一种730MPa级高强热轧钢筋及其生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种钢筋及其生产工艺，是一种730MPa级高强热轧钢筋及其生产工艺，其重量百分比化学成分为：C：0.48-0.53%，Cr：0.8-1.1%，Mn：0.75-1.0%，Mo：0.15-0.25%，Si：0.15-0.3%，S：<0.035%，P：<0.035%，N：<0.035%，余量为Fe。本发明的钢筋屈服强度可达到730Mpa，具有强度高、延性好、抗滞后断裂性强、节省钢材、低松弛、易焊接、镦锻性能好等优点，并可以使碳化物充分溶解，均匀扩散，避免了碳化物在晶间的析出造成晶间腐蚀和点蚀超标。
【专利说明】—种730MPa级高强热轧钢筋及其生产工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钢筋及其生产工艺，具体的说是一种730MPa级高强热轧钢筋及
其生产工艺。
【背景技术】
[0002]热轧钢筋是经热轧成型并自然冷却的成品钢筋，由低碳钢和普通合金钢在高温状态下压制而成，主要用于钢筋混凝土和预应力混凝土结构的配筋，是土木建筑工程中使用量最大的钢材品种之一。热轧钢筋按照屈服强度标准值进行分级，分为四级:
HPB235 (Q235)，该钢筋的屈服强度标准值235MPa，直径8~20mm，弹性模量210GPa。
[0003]HRB335 (20MnSi),该钢筋的屈服强度标准值335MPa，直径6~50mm，弹性模量200GPa。
[0004]HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)，该钢筋的屈服强度标准值 400MPa，直径 6 ~50mm，弹性模量200GPa。
[0005]RRB400 (K20MnSi )，该钢筋的屈服强度标准值与HRB400钢筋相同也是400MPa，直径8~40mm，弹性模量200GPa。
[0006]现有的热轧钢筋的屈服强度都比较低，要让热轧钢筋屈服强度达到730Mpa及以上如此高的强度是非常困难的事情，而且强度达到如此之高，难以保证出现屈服平台，所谓的屈服强度有可能以0.2%的应变对应强度表示。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种730MPa级高强热轧钢筋及其生产工艺，屈服强度可达到730Mpa，具有强度高、延性好、抗滞后断裂性强、节省钢材、低松弛、易焊接、镦锻性能好等优点，并可以使碳化物充分溶解，均匀扩散，避免了碳化物在晶间的析出造成晶间腐蚀和点蚀超标。
[0008]本发明解决以上技术问题的技术方案是:
一种730MPa级高强热轧钢筋，其重量百分比化学成分为:C:0.48-0.53%，Cr:
0.8-1.1%，Mn:0.75-1.0%, Mo:0.15-0.25%, Si:0.15-0.3%, S:<0.035%, P:<0.035%, N:〈0.035%，余量为 Fe。
[0009]730MPa级高强热轧钢筋的生产工艺，按以下步骤进行:
㈠将冶炼好的钢筋送入加热炉加热到1000-1200°C，然后经在线第一冷却工序将钢筋快速度冷却到570-590°C,然后在淬火装置内用水或淬火液进行为时9-11秒钟淬火,然后经过回火加热炉加热到550-660°C回火，再通过第二冷却工艺冷却到常温；
第一冷却工序:采用水冷以12-14°C /s的冷却速率将钢筋水冷至570-590°C ；
第二冷却工序:采用水冷与空冷结合，先采用水冷以3-4°C /s的冷却速率将钢筋水冷至360-380°C，然后空冷至290-310°C，再采用水冷以1-2°C /s的冷却速率将钢筋水冷至240-260°C，最后空冷至室温；㈡将钢筋热轧至所需尺寸，热轧温度为1140-1160°C，热轧后通过压缩空气或雾状淬火液快速冷却到640-660°C ；
曰将感应加热完成的钢筋不经过保温直接用高压喷射水或淬火液进行淬火处理，淬火冷却速度17-19°C /s，使钢筋温度冷却到Ms点以下10-30°C ；
㈣将淬火后的钢筋经过回火加热炉加热到550-570°C，保温11-13秒；
?将回火后的钢筋冷却到室温。
[0010]本发明进一步限定的技术方案是:
前述的730MPa级高强热轧钢筋，其重量百分比化学成分为:C:0.48%，Cr:1.1%，Mn:
0.75%, Mo:0.25%, Si:0.21%, S:0.025%, P:0.03%, N: 0.025%，余量为 Fe。
[0011]前述的730MPa级高强热轧钢筋，其重量百分比化学成分为:C:0.51%，Cr:0.8%，Mn:1.0%, Mo:0.15%, Si:0.15%, S:0.015%, P:0.025%, N:0.015%，余量为 Fe。
[0012]前述的730MPa级高强热轧钢筋，其重量百分比化学成分为:C:0.53%，Cr:0.9%，Mn:0.85%, Mo:0.2%, Si:0.3%, S:0.013%, P:0.015%, N:0.012%，余量为 Fe。
[0013]前述的730MPa级高强热轧钢筋的生产工艺，步骤⑶中，采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1_3°C /s的冷却速率将钢筋水冷至330-350°C，然后空冷至260_280°C，再采用水冷以3-5°C /s的冷却速率将钢筋水冷至210-230°C，最后空冷至室温。
[0014]前述的730MPa级高强热轧钢筋的生产工艺，步骤㈢中，高压喷射水或淬火液沿环绕在钢筋四个等份纵向方向 喷出，压力大于等于8Mpa。
[0015]前述的730MPa级高强热轧钢筋的生产工艺，钢筋在前牵引传动系统的牵动下依次经过加热、冷却、淬火和回火的各个工序，再由后牵引传动系统牵出冷却，前后牵引传动系统的频率差为0.5-1.5HZ。
[0016]本发明的有益效果是:
本发明成分中由于加入Cr:0.8-1.l%,Mn:0.75-1.0%，Mo:0.15-0.25%，从而可以提高C和N元素的原子活性，使各原子形成的气团能与位错形成强烈的相互作用，钉扎位错，产生屈服平台，使得需要外界提供较大的应力才能开动位错。
[0017]本发明生产工艺中，将冶炼好的钢筋加热后经在线快速冷却，然后淬火，然后回火，再经过第二冷却工艺冷却到常温，通过温度及特殊冷却工艺的设定，一方面可以使碳化物充分溶解，均匀扩散，避免了碳化物在晶间的析出造成晶间腐蚀和点蚀超标，保证了材料的铁素体含量大于30%;另一方面，还可以使材料固溶充分，避免了热处理方式加热不均固溶不均带来的腐蚀速率超标和硬度超标，从而带来了另一个技术指标的突破，获得了意想不到的技术效果。
[0018]本发明生产工艺中，将感应加热完成的钢筋不经过保温，使钢筋表面温度来不及释放，奥氏体进入铁素体转变过程缩短，形成适量晶粒度极细的铁素体，使钢筋铁素体含量在30%左右，晶粒细化的铁素体不仅可提高韧性还能提高强度，另外，30%左右的铁素体在拉伸时发生连续变形以缓解应力。
[0019]本发明回火后采用水冷与空冷结合，依次为:水冷-空冷-水冷-空冷，这样，通过回火后的冷却控制，可以使碳化物进一步充分溶解，均匀扩散，避免了碳化物在晶间的析出造成晶间腐蚀和点蚀超标，保证了材料的铁素体含量在30%左右,可以进一步使材料固溶充分，避免了热处理方式加热不均，固溶不均带来的腐蚀速率超标和硬度超标，巩固了前面冶炼后热处理工艺产生的技术效果。
[0020]本发明钢前后牵引传动系统的频率差为0.5-1.5HZ，设定频率差使得产品在一定的张力条件下淬火回火，具有强度大于730MPa、延伸率大于7%以上，抗滞后断裂性强、低松弛的优点。
[0021]总之，本发明可使产品屈服强度达到730MPa，均匀延伸率大于7.5%以上，保证了产品的质量要求及提高了钢筋的抗滞后断裂的性能，应用到混凝土结构内可减少钢筋用量30%以上，大大节约了钢筋耗用量，减少管桩的建造成本。另外，本发明的钢筋还具有的以下优点:⑴延性好，高于螺旋肋钢丝30-50% ;⑵强屈比高，高于螺旋肋钢丝15-20% 降低锚具成，降低80%的连接成本；⑷提高了钢筋与混凝土的握裹力和粘接力，加长了预应力的传递长度，同时减少了预应力的损失力；(6)提高了至少30%的安全系数，其中15-20%是由其延性和强屈比提高产生的。
【具体实施方式】
[0022]实施例1
本实施例的730MPa级高强热轧钢筋，其重量百分比化学成分为:C:0.48%，Cr:1.1%，Mn:0.75%, Mo:0.25%, Si:0.21%, S:0.025%, P:0.03%, N: 0.025%，余量为 Fe。
[0023]本实施例的730MPa级高强热轧钢筋的生产工艺，按以下步骤进行:
(-)将冶炼好的钢筋送入加热炉加热到1200°C，然后经在线第一冷却工序将钢筋快速度冷却到570°C,然后在淬火装置内用水或淬火液进行为时9秒钟淬火,然后经过回火加热炉加热到660°C回火，再通过第二冷却工艺冷却到常温；
第一冷却工序:采用水冷以12°C /s的冷却速率将钢筋水冷至570°C ；
第二冷却工序:采用水冷与空冷结合，先采用水冷以3°C /s的冷却速率将钢筋水冷至360°C，然后空冷至290°C，再采用水冷以1°C /s的冷却速率将钢筋水冷至240°C，最后空冷至室温；
(二)将钢筋热轧至所需尺寸，热轧温度为1170°C，热轧后通过压缩空气或雾状淬火液快速冷却到640°C，；
曰将感应加热完成的钢筋不经过保温直接用高压喷射水或淬火液进行淬火处理，淬火冷却速度17°C /s，使钢筋温度冷却到Ms点以下10°C ;高压喷射水或淬火液沿环绕在钢筋四个等份纵向方向喷出，压力大于等于8Mpa。
[0024]㈣将淬火后的钢筋经过回火加热炉加热到550°C，保温11秒；
?将回火后的钢筋冷却到室温；采用水冷与空冷结合，先采用水冷以l°c /s的冷却速率将钢筋水冷至330°C，然后空冷至260°C，再采用水冷以3°C /s的冷却速率将钢筋水冷至210°C，最后空冷至室温。
[0025]本实施例中钢筋在前牵引传动系统的牵动下依次经过加热、冷却、淬火和回火的各个工序，再由后牵引传动系统牵出冷却，前后牵引传动系统的频率差为0.5HZ。
[0026]实施例2
本实施例的730MPa级高强热轧钢筋，其重量百分比化学成分为:C:0.51%，Cr:0.8%，Mn:1.0%, Mo:0.15%, Si:0.15%, S:0.015%, P:0.025%, N:0.015%，余量为 Fe。
[0027]本实施例的730MPa级高强热轧钢筋的生产工艺，按以下步骤进行:(-)将冶炼好的钢筋送入加热炉加热到1100°c，然后经在线第一冷却工序将钢筋快速度冷却到580°C,然后在淬火装置内用水或淬火液进行为时10秒钟淬火,然后经过回火加热炉加热到600°C回火，再通过第二冷却工艺冷却到常温；
第一冷却工序:采用水冷以13°C /s的冷却速率将钢筋水冷至580°C ；
第二冷却工序:采用水冷与空冷结合，先采用水冷以4°C /s的冷却速率将钢筋水冷至370°C，然后空冷至300°C，再采用水冷以2V /s的冷却速率将钢筋水冷至250°C，最后空冷至室温； (二)将钢筋热轧至所需尺寸，热轧温度为1110°C，热轧后通过压缩空气或雾状淬火液快速冷却到650°C，；
曰将感应加热完成的钢筋不经过保温直接用高压喷射水或淬火液进行淬火处理，淬火冷却速度18°C /s，使钢筋温度冷却到Ms点以下20°C ;高压喷射水或淬火液沿环绕在钢筋四个等份纵向方向喷出，压力大于等于8Mpa。
[0028]㈣将淬火后的钢筋经过回火加热炉加热到560°C，保温12秒；
?将回火后的钢筋冷却到室温；采用水冷与空冷结合，先采用水冷以2°C /s的冷却速率将钢筋水冷至340°C，然后空冷至270°C，再采用水冷以4°C /s的冷却速率将钢筋水冷至220°C，最后空冷至室温。
[0029]本实施例中钢筋在前牵引传动系统的牵动下依次经过加热、冷却、淬火和回火的各个工序，再由后牵引传动系统牵出冷却，前后牵引传动系统的频率差为1.0ΗΖ。
[0030]实施例3
本实施例的730MPa级高强热轧钢筋，其重量百分比化学成分为:C:0.53%，Cr:0.9%，Mn:0.85%, Mo:0.2%, Si:0.3%, S:0.013%, P:0.015%, N:0.012%，余量为 Fe。
[0031]本实施例的730MPa级高强热轧钢筋的生产工艺，按以下步骤进行:
(-)将冶炼好的钢筋送入加热炉加热到1010°c，然后经在线第一冷却工序将钢筋快速度冷却到590°C,然后在淬火装置内用水或淬火液进行为时11秒钟淬火，然后经过回火加热炉加热到520°C回火，再通过第二冷却工艺冷却到常温；
第一冷却工序:采用水冷以14°C /s的冷却速率将钢筋水冷至590°C ；
第二冷却工序:采用水冷与空冷结合，先采用水冷以4°C /s的冷却速率将钢筋水冷至380°C，然后空冷至310°C，再采用水冷以2V /s的冷却速率将钢筋水冷至260°C，最后空冷至室温；
(二)将钢筋热轧至所需尺寸，热轧温度为1090°C，热轧后通过压缩空气或雾状淬火液快速冷却到660°C ；
曰将感应加热完成的钢筋不经过保温直接用高压喷射水或淬火液进行淬火处理，淬火冷却速度19°C /s，使钢筋温度冷却到Ms点以下30°C ;高压喷射水或淬火液沿环绕在钢筋四个等份纵向方向喷出，压力大于等于8Mpa。
[0032]㈣将淬火后的钢筋经过回火加热炉加热到570°C，保温13秒；
?将回火后的钢筋冷却到室温；采用水冷与空冷结合，先采用水冷以3°C /s的冷却速率将钢筋水冷至350°C，然后空冷至280°C，再采用水冷以5°C /s的冷却速率将钢筋水冷至230°C，最后空冷至室温。
[0033]本实施例中钢筋在前牵引传动系统的牵动下依次经过加热、冷却、淬火和回火的各个工序，再由后牵引传动系统牵出冷却，前后牵引传动系统的频率差为1.5HZ。
[0034]除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落 在本发明要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种730MPa级高强热轧钢筋，其特征在于:其重量百分比化学成分为:C:0.48-0.53%, Cr:0.8-1.1%，Mn:0.75-1.0%, Mo:0.15-0.25%, Si:0.15-0.3%, S:<0.035%, P:〈0.035%, N:<0.035%，余量为 Fe。
2.如权利要求1所述的730MPa级高强热轧钢筋，其特征在于:其重量百分比化学成分为:C:0.48%, Cr:1.1%，Mn:0.75%, Mo:0.25%, Si:0.21%, S:0.025%, P:0.03%, N: 0.025%,余量为Fe。
3.如权利要求1所述的730MPa级高强热轧钢筋，其特征在于:其重量百分比化学成分为:C:0.51%, Cr:0.8%, Mn:1.0%, Mo:0.15%, S1:0.15%, S:0.015%, P:0.025%, N:0.015%，余量为Fe。
4.如权利要求1所述的730MPa级高强热轧钢筋，其特征在于:其重量百分比化学成分为:C:0.53%, Cr:0.9%, Mn:0.85%, Mo:0.2%, S1:0.3%, S:0.013%, P:0.015%, N:0.012%，余量为Fe。
5.如权利要求1-4中任一权利要求所述的730MPa级高强热轧钢筋的生产工艺，其特征在于:按以下步骤进行: ㈠将冶炼好的钢筋送入加热炉加热到1000-120(TC，然后经在线第一冷却工序将钢筋快速度冷却到570-590°C,然后在淬火装置内用水或淬火液进行为时9-11秒钟淬火,然后经过回火加热炉加热到550-660°C回火，再通过第二冷却工艺冷却到常温； 所述第一冷却工序:采用水冷以12-14°C /s的冷却速率将钢筋水冷至570-590°C ；所述第二冷却工序:采用水`冷与空冷结合，先采用水冷以3-4°C /s的冷却速率将钢筋水冷至360-380°C，然后空冷至290-310°C，再采用水冷以1_2°C /s的冷却速率将钢筋水冷至240-260°C，最后空冷至室温； ㈡将钢筋热轧至所需尺寸，热轧温度为1000-120(TC，热轧后通过压缩空气或雾状淬火液快速冷却到640-660°C ； 曰将感应加热完成的钢筋不经过保温直接用高压喷射水或淬火液进行淬火处理，淬火冷却速度17-19°C /s，使钢筋温度冷却到Ms点以下10-30°C ； ㈣将淬火后的钢筋经过回火加热炉加热到550-570°C，保温11-13秒； ?将回火后的钢筋冷却到室温。
6.如权利要求5所述的730MPa级高强热轧钢筋的生产工艺，其特征在于:所述步骤?中，采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1_3°C /s的冷却速率将钢筋水冷至330-350°C，然后空冷至260-280°C，再采用水冷以3-5°C /s的冷却速率将钢筋水冷至210_230°C，最后空冷至室温。
7.如权利要求5或6所述的730MPa级高强热轧钢筋的生产工艺，其特征在于:所述步骤㈢中，高压喷射水或淬火液沿环绕在钢筋四个等份纵向方向喷出，压力大于等于8Mpa。
8.如权利要求5或6所述的730MPa级高强热轧钢筋的生产工艺，其特征在于:钢筋在前牵引传动系统的牵动下依次经过加热、冷却、淬火和回火的各个工序，再由后牵引传动系统牵出冷却，前后牵引传动系统的频率差为0.5-1.5HZ。
【文档编号】C21D11/00GK103484775SQ201310442829
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】姚圣法, 吴海洋 申请人:江苏天舜金属材料集团有限公司