專利名稱：高附著、高強度異形棒鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高附著、高強度異形棒鋼及其制造方法，這種棒鋼是供土木建筑混凝土用的鋼筋，或者作為預(yù)應(yīng)力混凝土制件用的主鋼筋和輔助鋼筋，此外還用作地腳錨釘?shù)龋?jīng)過滾軋螺旋加工或者經(jīng)過十字交叉線焊接后被使用的、且具有與混凝土的附著強度的異形鋼棒。
以前，供混凝土用的異形棒鋼是使用如

圖10所示的熱軋異形棒鋼。它是通過熱軋在棒鋼的表面按一定間隔形成突起狀的節(jié)11，以增加與混凝土的附著力的。
但是，這種熱軋的未經(jīng)加工的異形棒鋼，因突起的高度大，就會使混凝土的附著力大，但是，熱軋加工后的圓度就較差，而且，由于在上下軋輥間設(shè)置了一定間隙，在軋制方向產(chǎn)生兩條肋12，因而在軋制后的狀態(tài)下對端末進行螺旋滾軋是困難的；此外，在十字交叉線焊接時，會有因電極接觸不良而形成焊接性能較差的缺點；以及在把卷材加工成直線狀線材時，要用矯正輥加工矯正和用送進輥加工連續(xù)地送進等難于處理的缺點；尤其是那種經(jīng)過熱處理的用作預(yù)應(yīng)力混凝土制件用的鋼材的高強度異形棒鋼，由于鋼材本身的硬度高，當圓度較差時，在原有狀態(tài)下進行螺旋滾軋加工是不可能的，必需在進行螺旋下切削加工之后進行螺旋滾軋加工。另一方面，為了解決這個問題，在進行表面光軋加工使圓度提高的場合下，有把節(jié)破壞，使節(jié)的高度降低，由此使與混凝土的附著力減小的問題。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種高附著、高強度的異形棒鋼及其制造方法，它是在一種用熱軋使其帶節(jié)的經(jīng)過異形加工的熱軋異形棒鋼上進一步進行輕度的撥絲加工，使混凝土用的棒鋼斷面的圓度提高，使螺旋滾軋等二次加工容易進行，把使用時的焊接加工性能等提高了的高附著性、高強度異形棒鋼及其制造方法。此外，本發(fā)明的目的還提供一種在原先棒鋼上形成多條新的螺旋狀的溝槽，增強了與混凝土的附著力的高附著、高強度異形棒鋼及其制造方法。
為了達到上述的目的，本發(fā)明提供一種高附著、高強度異形棒鋼，其特征在于它是把用熱軋制成的在外徑上具有螺旋狀突起的、經(jīng)節(jié)狀軋制加工的、混凝土用異形棒鋼或線材作為坯料，用使上述熱軋成節(jié)那樣的斷面減小率來進行圓加工之后，再進行淬火、退火熱處理。
本發(fā)明還提供一種高附著、高強度異形棒鋼，其特征在于它是在進行上述的圓加工時，形成多條與上述熱軋成的螺旋狀突起的節(jié)的螺旋旋向相反的螺旋線狀溝槽。
本發(fā)明又提供一種高附著、高強度異形棒鋼，其特征在于它是含有按重量比，C0.1～0.6％、S0.15～2.0％、Mn0.6～2.0％、Cr0.6以下、其余部分由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的直徑為5～50mm的棒鋼或線材；而且經(jīng)過熱處理，使它的抗拉強度達到930N/mm2以上，屈服極限達到785N/mm2以上的。
本發(fā)明還提供一種高附著、高強度異形棒鋼的制造方法，其特征在于它是把由熱軋制成的、在外徑上具有螺旋狀突起的經(jīng)節(jié)狀軋制加工的、混凝土用異形棒鋼或異形線材作為坯料，以使上述熱軋成節(jié)那樣的斷面減小率來進行拉拔加之后，一邊把上述的棒鋼或線材連續(xù)地送進，一邊用高頻感應(yīng)加熱裝置或直接通電裝置把整個斷面快速地加熱到淬火溫度后，使其驟冷進行淬火，此后，又用高頻感應(yīng)加熱裝置或直接通電裝置快速加熱到退火溫度后，使其驟冷而進行退火。
此外，本發(fā)明還提供一種高附著、高強度異形棒鋼的制造方法，其特征在于它是在進行上述的拉拔加工時，使用在內(nèi)徑上具有多條與上述節(jié)的螺旋旋向相反的螺旋狀突起的圓形拉拔模，在使上述熱軋成節(jié)那樣的斷面減小率來進行拉拔之后，進行上述熱處理。
在本發(fā)明中，使用由熱軋制成的、在外徑上有螺旋狀突起的、經(jīng)節(jié)狀軋制加工的混凝土用異形棒鋼或線材，雖然在熱軋的狀態(tài)下圓度較差，但由于坯料上已有節(jié)，因而能減少后續(xù)的工序，能容易得到高混凝土附著力的異形棒鋼。另外，把上述熱軋形成的節(jié)的高度留剩下多少是由異形棒鋼的基準直徑、節(jié)的高度的拉拔模的內(nèi)徑確定的，而為了得到高的混凝土附著力，最好以能達到圓度的最小的斷面減小率進行加工，把熱軋形成的節(jié)的高度盡可能留剩下來。由本發(fā)明實驗結(jié)果可見，最好以留剩原先的節(jié)的高度40％以上的斷面減小率進行圓加工。
另外，在外徑上新加工出多條螺旋線狀溝槽時，就能補償由圓加工引起的節(jié)高度減少帶來的混凝土附著力的減少。這時，如果新的螺旋線狀溝槽與上述熱軋形成的節(jié)的螺旋方向相同，由于新的螺旋線狀溝槽隱藏在上述節(jié)的底部，使混凝土附著力增加的效果減小，而本發(fā)明通過形成多條與上述熱軋形成的節(jié)的螺旋旋向相反的螺旋線狀溝槽，就使熱軋形成的節(jié)和新形成的螺旋線狀溝槽對混凝土附著力的增加起到相乘效果。而且，通過淬火、退火熱處理還能得到所要求的機械強度。
對異形棒鋼坯料的成分的限定由下面所說的理由決定。即把C定成按重量比是0.1～0.6％的理由是由于在0.1％以下，就不能通過淬火得到所要求的強度，在0.6％以上，就會使韌性降低。而Si是降低高溫松馳的有效成分，把Si的含量定成0.15～2.00％是由于在0.15％以下，不能得到使高溫松馳降低的效果，而在2.00％以上就會使韌性降低。把Mn的含量定成0.6～2.00％是由于要提高淬火性，在0.6％以下則效果不充分，在2.00％以上則會使淬火后留剩下的奧氏體增加。Cr是用來增加淬火性、使退火阻力增大，Cr的含量在0.6％以上，在經(jīng)濟上是不利的，而且對直徑較小的棒鋼，即使不添加Cr也能得到所要求的性質(zhì)。
把本發(fā)明棒鋼的尺寸限定成5～50mm是因為這是作為通?；炷劣酶邚姸犬愋伟翡摰某叽绶秶?。另外，要進行熱處理，使抗拉強度達到930N/mm2以上，屈服極限達到785N/mm2以上，這是由于這樣的熱處理能達到對預(yù)應(yīng)力的棒鋼所要求的強度。
在本發(fā)明的制造方法中，圓加工的方法無論用什么樣的方法都可以，但其中用拉拔模進行的拉拔加工最適于大量生產(chǎn)。尤其是把那種用內(nèi)徑上有多條螺旋狀突起的圓形拉拔模進行的拉拔同時進行圓加工和形成多條螺旋線狀溝槽的加工，對大量生產(chǎn)是相當有利的。此外，通過用高頻感應(yīng)加熱裝置或直接通電裝置連續(xù)地進行淬火、退火等熱處理就能容易地進行性質(zhì)均勻的大量生產(chǎn)。
圖1是本發(fā)明實施例的高附著、高強度異形棒鋼的外觀圖2是本發(fā)明實施例的制造工序圖；圖3是本發(fā)明實施例的熱軋異形棒鋼坯料的斷面圖；圖4是表示本發(fā)明實施例的沒有突起的、沒有拉拔模拉出的溝槽的異形棒鋼的斷面圖；圖5是表示本發(fā)明實施例的用帶突起的拉拔模拉拔的帶溝槽的異形棒鋼的斷面圖；圖6是本發(fā)明實施例的進行混凝土附著強度試驗用的試樣的斷面圖；圖7是表示本發(fā)明實施例的進行混凝土附著強度試驗用的試驗裝置的示意圖；圖8是表示本發(fā)明實施例的進行混凝土附著強度試驗的試驗結(jié)果的圖表；圖9是表示本發(fā)明實施例的在內(nèi)徑上有螺旋狀突起的拉拔模的立體圖；圖10是表示在本發(fā)明中用作坯料的熱軋異形棒鋼的外觀圖；圖11是表示本發(fā)明實施例的高附著、高強度異形棒鋼的頭部滾軋加工形狀的示意圖；圖12是表示本發(fā)明實施例中使用的連續(xù)淬火和退火的裝置示意圖。
下面，具體地說明本發(fā)明的實施例。
本發(fā)明的高附著、高強度異形棒鋼(下面將其簡稱為高強度異形棒鋼)是用圖2所示的工序制造的。即，在坯料工序，選用如圖10所示的卷成螺旋形的熱軋異形棒鋼或線材(下在簡稱為熱軋異形棒鋼)并加以擦刷。接著在下一道脫氧化皮工序中，使其通過多軋輥矯直機等，把表面的氧化皮除去。接著，在拉拔工序，用規(guī)定的圓形拉拔模進行冷拔。然后在淬火工序，用高頻感應(yīng)加熱裝置或直接通電裝置連續(xù)地加熱到淬火溫度，并用水冷進行驟冷淬火。此后，在退火工序，同樣用高頻感應(yīng)加熱裝置或者直接通電裝置連續(xù)地加熱到退火溫度，再進行退火驟冷。然后，在加工工序，把線材卷成線圈狀，把棒材保持成直線狀地按規(guī)定尺寸加工切斷，并進行螺旋加工等；然后經(jīng)檢驗工序，制成成品而輸出。
在本實施例中，把牌號D10的公稱直徑是9.53mm的熱軋異形棒鋼用作坯料，它是符合JIS3112規(guī)定的具有如圖10所示形狀的大約成30度右旋螺旋狀突起節(jié)的棒鋼。表1中列出了這種熱軋異形棒鋼的化學(xué)成分。
表1化學(xué)成分(重量％)
圖3中表示這種棒鋼的斷面形狀。即在圖3中，棒鋼的圓柱部分直徑是8.85～8.90mm、加強肋的高度是0.36～0.38mm、節(jié)的高度是0.58～0.63mm。
用一個內(nèi)徑是9.10mm、在內(nèi)徑上沒有突起的圓形拉拔模、以及另一個如圖9所示的內(nèi)徑是9.20mm、在內(nèi)徑上有六條成18度左旋角的螺旋狀突起22的圓形拉拔模22進行冷拔加工。圖4表示用沒有突起的拉拔模進行拉拔加工后的棒鋼的斷面，圖5表示用有突起的拉拔模進行拉拔加工后的棒鋼的斷面。從與混凝土的附著性考慮，希望把上述的螺旋狀突起的18度螺旋角做得大些，但螺旋角若加大，拉拔加工就困難，因此取18度角。
圖4表示了用沒有突起的拉拔模進行拉拔后的棒鋼的斷面，如圖所示，棒鋼的圓柱部分直徑與坯料一樣，沒有改變，但加強肋12和節(jié)11的頂點變成是平的，加強肋12的高度是0.24～0.28mm，變成是原有高度的63～78％；節(jié)11的高度是0.25～0.30mm，變成是原有高度的40～52％。由此，提高了圓度，改善了螺旋滾軋性能等等。與熱軋異形棒鋼相比，由于使節(jié)的高度降低，因而減少了一些與混凝土的附著力，它的試驗結(jié)果在后面描述。
圖5表示了用內(nèi)徑上有螺旋狀突起的圓形拉拔模進行冷拔加工后的棒鋼斷面。如圖所示，由于與上述的內(nèi)徑是9.10mm的沒有突起的拉拔模相對應(yīng)，帶有突起的拉拔模的內(nèi)徑是9.20mm，因而加強肋12和節(jié)11的尺寸都比上述用沒有突起的拉拔模拉拔的大些，而且又如圖所示，在外徑上形成左旋18度角的寬度是1.3mm、深度是0.4mm的六角螺旋線狀的溝槽13。圖1表示了這種棒鋼的外觀。即，如圖1所示的帶溝槽的拉拔異形棒鋼2，在它的外徑上形成與上述的熱軋異形棒鋼的30度右旋螺旋的節(jié)的旋向相反的左旋18度的螺旋線狀溝槽。借助這螺旋線狀溝槽來補償由拉拔引起的使熱軋異形棒鋼的節(jié)高降低所造成的與混凝土的附著力降低。
上述拉拔加工后的異形棒鋼的與混凝土的附著強度試驗是根據(jù)“日本混凝土工程協(xié)會的方法(草案)”進行的。試樣如圖6所示。圖中，試樣4是把作為試驗材料的異形棒鋼7配置在10cm立方的混凝土立方體5的中心，在它的周圍配置一由直徑為6mm的鋼筋6卷繞成的螺旋管，該螺旋管直徑是8cm節(jié)距是4cm(端部省掉0.5圈，用1.5圈過渡到水平)。此外，也有把混凝土立方體橫向固牢的(把棒鋼水平地設(shè)置)，混凝土的性質(zhì)如下所述。
材料使用期限 28天混凝土護養(yǎng)條件 14～24℃水中養(yǎng)護混凝土強度 0℃、300±30kgf/cm2塌落度 8±2cm試驗是用30噸拉伸試驗機，用圖7所示的方法進行的。圖中，通過球面座42、墊圈43把試樣4放在拉伸試驗機的固定部分的承受臺41的上方，通過44把拉伸力沿箭頭P的方法加到試驗的異形棒鋼7上。并且用度盤式指示器45測定試驗的異形棒鋼7的滑移量，通過放大器4b，由xy記錄儀47記錄滑移量與拉伸力之間的關(guān)系。
圖8和表2表示這種試驗的結(jié)果。圖8中，縱軸表示拉伸力(KN)，橫軸表示滑移量(mm)。曲線A、曲線B、曲線C和曲線D分別表示經(jīng)熱軋的異形棒鋼的、不帶溝槽的拉拔異形棒鋼的、帶溝槽的拉拔異形棒鋼的和作為比較的9.2mm的烏爾波(帶φ10溝槽的拉拔材料、烏爾波是高頻熱鍛公司的注冊商標)的拉伸力和滑移的關(guān)系曲線。表2是從圖8所示的結(jié)果中，取出滑移量是0.05mm；0.1mm；0.25mm；及它們的平均值與最大附著力加以表列的。把這些結(jié)果加以摘要分析，可得到如下的結(jié)論，即，由于把熱軋異形棒鋼拉拔成不帶溝槽，使節(jié)的高度降低，因而最大附著就從36.8KN降低到26.5KN，但比作為比較例的烏爾波的附著力大。與此相對的、拉拔成帶溝槽的異形棒鋼的最大附著力是34.7KN，能得到幾乎與熱軋異形棒鋼相同程度的附著力。因此可以認為由帶溝槽的拉拔所形成的新的螺旋溝槽具有補償由拉拔使熱軋異形棒鋼的節(jié)高減少造成與混凝土的附著力降低的效果。
表2混凝土附著強度試驗結(jié)果
p><p>表2(續(xù))混凝土附著強度試驗結(jié)果
*比較材料烏爾波是高頻熱鍛公司的注冊商標接著，用圖12所示的連續(xù)淬火退火的裝置30對上述經(jīng)過拉拔的異形棒鋼進行熱處理。在圖12中，上述的經(jīng)過拉拔的異形棒鋼的坯料W通過夾送輥31、縱段矯正輥32、橫段矯正輥33、夾送輥34，被連續(xù)地送進，用淬火用的高頻感應(yīng)加熱線圈35加熱到920℃淬火溫度，然后用水冷夾套36驟冷，將棒鋼進行淬火。接著，用退火用的高頻感應(yīng)加熱線圈37加熱到370～380℃的退火溫度之后，由水冷夾套38驟冷，然后由夾送輥39送出。
表3列出了熱處理后的異形棒鋼的機械性質(zhì)。通過熱處理能提高機械強度，如表所示，沒有溝槽的異形棒鋼和帶溝槽的異形棒鋼中的任意一種都能滿足JISG 3109規(guī)格的屈服載荷、拉伸載荷、斷裂伸長、斷面收縮率。
表3熱處理后的機械性質(zhì)(N＝5平均值)
表3(續(xù))熱處理后的機械性質(zhì)(N＝5平均值)<
<p>表3(續(xù))熱處理后的機械性質(zhì)(N＝5平均值)
()內(nèi)是實際應(yīng)力用高頻熱鍛公司制造的RL23型滾軋機對這異形棒鋼成品進行螺旋滾軋試驗。結(jié)果列在表4里。能得到這樣的結(jié)果，即，沒有溝槽的異形棒鋼和帶溝槽的異形棒鋼中的任意一個都能滿足JISB 0221的規(guī)格值。用熱軋異形棒鋼坯材，由于圓度不好，不能進行螺旋滾軋，而用本實施例的成品，則能進行螺旋滾軋而不會有什么問題。
表4螺紋軋制試驗結(jié)果(高頻熱鍛(股份有限公司)制的滾軋機RL23
表4(續(xù))螺紋軋制試驗結(jié)果(高頻熱鍛(股份有限公司)制的滾軋機RL23
烏爾波是高頻熱鍛(股份有限公司)的注冊商標接著，用高頻熱鍛公司制造的FP11型滾軋機把這異形棒鋼的頭部滾軋成如11所示的形狀，然后進行拉伸試驗。試驗的結(jié)果列在表5里。表5表示任意一個棒鋼都具有規(guī)定的拉伸強度，全部在母材處發(fā)生正常的斷裂。因此顯示了頭部成型加工也能在通常的條件下進行。
表5頭部滾軋試驗結(jié)果(高頻熱鍛公司制造的滾軋機FP11)
*烏爾波是高頻熱鍛公司的注冊商標在本實施例里是用JISG 3112的規(guī)格D10的異形棒鋼來說明的，當然也能用這個規(guī)格的D6～51的。
如上所述，由于本發(fā)明通過拉拔加工把圓度差的熱軋異形棒鋼的節(jié)和加強肋毀掉，從而使圓度提高，因而改善了原有的熱軋材料因圓度差，不進行螺旋下切削加工就不能進行滾軋加工的缺點，使?jié)L軋加工容易進行；而且，由于在進行十字交叉線的焊接時，電極的接觸較良好，因而使焊接容易進行，這樣，改善了在現(xiàn)場的處理性能，提高了工作效率。此外，還改善了在用原有的熱軋材料從卷材加工成直的線材時，用矯正輥進行矯正的難度，使其能被容易地處理。
最好把原先熱軋材料的節(jié)的螺旋狀突起的高度留下40％以上，這樣還能得到比以前廣泛使用的烏爾波材料更好的附著力，通過在外徑上形成多條與上述節(jié)的螺旋旋向相反的螺旋線狀溝槽，能更進一步地提高它的混凝土附著力。
如果把坯料的成分限定成按重量比含有C0.1～0.6％、Si0.15～2.0％、Mn0.6～2.0％、Cr0.6％以下，其余部分由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，就容易得到規(guī)格值的強度；由于提高了耐松馳值，因而提高了高強度異形棒鋼的使用安全性能。
由于用本發(fā)明的制造方法在進行圓的加工時能任意地設(shè)定熱軋材料上的節(jié)的高度的剩余量，因而能得到混凝土附著性良好的高強度異形棒鋼。此外，由于使用在內(nèi)徑上具有多條與原先熱軋材料的節(jié)的螺旋旋向相反的螺旋狀突起的圓形拉拔模進行拉拔，因而能形成多條與原先節(jié)的螺旋旋向相反的具有任意寬度、深度的螺旋線狀溝槽，也就能得到混凝土附著性更好的高強度異形棒鋼。而且，通過用高頻感應(yīng)加熱裝置或直接通電裝置連續(xù)地進行熱處理，就能相當經(jīng)濟地大量生產(chǎn)耐松弛值和強度均相當高的、性質(zhì)均勻的高強度異形棒鋼。
權(quán)利要求
1.一種高附著、高強度的異形棒鋼，其特征在于它是把用熱軋制成的在外徑上具有螺旋狀突起的帶節(jié)的軋制加工的混凝土用的異形棒鋼或線材作為坯料，用上述的熱軋成節(jié)的斷面減小率進行圓加工之后，經(jīng)過淬火、退火熱處理。
2.如上述權(quán)利要求1所述的高附著、高強度的異形棒鋼，其特征在于它是在進行上述的圓加工時，形成多條與上述熱軋成的螺旋狀突起的節(jié)的螺旋旋向相反的螺旋線狀溝槽的。
3.如上述權(quán)利要求1或2所述的高附著、高強度的異形棒鋼，其特征在于它是含有按重量比，C0.1～0.6％、Si0.15～2.00％、Mn0.6～2.0％、Cr0.6％以下、其余部分由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的直徑為5～50mm的棒鋼或線材；而且經(jīng)過熱處理，使它的抗拉強度達到930N/mm2以上，屈服極限為785N/mm2以上。
4.一種制造如權(quán)利要求1或權(quán)利要求3所述的高附著、高強度異形棒鋼的方法，其特征在于它是把用熱軋制成的、在外徑上具有螺旋狀突起的經(jīng)過節(jié)狀軋制加工的、混凝土用的異形棒鋼或線材作為坯料，用上述的熱軋成節(jié)的斷面減小率進行拉拔之后，一邊把上述的棒鋼或線材連續(xù)地送進，一邊用高頻感應(yīng)加熱裝置或直接通電裝置把整個斷面快速加熱到淬火溫度后，使其驟冷地進行淬火，此后，又用高頻感應(yīng)加熱裝置或直接通電裝置快速加熱到退火溫度后，使其驟冷地進行退火。
5.一種制造如權(quán)利要求2或3所述的高附著、高強度異形棒鋼的方法，其特征在于它是在進行上述的拉拔加工時，使用在內(nèi)徑上具有多條與上述節(jié)的螺旋旋向相反的螺旋狀突起的圓形拉拔模，用上述熱軋成節(jié)的斷面減小率進行拉拔之后，進行上述熱處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種供混凝土用的鋼筋、尤其是作為預(yù)應(yīng)力混凝土制件用的鋼筋、是經(jīng)過滾軋螺旋加工或者十字交叉線焊接等才被使用的、具有與混凝土附著強度的高強度異形棒鋼。它是把由熱軋制成的在外徑上具有螺旋狀突起的節(jié)狀軋制加工過的混凝土用的異形棒鋼或線材作為坯料，用上述軋制成節(jié)的斷面減小率進行圓加工，形成多條與上述熱軋成的螺旋狀突起的節(jié)的螺旋旋向相反的螺旋線狀溝槽之后，進行淬火、退火等熱處理。
文檔編號B21B1/16GK1118811SQ9411512
公開日1996年3月20日 申請日期1994年9月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月2日
發(fā)明者村山行雄, 山下英治 申請人:高周波熱煉株式會社