一種預(yù)應(yīng)力混凝土用精軋螺紋鋼筋的生產(chǎn)方法
【專利說明】一種預(yù)應(yīng)力混凝土用精軋螺紋鋼筋的生產(chǎn)方法
[0001] 【技術(shù)領(lǐng)域】 本發(fā)明涉及金屬線材的乳制方法，也涉及通過熱處理改變黑色金屬物理性能的方法， 具體而言，涉及預(yù)應(yīng)力混凝土用精乳螺紋鋼筋的生產(chǎn)。
[0002] 【【背景技術(shù)】】 預(yù)應(yīng)力混凝土用精乳螺紋鋼筋主要用于制造高強(qiáng)度、大跨度、鋼筋用螺母連接方式的 混凝土結(jié)構(gòu)制品上，如核電站、水電站、橋梁、險(xiǎn)道、尚速鐵路等重點(diǎn)工程。隨著國豕對基礎(chǔ) 設(shè)施建設(shè)投入的加大，城市化進(jìn)程的加快，對精乳螺紋鋼筋的需求量逐漸增大。精乳螺紋鋼 筋要求有高的強(qiáng)度、高的外形尺寸精度、較好的塑形。對乳制工藝設(shè)備提出很高的要求，是 高技術(shù)含量、高附加值的產(chǎn)品。
[0003] 精乳螺紋鋼筋執(zhí)行《預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋》GB/T20065-2006標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)其用途 主要以Φ25πιπι、Φ32πιπι規(guī)格需求量為最大。精乳螺紋鋼筋按屈服強(qiáng)度分為PSB785、PSB835、 PSB930、PSB1030、PSB1080共5個級別，其特點(diǎn)是在整根鋼筋上乳制有外螺紋的大直徑、高 精度的直條鋼筋。在整根鋼筋的任意截面都能旋上帶有內(nèi)螺紋的連接器進(jìn)行連結(jié)，或旋上 螺紋帽進(jìn)行錨固。具有連接、錨固簡便、張拉錨固安全可靠、粘著力強(qiáng)等特點(diǎn)，又因省掉焊接 工藝避免了由于焊接而造成的內(nèi)應(yīng)力及組織不穩(wěn)定等引起的斷裂。
[0004] 中國專利數(shù)據(jù)庫中，涉及精乳螺紋鋼筋生產(chǎn)相關(guān)的申請件已有許多，如 CN100579680號《高強(qiáng)度精乳螺紋鋼筋的生產(chǎn)方法》、CN1234887C號《一種高強(qiáng)度精乳螺紋 鋼筋連續(xù)感應(yīng)熱處理工藝》、CN101585052號《一種大直徑高強(qiáng)度精乳螺紋鋼筋及生產(chǎn)工 藝》、CN101514390B號《一種在線調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)高強(qiáng)度精乳螺紋鋼筋的方法》、CN102363832B 號《精乳螺紋鋼筋的生產(chǎn)工藝》、CN103774040A號《PSB830精乳螺紋鋼筋及含釩鈦鐵水冶 煉該鋼筋的工藝》、CN104046907A號《一種屈服強(qiáng)度彡960MPa精乳螺紋鋼筋及生產(chǎn)方法》、 CN104018059A號《屈服強(qiáng)度彡980MPa的貝氏體精乳螺紋鋼筋及生產(chǎn)方法》、CN104212961B 號《Μη系高強(qiáng)精乳螺紋鋼筋的回火熱處理方法》、CN104328338A號《小規(guī)格精乳螺紋鋼筋及 其生產(chǎn)方法》、CN104911502A號《一種1080MPa級高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力精乳螺紋鋼筋及其制備方 法》等。上述專利技術(shù)都還不能完全滿足用戶對預(yù)應(yīng)力混凝土用精乳螺紋鋼筋的質(zhì)量要求。 [0005]【
【發(fā)明內(nèi)容】
】 本發(fā)明旨在提供一種預(yù)應(yīng)力混凝土用精乳螺紋鋼筋的生產(chǎn)方法，使Φ 25~32mm的 PSB785和PSB830精乳螺紋鋼筋的質(zhì)量和性能滿足標(biāo)準(zhǔn)GB/T20065-2006和用戶使用要求。 [0006] 發(fā)明人認(rèn)識到：精乳螺紋鋼筋是一種熱乳成帶有不連續(xù)的外螺紋的直條鋼筋，鋼 筋在任意截面處，均可用帶有匹配形狀的內(nèi)螺紋的連接器或錨具進(jìn)行連接或錨固。精乳螺 紋鋼筋與普通螺紋鋼筋相比，具有如下特點(diǎn)：①截面面積變大，成品孔型基圓及橫肋形狀 (等高肋）都需要改動；②各參數(shù)尺寸無論是內(nèi)徑、間距還是橫肋高度的尺寸范圍都小， 要求嚴(yán)格；③鋼筋外形無縱肋，且橫肋在同一螺旋線上，要求成品乳機(jī)架次的某一軸能前 后調(diào)整，加大了各道次及成品機(jī)架的調(diào)整難度；④性能要求高，主要體現(xiàn)在屈服、抗拉強(qiáng)度 高，工藝上要采用微合金化加乳后余熱控冷處理；⑤鋼筋端部要求平齊，不影響連接器通 過，要離線鋸切，并倒棱；⑥乳機(jī)調(diào)整難度大，生產(chǎn)效率低。
[0007] 發(fā)明人提供的方法是采用以下流程生產(chǎn)的：鐵水+廢鋼一頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉一擋 渣出鋼一脫氧合金化一LF爐精煉一連鑄一精整一加熱一三棒線或一棒線乳制一控冷一打 捆；本發(fā)明方法的技術(shù)要點(diǎn)在于： (1) 成分和性能設(shè)計(jì) 根據(jù)精乳螺紋鋼筋采用連接器連接、不受可焊性約束的特點(diǎn)，因此須采用微合金化技 術(shù)，在鋼中加釩合金，利用釩與碳、氮形成碳氮化釩的細(xì)晶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化的作用，提高鋼 的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度，使鋼獲得良好的性能，據(jù)此設(shè)計(jì)低碳合金鋼中硅、錳、鈮、釩、磷、硫 各元素的控制目標(biāo)值； 預(yù)應(yīng)力混凝土用精乳螺紋鋼筋的性能、鋼筋外形尺寸和重量均需要滿足GB/ T20065-2006標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定； (2) 轉(zhuǎn)爐冶煉：采用雙渣法冶煉，保證出鋼口狀況良好，采用擋渣棒擋渣出鋼；底吹磚 暢通，鋼包潔凈，不得有包沿，確保大包水口自開；脫氧合金化制度：用SiMn合金配Mn，不足 Si部分用SiFe補(bǔ)齊。微合金的加入：采用釩氮合金增氮；每爐鋼添加釩氮14,不足V用釩 鐵補(bǔ)齊；采用NbFe配鈮、CrFe配鉻；在出鋼過程中其他合金加完后逐漸加入微合金；采用 SiAlCaBa合金終脫氧；轉(zhuǎn)爐冶煉周期控制在40 min ; (3) LF爐精煉：根據(jù)鋼中鋁含量喂鋁線調(diào)整鋼中鋁含量，加入合成渣、精煉渣造渣，并 根據(jù)爐內(nèi)溫度、鋼水S含量和化渣情況調(diào)節(jié)合成渣用量；采用電石、SiFe粉、鋁釩土造白渣， 改質(zhì)劑，渣面加鋁粒；精煉過程調(diào)節(jié)氬氣流量，防止精煉大翻溢渣，并調(diào)節(jié)除塵風(fēng)機(jī)風(fēng)量保 證微正壓操作；精煉鋼水離開加熱位前加入鈦鐵配鈦；LF爐處理完畢，喂SiCa線，喂線完畢 后，進(jìn)行軟吹氬，精煉周期(入LF爐加熱位到出LF爐加熱位）控制在40±lmin ; (4) 連鑄：采用中碳鋼保護(hù)渣，全保護(hù)澆注，電磁攪拌；采用塞棒澆注；連鑄五流時，溫 度按上限控制；采用擋渣墻的中間包，前3包鋼水精煉出站溫度上調(diào)KTC~15°C，開澆第一 爐溫度上調(diào)15°C，中間包連澆爐次鋼水溫度多1525°C時，鑄坯留下待處理；控制鑄坯矯直 溫度，避開矯直裂紋敏感區(qū)；連鑄澆注時必須保證滿中間包操作，中間包連澆過程液面不得 低于400_ ;因換水口或其它原因造成的重接坯須切凈，確保敞開澆注的鑄坯切凈；連鑄澆 注周期控制在42min ; (5) 鑄坯加熱：要求加熱爐溫度控制使鋼坯加熱均勻，加熱過程中防止鋼坯出現(xiàn)過熱、 過燒等現(xiàn)象，爐內(nèi)為微還原性氣氛，若停乳時間在30min以上立即降溫到900°C保溫。
[0008] (6)精乳溫度控制：精乳溫度從880°C上升至1000°C，晶粒度從9級粗化至6. 5 級；精乳溫度多960°C時，晶粒度< 7級；隨著精乳溫度升高，奧氏體晶粒粗大，穩(wěn)定性加強(qiáng)， 從而推遲了相變的發(fā)生，獲得淬火組織的傾向加大；當(dāng)精乳溫度多920°C時，相變組織中易 出現(xiàn)貝氏體； (7)乳后冷卻控制：提高冷卻強(qiáng)度，降低上冷床溫度；控制終乳溫度、水箱出口溫度， 控制水箱入口壓力和水量；乳后一冷和乳后二冷之間設(shè)置恢復(fù)段；嚴(yán)格控制加熱溫度、開 乳溫度和冷卻速度，對低合金含量的鋼種，乳后采用大水量冷卻余熱強(qiáng)化處理工藝，穿水冷 卻能提高產(chǎn)品強(qiáng)度，同時微合金元素釩析出也起到強(qiáng)化作用；對合金含量相對較高的鋼種， 鋼筋乳后采用小水量冷卻余熱強(qiáng)化處理工藝，強(qiáng)度的提高主要依賴于析出強(qiáng)化和緩冷過 程。
[0009] (8)剪切溫度控制：提高剪切溫度，有利于鋼材在高溫下的應(yīng)力釋放，能夠提高 乳材延伸率。
[0010] 上述技術(shù)要點(diǎn)（1)中，所述各元素的控制目標(biāo)值是：在成品鋼筋中碳含量為設(shè)計(jì) 成分中線±0. 01% ;硅含量1. 40%~1. 60% ;錳含量0. 70%~1. 00% ;PSB785產(chǎn)品鈮含量 0. 008%~0.012%，？58830 產(chǎn)品鈮含量 0.020%~0.030%;釩含量0.10%~0.15%;磷 P 彡 0· 035% ;硫 S 彡 0· 035% ;PSB830 產(chǎn)品鈦含量 0· 010%~0· 020%。
[0011] 上述技術(shù)要點(diǎn)（2)中，所述冶煉控制指標(biāo)為出鋼C=0.15%~0.30%，出鋼 P < 0. 015%，出鋼S < 0. 025% ;出鋼前鋼包溫度彡900°C ;所述釩氮合金增氮要使鋼中氮含 量達(dá)到0. 0080%~0. 0110%，所述用SiAlCaBa合金終脫氧，每爐控制加80 kg~100 kg，每 爐鋼水量為85t。
[0012] 上述技術(shù)要點(diǎn)（3)中，所述調(diào)整鋼中鋁含量控制在0· 020%~0· 025%。保證供電 15min內(nèi)形成白渣，并保持白渣時間不小于IOmin ;所述SiFe粉粒度彡3mm ;添加造白渣的 鋁釩土量為50kg/爐、改質(zhì)劑量為60kg/爐，渣面加鋁粒量為20kg/爐；所述軟吹氬時間大 于13min，目標(biāo)控制15min，以渣面微微涌動不裸露鋼液面為宜。
[0013] 上述技術(shù)要點(diǎn)（4)中，所述電磁攪拌的頻率為4Hz、電流220A ;所述塞棒澆注控制 拉速I. 90±0. 02m/min，二冷比水量0. 70L/kg ;所述中間包鋼水過熱度15~30°C，目標(biāo)控 制在25±5°C ;所述鑄坯矯直溫度彡900°C ;所述滿中間包的液面高度為600~700mm。
[0014] 上述技術(shù)要點(diǎn)（5)中，所述加熱爐溫度控制為加熱段1130°C~1200°C，均熱段 IlOOcC~1180 °C，出坯溫度980°C~1030°C，目標(biāo)值是1050°C ;控制鋼坯頭、中、尾溫差 彡 5(TC〇
[0015] 上述技術(shù)要點(diǎn)（6)中，所述精乳溫度應(yīng)低于930°C。
[0016] 上述技術(shù)要點(diǎn)（7)中，所述上冷床溫度控制在500~550°C，返溫后溫度約600°C ; 所述終乳溫度控制在930 °C，水箱出口溫度控制在520~560 °C，控制水箱入口壓力1. 2~ 1. 4 MPa，水量900~1100 m3/h ;所述恢復(fù)段長度為12m。
[0017] 上述技術(shù)要點(diǎn)（8)中，所述剪切溫度控制在500°C~550°C。
[0018] 發(fā)明人指出："設(shè)計(jì)成分中線"是為了控制碳含量變化小使鋼筋強(qiáng)度波動小，例如 的設(shè)計(jì)成分中線是〇. 70%，則控制在0. 69%~0. 71%，如此類推。
[0019] 使用本發(fā)明生產(chǎn)的Φ 25~32mm PSB785和PSB830精乳螺紋鋼筋的性能和外形尺 寸均能滿足GB/T 20065-2006要求，產(chǎn)品可以滿足用戶要求和市場急需。適用于PSB785和 PSB830精乳螺紋鋼筋的生產(chǎn)企業(yè)。
[0020] 【【具體實(shí)施方式】】 以發(fā)明人所在公司煉鋼廠和乳鋼廠采用本發(fā)明生產(chǎn)6爐PSB830精乳螺紋鋼筋為例，進(jìn) 一步說明本發(fā)明。
[0021] 生產(chǎn)工藝包括以下工序：鐵水+廢鋼一IOOt頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉一擋渣出鋼一脫氧 合金化一LF爐精煉一連鑄（150 X 150mm方坯、全保護(hù)澆注、電磁攪拌)一精整一加熱一三棒 線(或一棒線）乳制一控冷一打捆。
[0022] 轉(zhuǎn)爐冶煉 1)鐵水成分。鐵水成分見表1 表1鐵水成分％
由表可見鐵水條件好，鐵水Si、Mn穩(wěn)定，且含量適中，利于轉(zhuǎn)爐操作控制；鐵水P、S含 量低，轉(zhuǎn)爐脫P(yáng)任務(wù)輕。
[0023] 2)轉(zhuǎn)爐控制情況。轉(zhuǎn)爐倒?fàn)t情況見表2,出鋼及合金化情況見表3。
[0024] 表2轉(zhuǎn)爐倒?fàn)t情況
表3出鋼