一種抗震耐火型預應力鋼棒的制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抗震耐火型預應力鋼棒的制造工藝，控制鋼坯料中：硅：<0.40%，Mn:0.60-1.20%，Cr：0.36-0.60%，Mo：0.18-0.20%，V<0.08%，Nb：0.08-0.12%，采用兩階段控軋工藝與擴氫熱處理，利用固溶Nb和析出Nb抑制奧氏體再結(jié)晶的機制，獲得薄餅狀奧氏體，有助于細化鐵素體和貝氏體組織；本發(fā)明所設計的一種抗震耐火型預應力鋼棒的制造工藝，能夠降低合金使用成本，使得預應力鋼棒具有高強度、高韌性及智能耐火性能。
【專利說明】一種抗震耐火型預應力鋼棒的制造工藝

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種抗震耐火型預應力鋼棒的制造工藝。

【背景技術】
[0002]現(xiàn)有技術中，剛才原料成分中碳和氮元素的原子活性較低，各原子形成的氣團不能與位錯形成強烈的相互作用，外界無需提供較大的應力就能開動位錯，從而使性能很不穩(wěn)定，同時鋼棒鍛坯中氫含量在2.0ppm以上，鋼棒鍛坯容易產(chǎn)生裂紋從而誘發(fā)氫致裂紋及氫致延遲滯后裂紋。
[0003]高層、大跨度、安全性高、節(jié)約環(huán)保是現(xiàn)代大型建筑的發(fā)展趨勢，鋼結(jié)構(gòu)重量輕、施工快、空間大、舒適美觀、抗震性好、可循環(huán)利用，在高層建筑和大型公共場所建筑中應用越來越多，但是普通建筑用鋼的耐火性能很差，隨著溫度的上升，其屈服強度下降較快，特別是在350°C以上高溫時陡降，不具備承重能力，因此必須噴涂很厚的耐火涂層對鋼結(jié)構(gòu)進行保護，噴涂耐火涂層使鋼結(jié)構(gòu)建筑成本成倍增加，且延長工期，噴涂作業(yè)的飛濺還造成環(huán)境污染，減少使用或不使用耐火涂層成為開發(fā)耐火鋼的驅(qū)動力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是為了提供一種抗震耐火型預應力鋼棒的制造工藝，該工藝能夠降低合金使用成本，使得預應力鋼棒具有高強度、高韌性及智能耐火性能。
[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明設計了一種抗震耐火型預應力鋼棒的制造工藝，包括如下步驟:
步驟(I):選取鋼坯料，所述鋼坯料的組分含量包括以下質(zhì)量百分比的各組分:c:0.04-0.08%, Si:0.00-0.40%, Mn:0.60-1.20%, P:<0.02%, S:<0.01%, Cr:0.36-0.60%、Mo:0.18-0.20%, Nb:0.08-0.12%、V:0.00-0.80%, T1:0.015-0.020%、B:0.0000-0.0030%、Al:0.01-0.06%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
硅:本發(fā)明鋼的硅含量范圍為〈0.40%有效防止了過量的Si對于鋼的韌性及焊接性能的惡化；
錳:本發(fā)明鋼Mn含量范圍為:0.60-1.20%，不僅擴大了微合金碳氮化物在奧氏體中的固溶度積，避免過多的微合金碳氮化物在軋制過程中形變誘導析出，同時防止在鑄坯中的偏析傾向增加而對焊接性能造成的不利；
鉻:本發(fā)明中Cr含量控制在0.36-0.60%不僅提高鋼的淬透性、耐大氣腐蝕性能及耐火性，同時防止較高的Cr將降低焊接性能；
鑰:本發(fā)明中Mo的含量精確控制，范圍為0.18-0.20%,除了顯著提高鋼的淬透性，抑制P、S等雜質(zhì)元素在晶界的偏聚而降低回火脆性外，在耐火鋼中主要是起到高溫固溶強化和析出強化作用；Mo含量低于0.15%時，上述作用效果不明顯，超過0.20wt.%時，成本較高。
[0006]釩:本發(fā)明中V的含量不超過0.08%,由于V具有較低的全固溶溫度，均熱時基本全部固溶，軋制過程中固溶的V能有效提高淬透性和提高再結(jié)晶溫度，具有與Nb類似的著火智能析出作用，作為MC相的形成元素輔助添加
本發(fā)明Nb含量應控制在0.08-0.12%，并通過在熱軋后較快的冷速配合下，Nb的析出被抑制，以至于屈服強度不會過高，對室溫下較低的屈強比有利，但未析出的Nb將在返紅過程中會從鐵素體和貝氏體中單獨析出，或與V、Mo復合析出，形成納米第二相，彌補鋼在高溫下因基體軟化而造成的強度降低，提高高溫強度；
步驟(2):加熱爐加熱所述鋼坯料至1200-1250°C，時間為1_5小時，鋼內(nèi)部獲得細小均勻的原始奧氏體組織，隨后采用兩階段軋制工藝處理所述鋼坯料，得到預定尺寸的預應力鋼棒鍛坯；
步驟(3):對所述預應力鋼棒鍛坯進行擴氫熱處理；
步驟(4):對預應力鋼棒鍛坯進行粗加工，除去其表面的黑皮，依次對其進行水冷淬火與空冷淬火；利用水冷/空冷工藝進行調(diào)質(zhì)熱處理，能夠最大限度地防止了鍛件的淬火開裂和內(nèi)裂，同時也獲得均勻細小淬火，降低淬火溫度可有效地防止鋼棒鍛坯淬裂傾向；
步驟(5):截取預定長度淬火處理后的預應力鋼棒鍛坯，并在預應力鋼棒鍛坯兩端開設預定長度的螺紋，在上述鋼棒鍛坯位于兩端螺紋之間部分的外表面涂覆聚乙烯防腐涂層，并進行干燥處理，重復上述涂覆/干燥處理過程1-3次；
步驟(6):在前述聚乙烯防腐涂層外套設聚乙烯熱縮套，并使其加熱收緊，重復上述套設/加熱收緊過程2-4次，即得到預應力鋼棒。
[0007]本發(fā)明的限定技術方案為:
進一步的，前述的抗震耐火型預應力鋼棒的制造工藝，所述鋼坯料的組分含量包括以下質(zhì)量百分比的各組分:c:0.08%, Si:0.40%, Mn:1.20%, P:<0.02%, S:<0.01%, Cr:0.60%、Mo:0.20%, Nb:0.12%、V:0.80%, T1:0.020%、B:0.0030%、Al:0.06%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
[0008]前述的抗震耐火型預應力鋼棒的制造工藝,所述鋼還料的組分含量包括以下質(zhì)量百分比的各組分:C:0.6%, Si:0.2%, Mn:0.8%, P:<0.02%, S:<0.01%, Cr:0.40%、Mo:0.18%,Nb:0.10%、V:0.60%, T1:0.018%、B:0.0020%、Al:0.04%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
[0009]前述的抗震耐火型預應力鋼棒的制造工藝，所述兩階段軋制工藝具體為:粗軋軋制3-5道次，鋼內(nèi)部通過反復再結(jié)晶細化奧氏體；粗軋終軋溫度為1050-1100°C，精軋軋制5-10道次，精軋開軋溫度880-980°C，終軋溫度為860_910°C，軋后獲得薄餅狀奧氏體組織；軋后經(jīng)層流冷卻，冷速15-25°C /s，終冷返紅溫度350-550°C，最后空冷至室溫；
采用兩階段控軋工藝，在粗軋階段，適當降低粗軋溫度、提高道次壓下量3-5道次，實施再結(jié)晶控軋，通過反復再結(jié)晶細化奧氏體；精軋階段在奧氏體未再結(jié)晶溫度(Tnr)以下變形，利用固溶Nb和析出Nb抑制奧氏體再結(jié)晶的機制，獲得薄餅狀奧氏體，有助于細化鐵素體和貝氏體組織。
[0010]前述的抗震耐火型預應力鋼棒的制造工藝，步驟(3)中擴氫熱處理具體包括:將預應力鋼棒鍛坯進爐加熱至880±10°C并保溫360分鐘，空冷至300±10°C保溫180分鐘，然后再加熱至600±15°C保溫650分鐘，爐冷至360±20°C出爐空冷；
擴氫熱處理，保證鋼棒鍛坯氫含量在2.0ppm以下的前提下，進一步降低氫的含量，防止鋼棒鍛坯產(chǎn)生白點裂紋和熱處理應力誘發(fā)氫致裂紋及氫致延遲滯后裂紋。
[0011]前述的抗震耐火型預應力鋼棒的制造工藝，步驟(5)中涂覆聚乙烯防腐涂層后，干燥處理為靜置干燥處理，靜置時間為28個小時。
[0012]前述的抗震耐火型預應力鋼棒的制造工藝，步驟(4)中所述水冷淬火處理時的初試水溫低于36 °C。

【具體實施方式】
[0013]實施例1
本實施例提供了一種抗震耐火型預應力鋼棒的制造工藝，包括如下步驟:
步驟(I):選取鋼坯料，所述鋼坯料的組分含量包括以下質(zhì)量百分比的各組分:c:0.08%, Si:0.40%, Mn:1.20%, P:<0.02%, S:<0.01%, Cr:0.60%、Mo:0.20%, Nb:0.12%、V:0.80%, Ti:0.020%、B:0.0030%、Al:0.06%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)；
步驟(2):加熱爐加熱所述鋼坯料至1200-1250°C，時間為1_5小時，鋼內(nèi)部獲得細小均勻的原始奧氏體組織，隨后采用兩階段軋制工藝處理所述鋼坯料，所述兩階段軋制工藝具體為:粗軋軋制3-5道次，鋼內(nèi)部通過反復再結(jié)晶細化奧氏體；粗軋終軋溫度為1050-1100°C，精軋軋制5-10道次，精軋開軋溫度880_980°C，終軋溫度為860_910°C，軋后獲得薄餅狀奧氏體組織；軋后經(jīng)層流冷卻，冷速15-25°C /s，終冷返紅溫度350-550°C，最后空冷至室溫，得到預定尺寸的預應力鋼棒鍛坯；
步驟(3):對所述預應力鋼棒鍛坯進行擴氫熱處理；
步驟(4):對預應力鋼棒鍛坯進行粗加工，除去其表面的黑皮，依次對其進行水冷淬火與空冷淬火；水冷淬火處理時的初試水溫低于36°C ;利用水冷/空冷工藝進行調(diào)質(zhì)熱處理，能夠最大限度地防止了鍛件的淬火開裂和內(nèi)裂，同時也獲得均勻細小淬火，降低淬火溫度可有效地防止鋼棒鍛坯淬裂傾向；
步驟(5):截取預定長度淬火處理后的預應力鋼棒鍛坯，并在預應力鋼棒鍛坯兩端開設預定長度的螺紋，在上述鋼棒鍛坯位于兩端螺紋之間部分的外表面涂覆聚乙烯防腐涂層，并進行干燥處理，干燥處理為靜置干燥處理，靜置時間為28個小時，重復上述涂覆/干燥處理過程1-3次；
步驟(6):在前述聚乙烯防腐涂層外套設聚乙烯熱縮套，并使其加熱收緊，重復上述套設/加熱收緊過程2-4次，即得到預應力鋼棒。
[0014]實施例2
本實施例提供了一種抗震耐火型預應力鋼棒的制造工藝，包括如下步驟:
步驟(I):選取鋼坯料，所述鋼坯料的組分含量包括以下質(zhì)量百分比的各組分:c:0.6%, Si:0.2%, Mn:0.8%, P:<0.02%, S:<0.01%, Cr:0.40%、Mo:0.18%, Nb:0.10%、V:0.60%,Ti:0.018%、B:0.0020%、Al:0.04%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
步驟(2):加熱爐加熱所述鋼坯料至1200-1250°C，時間為1-5小時，鋼內(nèi)部獲得細小均勻的原始奧氏體組織，隨后采用兩階段軋制工藝處理所述鋼坯料，所述兩階段軋制工藝具體為:粗軋軋制3-5道次，鋼內(nèi)部通過反復再結(jié)晶細化奧氏體；粗軋終軋溫度為1050-1100°C，精軋軋制5-10道次，精軋開軋溫度880_980°C，終軋溫度為860_910°C，軋后獲得薄餅狀奧氏體組織；軋后經(jīng)層流冷卻，冷速15-25°C /s，終冷返紅溫度350-550°C，最后空冷至室溫，得到預定尺寸的預應力鋼棒鍛坯；
步驟(3):對所述預應力鋼棒鍛坯進行擴氫熱處理；擴氫熱處理具體包括:將預應力鋼棒鍛坯進爐加熱至880±10°C并保溫360分鐘，空冷至300±10°C保溫180分鐘，然后再加熱至600±15°C保溫650分鐘，爐冷至360±20°C出爐空冷；
步驟(4):對預應力鋼棒鍛坯進行粗加工，除去其表面的黑皮，依次對其進行水冷淬火與空冷淬火；水冷淬火處理時的初試水溫低于36°C ;利用水冷/空冷工藝進行調(diào)質(zhì)熱處理，能夠最大限度地防止了鍛件的淬火開裂和內(nèi)裂，同時也獲得均勻細小淬火，降低淬火溫度可有效地防止鋼棒鍛坯淬裂傾向；
步驟(5):截取預定長度淬火處理后的預應力鋼棒鍛坯，并在預應力鋼棒鍛坯兩端開設預定長度的螺紋，在上述鋼棒鍛坯位于兩端螺紋之間部分的外表面涂覆聚乙烯防腐涂層，并進行干燥處理，干燥處理為靜置干燥處理，靜置時間為28個小時，重復上述涂覆/干燥處理過程1-3次；
步驟(6):在前述聚乙烯防腐涂層外套設聚乙烯熱縮套，并使其加熱收緊，重復上述套設/加熱收緊過程2-4次，即得到預應力鋼棒。
[0015]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種抗震耐火型預應力鋼棒的制造工藝，其特征在于，包括如下步驟: 步驟(1):選取鋼坯料，所述鋼坯料的組分含量包括以下質(zhì)量百分比的各組分:c:0.04-0.08%, Si:0.00-0.40%, Μη:0.60-1.20%, P:<0.02%, S:<0.01%, Cr:0.36-0.60%、Mo:0.18-0.20%, Nb:0.08-0.12%、V:0.00-0.80%, T1:0.015-0.020%、B:0.0000-0.0030%、A1:0.01-0.06%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)； 步驟(2):加熱爐加熱所述鋼坯料至1200-1250°C，時間為1_5小時，鋼內(nèi)部獲得細小均勻的原始奧氏體組織，隨后采用兩階段軋制工藝處理所述鋼坯料，得到預定尺寸的預應力鋼棒鍛坯； 步驟(3):對所述預應力鋼棒鍛坯進行擴氫熱處理； 步驟(4):對預應力鋼棒鍛坯進行粗加工，除去其表面的黑皮，依次對其進行水冷淬火與空冷淬火； 步驟(5):截取預定長度淬火處理后的預應力鋼棒鍛坯，并在預應力鋼棒鍛坯兩端開設預定長度的螺紋，在上述鋼棒鍛坯位于兩端螺紋之間部分的外表面涂覆聚乙烯防腐涂層，并進行干燥處理，重復上述涂覆/干燥處理過程1-3次； 步驟(6):在前述聚乙烯防腐涂層外套設聚乙烯熱縮套，并使其加熱收緊，重復上述套設/加熱收緊過程2-4次，即得到預應力鋼棒。
2.根據(jù)權利要求1所述的抗震耐火型預應力鋼棒的制造工藝，其特征在于，所述鋼坯料的組分含量包括以下質(zhì)量百分比的各組分:C:0.08%, Si:0.40%，Μη:1.20%, P:<0.02%, S:<0.01%, Cr:0.60%,Mo:0.20%, Nb:0.12%、V:0.80%, T1:0.020%,B:0.0030%, A1:0.06%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權利要求1所述的抗震耐火型預應力鋼棒的制造工藝，其特征在于，所述鋼坯料的組分含量包括以下質(zhì)量百分比的各組分:c:0.6%，Si:0.2%，Mn:0.8%，P:<0.02%, S:<0.01%, Cr:0.40%,Mo:0.18%, Nb:0.10%、V:0.60%, T1:0.018%, Β:0.0020%, A1:0.04%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
4.根據(jù)權利要求1至3中任意一項權利要求所述的抗震耐火型預應力鋼棒的制造工藝，其特征在于，所述兩階段軋制工藝具體為:粗軋軋制3-5道次，鋼內(nèi)部通過反復再結(jié)晶細化奧氏體；粗軋終軋溫度為1050-1100°C，精軋軋制5-10道次，精軋開軋溫度880_980°C，終軋溫度為860-910°C，軋后獲得薄餅狀奧氏體組織；軋后經(jīng)層流冷卻，冷速15-25°C /s，終冷返紅溫度350-550°C，最后空冷至室溫。
5.根據(jù)權利要求1所述的抗震耐火型預應力鋼棒的制造工藝，其特征在于，步驟(3)中擴氫熱處理具體包括:將預應力鋼棒鍛坯進爐加熱至880± 10°C并保溫360分鐘，空冷至300± 10°C保溫180分鐘，然后再加熱至600± 15°C保溫650分鐘，爐冷至360±20°C出爐空冷。
6.根據(jù)權利要求1所述的抗震耐火型預應力鋼棒的制造工藝，其特征在于，步驟(5)中涂覆聚乙烯防腐涂層后，干燥處理為靜置干燥處理，靜置時間為28個小時。
7.根據(jù)權利要求1所述的抗震耐火型預應力鋼棒的制造工藝，其特征在于，步驟(4)中所述水冷淬火處理時的初試水溫低于36°C。
【文檔編號】C22C38/32GK104313451SQ201410622556
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月8日 優(yōu)先權日:2014年11月8日
【發(fā)明者】姚圣法, 吳海洋 申請人:江蘇天舜金屬材料集團有限公司