱處理工藝中，將兩端表面具有螺紋齒的鋼筋送入加熱爐加熱到850~950°C，然后經(jīng)在線冷卻裝置通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到650~700°C，然后在淬火裝置內(nèi)用水或淬火液進(jìn)行為時15~20秒鐘淬火，然后經(jīng)過回火加熱爐加熱到500~600°C回火，再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫。
2.如權(quán)利要求1所述的高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋加工方法，其特征在于:所述光面滾壓輪按重量百分比包含以下組分:C:0.35~0.45%，Mn:0.25~0.35%，S1:0.15~0.25%, Cr:2.15 ~3.05%, Mo:0.05 ~0.08%, Al:0.012 ~0.014%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)； 所述軋輥需進(jìn)行以下表面處理: 加熱:加熱溫度為770~810°C ； 冷卻:以5~10°C /s冷速冷卻至500~700°C ； 淬火:在淬火裝置內(nèi)用水或淬火液進(jìn)行15~25秒的淬火； 回火:回火溫度為600~630°C。
3.如權(quán)利要求1所述的高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋加工方法，其特征在于:所述光面滾壓輪在鋼筋端部表面擠壓的長度為45mm~55mm。
4.如權(quán)利要求1所述的高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋加工方法，其特征在于:所述螺紋齒尖端的弧度為2°~5。。
5.如權(quán)利要求1所述的高速鐵路專用高強(qiáng)度高塑性鋼筋加工方法，其特征在于:在熱軋刻肋工藝中，用軋輥將鋼筋熱軋成表面具有螺紋肋，熱軋溫度為1250°C ； 一次熱處理工藝中，將熱軋刻肋好的鋼筋送入加熱爐加熱到1250°C，然后經(jīng)在線冷卻裝置通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到700°C，然后在淬火裝置內(nèi)用水或淬火液進(jìn)行為時10秒鐘高壓淬火，然后經(jīng)過回火加熱爐加熱到650°C回火，再通過回火冷卻裝置冷卻處理到常溫； 滾壓螺紋齒工藝中，先將經(jīng)調(diào)質(zhì)處理好的鋼筋通過液壓剪剪成5m長的鋼筋段，在990°C溫度下通過帶有15 °傾斜角度的光面滾壓輪擠壓鋼筋段的兩端，將鋼筋的螺紋肋擠壓進(jìn)基圓內(nèi)，再經(jīng)過螺紋輥將鋼筋段兩端進(jìn)行滾壓，將鋼筋兩端熱軋成表面帶弧角過渡的螺紋齒結(jié)構(gòu)； 二次熱處理工藝中，將兩端表面具有螺紋齒的鋼筋送入加熱爐加熱到850°C，然后經(jīng)在線冷卻裝置通過壓縮空氣或霧狀淬火液快速冷卻到650°C，然后在淬火裝置內(nèi)用水或淬火液進(jìn)行為時20秒鐘淬火,然后經(jīng)過回火加熱爐加熱到500°C回火,再通過回火冷卻裝置冷卻處理 到常溫。
【文檔編號】B23P15/20GK103934653SQ201410153684
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】姚圣法, 吳海洋 申請人:江蘇盛大金屬制品有限公司