專利名稱：用作箍筋的鋼筋的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼筋的生產(chǎn)方法，特別涉及一種用作箍筋的鋼筋的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
箍筋是在建筑和橋梁工程中用量巨大的一種鋼鐵產(chǎn)品，由鋼筋經(jīng)彎曲而成，末端 一般為彎鉤或焊接。將高強(qiáng)鋼筋用作箍筋，可對混凝土起到有效的約束作用，改善混凝土的 脆性，提高其強(qiáng)度和延性，從而改善結(jié)構(gòu)的抗震性能，同時(shí)，還能提高鋼筋混凝土構(gòu)件的受 剪承載力。此外，一些橋梁工程中曾出現(xiàn)由于箍筋強(qiáng)度不夠而增加箍筋數(shù)量，致使箍筋間距 過密，沙石無法進(jìn)入的現(xiàn)象，而高強(qiáng)度箍筋可解決此問題，同時(shí)節(jié)約鋼材用量。約束箍筋要求鋼筋具有較高的強(qiáng)度，一般在SOOMPa以上，同時(shí)具有較高的塑性以 滿足使用中的冷彎操作。直接經(jīng)過熱軋生產(chǎn)的棒線材強(qiáng)度不超過600MPa，因此必須通過深 加工生產(chǎn)高強(qiáng)度箍筋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用作箍筋的鋼筋的生產(chǎn)方法。根據(jù)本發(fā)明的用作箍筋的鋼筋的生產(chǎn)方法包括以下步驟準(zhǔn)備原料鋼筋，原料 鋼筋是熱軋鋼筋并包含0. IOwt % 0. 40wt%的碳、不多于2. Owt %的硅和0. 25wt % 2. OOwt^的錳，以及鐵和不可避免的雜質(zhì)；將原料鋼筋升溫至750°C 850°C，并保溫2秒 5秒，然后進(jìn)行快速冷卻，使原料鋼筋的溫度在2秒內(nèi)降至300°C以下；將原料鋼筋升溫至 350°C 600°C，并保溫2秒至1分鐘，然后使原料鋼筋的溫度在10秒內(nèi)降至100°C以下，從 而得到用作箍筋的鋼筋。根據(jù)本發(fā)明的一方面，原料鋼筋還包含Nb、Ti、V和B等中的至少一種元素。根據(jù)本發(fā)明的一方面，準(zhǔn)備的原料鋼筋具有光圓的形狀，該生產(chǎn)方法還包括在開 始將原料鋼筋升溫至750°C 850°C之前，對準(zhǔn)備的原料鋼筋進(jìn)行拉拔或滾軋，以形成螺旋 槽、螺旋肋、刻痕中的至少一種形狀。根據(jù)本發(fā)明的一方面，準(zhǔn)備的原料鋼筋具有帶肋的形 狀。根據(jù)本發(fā)明的一方面，使用電磁感應(yīng)的方式以大于50°C /s的平均加熱速度將原 料鋼筋升溫至750V 850°C并保溫2秒 5秒。根據(jù)本發(fā)明的一方面，使用電磁感應(yīng)的方式以大于50°C /s的平均加熱速度將原 料鋼筋升溫至350°C 600°C并保溫2秒至1分鐘。根據(jù)本發(fā)明的一方面，在準(zhǔn)備的原料鋼筋的截面直徑為5mm IOmm的情況下，平 均加熱速度大于100°c /S。根據(jù)本發(fā)明的一方面，在準(zhǔn)備的原料鋼筋的截面直徑大于IOmm 且不超過16mm的情況下，平均加熱速度大于50°C /s。根據(jù)本發(fā)明的一方面，快速冷卻的步驟包括以水冷或油冷的方式快速冷卻。根據(jù)本發(fā)明的一方面，使原料鋼筋的溫度在10秒內(nèi)降至100°C以下的步驟包括使 用水冷、油冷或風(fēng)冷的方式進(jìn)行冷卻。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，使原料鋼筋的溫度在2秒內(nèi)降至300°C以下之后，緊接著將 原料鋼筋升溫至350°C 600°C。根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法所生產(chǎn)的鋼筋可具有5mm 16mm的截面直徑，并可具有以 下特性中的至少一種特性屈服強(qiáng)度為800ΜΙ^ 1200MPa，斷后伸長率A不小于12. 0%，最 大力下伸長率Agt不小于4.0%，彎心直徑為鋼筋直徑3倍時(shí)彎曲180°表面無裂紋。


通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，本發(fā)明的上述和其他目的和特點(diǎn)將會(huì)變得更加清 楚，其中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例的方法生產(chǎn)的鋼筋的金相組織的照片；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明另一示例的方法生產(chǎn)的鋼筋的金相組織的照片。
具體實(shí)施例方式在根據(jù)本發(fā)明的用作箍筋的鋼筋的生產(chǎn)方法中，首先，準(zhǔn)備原料鋼筋，原料鋼筋 是熱軋鋼筋(例如，熱軋盤條)。該原料鋼筋可包含0. 10wt% 0.40wt%的碳、不多于 2. 0wt%的硅和0. 25wt% 2. 00wt%的錳，以及鐵和不可避免的雜質(zhì)。如果需要的話，該原 料鋼筋還可以包含Nb、Ti、V和B等中的至少一種元素。在一個(gè)實(shí)施例中，該原料鋼筋可以 具有帶肋的形狀或光圓的形狀。在另一實(shí)施例中，可以對具有光圓形狀的原料鋼筋進(jìn)行拉 拔或滾軋，以形成螺旋槽、螺旋肋、刻痕等表面形狀中的至少一種形狀。然后，對原料鋼筋進(jìn)行熱處理。熱處理過程包括順次進(jìn)行的亞溫淬火和回火。在亞溫淬火過程中，可將鋼筋升溫至750°C 850°C，保溫2秒 5秒，然后進(jìn)行快 速冷卻，使鋼筋的溫度在2秒內(nèi)降至300°C以下。在將鋼筋升溫至750°C 850°C并保溫的過程中，鋼筋的鋼組織處于鐵素體和奧 氏體的兩相區(qū)，即發(fā)生部分奧氏體化。如果鋼筋淬火加熱的保溫溫度低于750°C，奧氏體化 程度會(huì)偏小，甚至未能進(jìn)入兩相區(qū)從而未發(fā)生奧氏體化，鋼筋強(qiáng)度無法提高。如果鋼筋淬火 加熱的保溫溫度高于850°C，則鋼筋可能完全奧氏體化，未能保留一定比例的鐵素體，延性 偏低。優(yōu)選地，亞溫淬火的保溫溫度為750°C 800°C，這低于普通淬火加熱溫度(多數(shù)高 于900°C )。因此本發(fā)明的亞溫淬火過程可顯著降低能耗。亞溫淬火的加熱過程可以采用電磁感應(yīng)的方式，平均加熱速度可大于50°C /S。具 體地講，對于Φ 5mm IOmm的鋼筋，平均加熱速度可大于100°C /s ；對于Φ大于IOmm且不 超過16mm的鋼筋，平均加熱速度可大于50°C /s。然而，亞溫淬火的加熱過程的加熱速度不 限于此，例如，在使用其他加熱方式的情況下，平均加熱速度可不超過50°C /s。電磁感應(yīng)加 熱在800°C 900°C的提溫區(qū)加熱效率較低，能耗較大，如上所述亞溫淬火的加熱溫度優(yōu)選 地為750V 800°C，因此本發(fā)明的亞溫淬火過程可顯著降低能耗。由于感應(yīng)加熱的“集膚效應(yīng)”和快速加熱的雙重作用，鋼筋在淬火加熱中表面溫度 明顯高于心部的溫度，所以如果鋼筋亞溫淬火加熱的保溫時(shí)間少于2秒，則鋼筋邊部和心 部不能充分均熱，加之目標(biāo)加熱溫度處于兩相區(qū)，溫度偏低的心部極易未奧氏體化。如果鋼 筋亞溫淬火加熱的保溫時(shí)間多于5秒，則晶粒容易長大，對鋼筋的綜合力學(xué)性能不利。亞溫淬火的冷卻過程可以采用水冷或油冷的方式。在使鋼筋的溫度在2秒內(nèi)降至300°C以下的過程中或之后，鋼筋的鋼組織由奧氏體和鐵素體變成馬氏體和鐵素體。在回火中，可將鋼筋升溫至350°C 600°C，保溫2秒至1分鐘，然后使鋼筋的溫度 在10秒內(nèi)降至100°C以下。經(jīng)歷了回火的鋼筋的組織為回火索氏體和鐵素體，其中，鐵素體中有相當(dāng)一部分 是從原料熱軋鋼筋保留下來的。如果回火溫度低于350°C，淬火應(yīng)力的消除和碳化物的析出 均不充分，組織不穩(wěn)定；如果回火溫度高于600°C，原本細(xì)粒狀的滲碳體將迅速聚集長大， 粗化的組織對鋼筋的綜合力學(xué)性能不利。如果回火過程的保溫時(shí)間少于2秒，則時(shí)間太短， 組織來不及轉(zhuǎn)化；如果回火過程的保溫時(shí)間超過1分鐘，則在連續(xù)熱處理生產(chǎn)線上難以實(shí) 現(xiàn)，因?yàn)樵谝欢ǖ倪\(yùn)行速度下，較長的回火保溫時(shí)間要求生產(chǎn)線配備很長的保溫爐，這在鋼 筋生產(chǎn)中是不切合實(shí)際的?；鼗鸬募訜徇^程可以采用電磁感應(yīng)的方式，平均加熱速度可大于50°C /S。具體地 講，對于Φ 5mm IOmm的原料鋼筋，平均加熱速度可大于100°C /s ；對于Φ大于IOmm且不 超過16mm的原料鋼筋，平均加熱速度可大于50°C /s。然而，回火的加熱過程的加熱速度不 限于此，例如，在使用其他加熱方式的情況下，平均加熱速度可不超過50°C /s?；鼗鸬睦鋮s過程可以采用水冷、油冷或風(fēng)冷的方式。原料鋼筋的組織經(jīng)亞溫淬火的冷卻過程由奧氏體和鐵素體變?yōu)轳R氏體和鐵素體， 然后經(jīng)過回火變成回火索氏體和鐵素體，其中，回火索氏體具有很高的強(qiáng)度指標(biāo)，抗拉強(qiáng)度 可達(dá)1400MPa以上，同時(shí)延塑性優(yōu)于馬氏體。因此，經(jīng)歷了亞溫淬火和回火過程的鋼筋可以 具有提高了的強(qiáng)度。經(jīng)歷了以上亞溫淬火和回火的原料鋼筋中保留了一定比例的鐵素體， 提高了鋼筋的塑性，反映在性能參數(shù)上即為延伸率和彎曲性能的提高，滿足了箍筋施工中 的彎鉤操作的要求。例如，公稱直徑為5mm 16mm的經(jīng)歷了上述熱處理的熱軋鋼筋具有以 下特性中的至少一種屈服強(qiáng)度等級(jí)為800MPa 1200MPa，斷后伸長率A不小于12. 0 %，最 大力下伸長率Agt不小于4.0%，彎心直徑為鋼筋直徑3倍時(shí)彎曲180°表面無裂紋，因此可 用作箍筋用鋼筋。經(jīng)歷了以上亞溫淬火和回火的原料鋼筋的性能大大改善，可以作為箍筋 用鋼筋使用。在根據(jù)本發(fā)明的用作箍筋的鋼筋的生產(chǎn)方法的一個(gè)實(shí)施例中，亞溫淬火和回火連 續(xù)地、不間斷地進(jìn)行，也就是說，亞溫淬火之后緊接著進(jìn)行回火處理。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，可以使原料鋼筋經(jīng)過用于執(zhí)行上述亞溫淬火和回火過程的熱 處理機(jī)組。對于成品為成盤供貨的箍筋用鋼筋，原料鋼筋之間可通過焊接連接在一起，使其 經(jīng)過用于執(zhí)行上述亞溫淬火和回火過程的熱處理機(jī)組，然后將焊接頭從成品盤中切除。在下文中結(jié)合示例和對比例對根據(jù)本發(fā)明的用作箍筋的鋼筋的生產(chǎn)方法進(jìn)行詳 細(xì)描述。示例1 準(zhǔn)備光圓的熱軋盤條，該盤條包含0.C、0.Si、l. llwt%&Mn， 其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。對該盤條進(jìn)行拉拔，以形成螺旋槽外形。然后，用感應(yīng)加熱 爐將該盤條在3秒內(nèi)由室溫加熱至780°C，保溫2秒，然后用水冷卻使得溫度在2秒內(nèi)降至 3000C以下。然后，用感應(yīng)加熱爐將盤條加熱至550°C，保溫5秒，然后用水冷卻至室溫，從而 得到成品用鋼筋。該成品鋼筋的公稱直徑為5. Omm,屈服強(qiáng)度為1090MPa，抗拉強(qiáng)度為1195MPa，斷后伸長率A為16. 0%，最大力下伸長率Agt為5. 0 %，彎心直徑為鋼筋直徑3倍時(shí)彎曲180° 表面無裂紋。該成品鋼筋的金相組織如圖1所示，為回火索氏體和鐵素體。示例 2 準(zhǔn)備熱軋帶肋鋼筋盤條，該盤條包含0. 23wt %的C、0. 62wt %的Si、1. 40wt %的 Mn，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。該盤條未經(jīng)過拉拔，直接以帶肋形狀進(jìn)入熱處理區(qū)。用感 應(yīng)加熱爐將該盤條在3秒內(nèi)由室溫加熱至810°C，保溫5秒，然后用水冷卻使得溫度在2秒 內(nèi)降至300°C以下。然后，用感應(yīng)加熱爐將盤條加熱至520°C，保溫10秒，然后用水冷卻至 室溫，從而得到成品用鋼筋。該成品鋼筋的公稱直徑為10. Omm,屈服強(qiáng)度為975MPa，抗拉強(qiáng)度為1070MPa，斷后 伸長率A為17. 0%，最大力下伸長率Agt為5. 5 %，彎心直徑為鋼筋直徑3倍時(shí)彎曲180° 表面無裂紋。該成品鋼筋的金相組織如圖2所示，為回火索氏體和鐵素體。示例 3 準(zhǔn)備熱軋帶肋鋼筋盤條，該盤條包含0. 23wt %的C、0. 62wt %的Si、1. 40wt %的 Mn，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。該盤條未經(jīng)過拉拔，直接以帶肋形狀進(jìn)入熱處理區(qū)。用感 應(yīng)加熱爐將該盤條在3秒內(nèi)由室溫加熱至810°C，保溫5秒，然后用水冷卻使得溫度在2秒 內(nèi)降至300°C以下。然后，用感應(yīng)加熱爐將盤條加熱至520°C，保溫60秒，然后用水冷卻至 室溫，從而得到成品用鋼筋。該成品鋼筋的公稱直徑為10. Omm,屈服強(qiáng)度為950MPa，抗拉強(qiáng)度為1055MPa，斷后 伸長率A為17. 5%，最大力下伸長率Agt為5. 5 %，彎心直徑為鋼筋直徑3倍時(shí)彎曲180° 表面無裂紋。與示例2相比，示例3中的回火保溫時(shí)間適當(dāng)延長，使強(qiáng)度略微下降，延性略 微提高。對比例1 準(zhǔn)備熱軋帶肋鋼筋盤條，該盤條包含0. 23wt %的C、0. 62wt %的Si、1. 40wt %的 Mn，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。該盤條未經(jīng)過拉拔，直接以帶肋形狀進(jìn)入熱處理區(qū)。用感 應(yīng)加熱爐將該盤條在3秒內(nèi)由室溫加熱至810°C，保溫30秒，然后用水冷卻使得溫度在2秒 內(nèi)降至300°C以下。然后，用感應(yīng)加熱爐將盤條加熱至520°C，保溫90秒，然后用水冷卻至 室溫，從而得到成品用鋼筋。該成品鋼筋的公稱直徑為10. Omm,屈服強(qiáng)度為925MPa，抗拉強(qiáng)度為1030MPa，斷后 伸長率A為17. 0%，最大力下伸長率Agt為5. 5 %，彎心直徑為鋼筋直徑3倍時(shí)彎曲180° 表面無裂紋。與示例2和示例3相比，對比例1中的亞溫淬火保溫時(shí)間和回火保溫時(shí)間過 長，導(dǎo)致強(qiáng)度指標(biāo)下降。示例 4 準(zhǔn)備熱軋帶肋鋼筋盤條，該盤條包含0. 17襯％的(、1. 12襯％的Si、0.85wt%& Mn，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。該盤條未經(jīng)過拉拔，直接以帶肋形狀進(jìn)入熱處理區(qū)。用感 應(yīng)加熱爐將該盤條在3秒內(nèi)由室溫加熱至850°C，保溫3秒，然后用水冷卻使得溫度在2秒 內(nèi)降至300°C以下。然后，用感應(yīng)加熱爐將盤條加熱至350°C，保溫10秒，然后用水冷卻至 室溫，從而得到成品用鋼筋。該成品鋼筋的公稱直徑為8. Omm,屈服強(qiáng)度為855MPa，抗拉強(qiáng)度為950MPa，斷后伸 長率A為13.5%，最大力下伸長率Agt為4.0%，彎心直徑為鋼筋直徑3倍時(shí)彎曲180°表面無裂紋。示例 5 準(zhǔn)備光圓的熱軋盤條，該盤條包含0.C、0.Si、l. 35wt%&Mn， 其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。對該盤條進(jìn)行拉拔，以形成螺旋槽外形。然后，用感應(yīng)加熱 爐將該盤條在3秒內(nèi)由室溫加熱至750°C，保溫3秒，然后用水冷卻使得溫度在2秒內(nèi)降至 300°C以下。然后，用感應(yīng)加熱爐將盤條加熱至450°C，保溫10秒，然后用水冷卻至室溫，從 而得到成品用鋼筋。該成品鋼筋的公稱直徑為11. Omm,屈服強(qiáng)度為905MPa，抗拉強(qiáng)度為965MPa，斷后 伸長率A為15. 5 %，最大力下伸長率Agt為5. 0 %，彎心直徑為鋼筋直徑3倍時(shí)彎曲180° 表面無裂紋。示例 6:準(zhǔn)備光圓的熱軋盤條，該盤條包含0.C、0.Si、l. 35wt%&Mn， 其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。對該盤條進(jìn)行拉拔，以形成螺旋槽外形。然后，用感應(yīng)加熱 爐將該盤條在3秒內(nèi)由室溫加熱至780°C，保溫3秒，然后用水冷卻使得溫度在2秒內(nèi)降至 3000C以下。然后，用感應(yīng)加熱爐將盤條加熱至600°C，保溫2秒，然后用水冷卻至室溫，從而 得到成品用鋼筋。該成品鋼筋的公稱直徑為11. Omm,屈服強(qiáng)度為935MPa，抗拉強(qiáng)度為995MPa，斷后 伸長率A為15. 0 %，最大力下伸長率Agt為4. 5 %，彎心直徑為鋼筋直徑3倍時(shí)彎曲180° 表面無裂紋。
權(quán)利要求
1.一種用作箍筋的鋼筋的生產(chǎn)方法，包括依次進(jìn)行的以下步驟準(zhǔn)備原料鋼筋，原料鋼筋是熱軋鋼筋并包含0. IOwt % 0. 40wt%的碳、不多于 2. Owt%的硅和0. 25wt% 2. OOwt%的錳，以及鐵和不可避免的雜質(zhì)；將原料鋼筋升溫至750°C 850°C，并保溫2秒 5秒，然后進(jìn)行快速冷卻，使原料鋼筋 的溫度在2秒內(nèi)降至300°C以下；將原料鋼筋升溫至350°C 600°C，并保溫2秒至1分鐘，然后使原料鋼筋的溫度在10 秒內(nèi)降至100°C以下，從而得到用作箍筋的鋼筋。
2.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其中，原料鋼筋還包含Nb、Ti、V和B中的至少一種 元素。
3.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其中，準(zhǔn)備的原料鋼筋具有光圓的形狀，所述生產(chǎn)方 法還包括在開始將原料鋼筋升溫至750V 850°C之前，對準(zhǔn)備的原料鋼筋進(jìn)行拉拔或滾軋，以 形成螺旋槽、螺旋肋、刻痕中的至少一種形狀。
4.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其中，準(zhǔn)備的原料鋼筋具有帶肋的形狀。
5.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其中，使用電磁感應(yīng)的方式以大于50°C/s的平均加 熱速度將原料鋼筋升溫至750V 850°C并保溫2秒 5秒。
6.如權(quán)利要求5所述的生產(chǎn)方法，其中，準(zhǔn)備的原料鋼筋的截面直徑為5mm 10mm，所 述平均加熱速度大于100°C /s。
7.如權(quán)利要求5所述的生產(chǎn)方法，其中，準(zhǔn)備的原料鋼筋的截面直徑大于IOmm且不超 過 16mm0
8.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其中，所述快速冷卻的步驟包括以水冷或油冷的方 式快速冷卻。
9.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其中，使用電磁感應(yīng)的方式以大于50°C/s的平均加 熱速度將原料鋼筋升溫至350°C 600°C。
10.如權(quán)利要求9所述的生產(chǎn)方法，其中，準(zhǔn)備的原料鋼筋的截面直徑為5mm 10mm， 所述平均加熱速度大于100°C /S。
11.如權(quán)利要求9所述的生產(chǎn)方法，其中，準(zhǔn)備的原料鋼筋的截面直徑大于IOmm且不超 過 16mm0
12.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其中，使原料鋼筋的溫度在10秒內(nèi)降至100°C以下 的步驟包括使用水冷、油冷或風(fēng)冷的方式進(jìn)行冷卻。
13.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其中，使原料鋼筋的溫度在2秒內(nèi)降至300°C以下 之后，緊接著將原料鋼筋升溫至350°C 600°C。
14.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其中，所述用作箍筋的鋼筋具有5mm 16mm的截面 直徑，并具有以下特性中的至少一種特性屈服強(qiáng)度為800MPa 1200MPa，斷后伸長率A不 小于12.0%，最大力下伸長率Agt不小于4.0%，彎心直徑為鋼筋直徑3倍時(shí)彎曲180°表 面無裂紋。
15.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其中，將原料鋼筋升溫至750°C 850°C的步驟包括 將原料鋼筋升溫至750V 800°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用作箍筋的鋼筋的生產(chǎn)方法，該生產(chǎn)方法包括以下步驟準(zhǔn)備原料鋼筋，原料鋼筋是熱軋鋼筋并包含0.10wt％～0.40wt％的碳、不多于2.0wt％的硅和0.25wt％～2.00wt％的錳，以及鐵和不可避免的雜質(zhì)；將原料鋼筋升溫至750℃～850℃，并保溫2秒～5秒，然后進(jìn)行快速冷卻，使原料鋼筋的溫度在2秒內(nèi)降至300℃以下；將原料鋼筋升溫至350℃～600℃，并保溫2秒至1分鐘，然后使原料鋼筋的溫度在10秒內(nèi)降至100℃以下，從而得到用作箍筋的鋼筋。
文檔編號(hào)C22C38/04GK102121082SQ20111003410
公開日2011年7月13日 申請日期2011年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月31日
發(fā)明者孫本榮, 楊聚星, 林雙平, 范玫光, 鄧少奎, 陳巧飛 申請人:中國鋼研科技集團(tuán)有限公司, 新冶高科技集團(tuán)有限公司