一种600MPa级以上高强钢筋连接套筒的加工方法
【专利摘要】本发明公开了一种600MPa级以上高强钢筋连接套筒的加工方法，选用45号圆钢为原料，所述45号圆钢的重量百分比化学成分为：C：0.38-0.43%，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；本发明所设计的一种600MPa级以上高强钢筋连接套筒的加工方法大大提高了抗拉强度和延伸率，并且能够保证钢管的外径尺寸与光洁度，减轻丝锥和套筒内壁磨擦应力。
【专利说明】一种600MPa级以上高强钢筋连接套筒的加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种600MPa级以上高强钢筋连接套筒的加工方法。
【背景技术】
[0002]国家钢铁工业“十二五”规划提出“加速淘汰335兆帕级螺纹钢筋” “加强高强钢筋和高强混凝土结构构件抗震性能的研究，开展600兆帕级及以上螺纹钢筋产品研发”。特别强调加快600MPa级及以上钢筋连接的研究。
[0003]到目前为止，600MPa级及以上钢筋的连接套筒在市场上未出现批量生产与销售，主要由于现在生产高强度钢筋的连接套筒的材料45号钢，其抗拉强度只有610MPa，达不到高强钢筋套筒设计原则强度的1.1倍即830MPa;同时，新出台的JGJ163-2013标准《钢筋机械连接用套筒》规定了原材料的延伸率大于14%的要求，综合上述所有的因素，必须有一种成本较低(低于45号钢管的价格)、高强度(抗拉强度大于830MPa)、高塑性(延伸率大于14%)的套筒原材料来生产高强钢筋的套筒。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种能够大大提高了抗拉强度和延伸率，并且能够保证钢管的外径尺寸与光洁度，减轻丝锥和套筒内壁磨擦应力的600MPa级以上高强钢筋连接套筒的加工方法。
[0005]为了解决以上技术问题，本发明提供一种600MPa级以上高强钢筋连接套筒的加工方法，包括如下具体步骤:
步骤(1):选用45号圆钢为原料，45号圆钢`的重量百分比化学成分为:C:0.38-0.43%，Cr:0.8-1.1%，Mn:0.75-1.0%, Mo:0.15-0.25%, S1:0.15-0.3%, S:<0.035%, P:<0.035%, N:〈0.035%，余量为Fe，将上述原料送入加热炉加热到1100-1180°C，并拉拔为所需尺寸的钢管；
步骤(2):将步骤(1)中加热后的钢管经在线第一冷却工序将钢筋快速度冷却到610-630°C,然后在淬火装置内用水或淬火液进行为时11-13秒钟淬火,然后经过回火加热炉加热到600-66(TC回火，并进行校直处理后，再通过第二冷却工艺冷却到常温；
步骤(3):将步骤(2)中的冷却至室温的钢管送入加热炉内加热到810-910°C，并将加热好的钢管以每秒1_3°C的冷却速度在惰性气体中冷却到室温；
步骤(4):将上述钢管通过自动切断机切断成所需长度，形成套筒坯料，将套筒坯料经过挤压量为5-10%的挤压处理后再进行6或12等份的等径角挤压成型，形成套筒半成品；步骤(5):将步骤(4)中的套筒半成品进行拱丝工序，使其内孔带有2.5或3mm齿距的75度角的螺纹，在拱丝工序中加入抗锈润滑剂；
步骤(6):最后将套筒外壁倒45度角后包装入库。
[0006]本发明进一步限定的技术方案是:
进一步的，前述的600MPa级以上高强钢筋连接套筒的加工方法，45号圆钢的重量百分比化学成分为 C:0.38%, Cr:1.1%，Mn:0.75%, Mo:0.25%, S1:0.21%, S:0.025%, P:0.03%, N:
0.025%，余量为 Fe。
[0007]前述的600MPa级以上高强钢筋连接套筒的加工方法，45号圆钢的重量百分比化学成分为 C:0.43%, 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。
[0008]前述的600MPa级以上高强钢筋连接套筒的加工方法，步骤(2)中的冷却工序具体为:
所述第一冷却工序:采用水冷以15-17°C /s的冷却速率将钢筋水冷至610-630°C ；所述第二冷却工序:采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1_2°C /s的冷却速率将钢筋水冷至320-350°C，然后空冷至250-280°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。
[0009]前述的600MPa级以上高强钢筋连接套筒的加工方法，步骤(3)中的惰性气体为氮
气。
[0010]本发明的有益效果是:
本发明以45号钢为坯料，可提高钢的韧性、弹性、耐磨性及抗击性能，并使钢质紧密，并且钢中的钒非常稳定，不易被盐酸、硫酸所分解，加入钒后的钢淬透性好，可使钢件整个截面获得均匀一致的力学性能以及可选用钢件淬火应力小的淬火剂，以减少变形和开裂；本发明中加入了镍元素，可以提高刚的强度和韧性，提高钢的淬透性，可以改变钢的一些物理性能，并且提高钢的抗腐蚀能力，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；
本发明在一定的冷却速度下冷却有利于促进珠光体比例的生成，控制冷却速率达到强度与塑性之间的有机配合，使得抗拉强度大于750MPa，延伸率大于16%以上；
本发明中将加热后的钢管在惰性气体如N气中冷却，防止钢管在冷却过程中产生较多的氧化铁皮，保证钢管的外径尺寸与光洁度的要求；
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。
[0011]本发明通过5-10%等径角挤压的套筒，使套筒形成向内挤压应力，促使套筒加工硬化，在略微损失延性的条件下，大幅提高抗拉强度到850MPa以上，满足600MPa级套筒的设计要求；
本发明在拱丝过程中采用抗锈润滑剂，有利于套筒内壁的螺纹长时间的防锈，同时也起到减轻丝锥和套筒内壁磨擦应力。
【具体实施方式】
[0012]实施例1
本实施例提供的一种600MPa级以上高强钢筋连接套筒的加工方法，包括如下具体步骤:
步骤(1):选用45号圆钢为原料，45号圆钢的重量百分比化学成分为C:0.38%，Cr:
1.l%，Mn:0.75%, Mo:0.25%, S1:0.21%, S:0.025%, P:0.03%，N:0.025%，余量为 Fe，将上述原料送入加热炉加热到1100°C，并拉拔为所需尺寸的钢管；
步骤(2):将步骤(1)中加热后的钢管经在线第一冷却工序将钢筋快速度冷却到610°C,然后在淬火装置内用水或淬火液进行为时11-13秒钟淬火,然后经过回火加热炉加热到600°C回火，并进行校直处理后，再通过第二冷却工艺冷却到常温，具体冷却工艺为:所述第一冷却工序:采用水冷以15-17°C /s的冷却速率将钢筋水冷至610°C ；
所述第二冷却工序:采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1_2°C /s的冷却速率将钢筋水冷至320°C，然后空冷至250°C，再采用水冷以3-5°C /s的冷却速率将钢筋水冷至210°C，最后空冷至室温；
步骤(3):将步骤(2)中的冷却至室温的钢管送入加热炉内加热到810°C，并将加热好的钢管以每秒1_3°C的冷却速度在氮气中冷却到室温；
步骤(4):将上述钢管通过自动切断机切断成所需长度，形成套筒坯料，将套筒坯料经过5-10%的挤压量后进行6或12等份的等径角挤压成型，形成套筒半成品；
步骤(5):将步骤(4)中的套筒半成品进行拱丝工序，使其内孔带有2.5或3mm齿距的75度角的螺纹，在拱丝工序中加入抗锈润滑剂；
步骤(6):最后将套筒外壁倒45度角后包装入库。
[0013]实施例2
本实施例提供的一种600MPa级以上高强钢筋连接套筒的加工方法，包括如下具体步
骤:
步骤(1):选用45号圆钢为原料，45号圆钢的重量百分比化学成分为C:0.43%，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，将上述原料送入加热炉加热到1180°C，并拉拔为所需尺寸的钢管；
步骤(2):将步骤(1)中加热后的钢管经在线第一冷却工序将钢筋快速度冷却到630°C,然后在淬火装置内用水或淬火液进行为时11-13秒钟淬火,然后经过回火加热炉加热到660°C回火，并进行校直处理后，再通过第二冷却工艺冷却到常温，冷却工序具体为:所述第一冷却工序:采用水冷以15-17°C /s的冷却速率将钢筋水冷至630°C ；
所述第二冷却工序:采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1_2°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3-5°C /s的冷却速率将钢筋水冷至230°C，最后空冷至室温；
步骤(3):将步骤(2)中的冷却至室温的钢管送入加热炉内加热到910°C，并将加热好的钢管以每秒1_3°C的冷却速度在氮气中冷却到室温；
步骤(4):将上述钢管通过自动切断机切断成所需长度，形成套筒坯料，将套筒坯料经过挤压量为5-10%的挤压处理后再进行6或12等份的等径角挤压成型，形成套筒半成品；步骤(5):将步骤(4)中的套 筒半成品进行拱丝工序，使其内孔带有2.5或3mm齿距的75度角的螺纹，在拱丝工序中加入抗锈润滑剂；
步骤(6):最后将套筒外壁倒45度角后包装入库。
[0014]实施例3本实施例提供的一种600MPa级以上高强钢筋连接套筒的加工方法，包括如下具体步
骤:
步骤(1):选用45号圆钢为原料，45号圆钢的重量百分比化学成分为:C:0.41%，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，将上述原料送入加热炉加热到1150°C，并拉拔为所需尺寸的钢管；
步骤(2):将步骤(1)中加热后的钢管经在线第一冷却工序将钢筋快速度冷却到620°C,然后在淬火装置内用水或淬火液进行为时11-13秒钟淬火,然后经过回火加热炉加热到640°C回火，并进行校直处理后，再通过第二冷却工艺冷却到常温，冷却工序具体为:所述第一冷却工序:采用水冷以15-17°C /s的冷却速率将钢筋水冷至620°C ；
所述第二冷却工序:采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1_2°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3-5°C /s的冷却速率将钢筋水冷至220°C，最后空冷至室温； 步骤(3):将步骤(2)中的冷却至室温的钢管送入加热炉内加热到880°C，并将加热好的钢管以每秒1_3°C的冷却速度在氮气中冷却到室温；
步骤(4):将上述钢管通过自动切断机切断成所需长度，形成套筒坯料，将套筒坯料经过挤压量为5-10%的挤压处理后再进行6或12等份的等径角挤压成型，形成套筒半成品；步骤(5):将步骤(4)中的套筒半成品进行拱丝工序，使其内孔带有2.5或3mm齿距的75度角的螺纹，在拱丝工序中加入抗锈润滑剂；
步骤(6):最后将套筒外壁倒45度角后包装入库。
[0015]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600MPa级以上高强钢筋连接套筒的加工方法，其特征在于，包括如下具体步骤: 步骤(1):选用45号圆钢为原料，所述45号圆钢的重量百分比化学成分为:C:0.38-0.43%, Cr:0.8-1.1%，Mn:0.75-1.0%, Mo:0.15-0.25%, S1:0.15-0.3%, S:<0.035%, P:〈0.035%, N:<0.035%，余量为Fe，将上述原料送入加热炉加热到1100-1180°C，并拉拔为所需尺寸的钢管； 步骤(2):将步骤(1)中加热后的钢管经在线第一冷却工序将钢筋快速度冷却到610-630°C,然后在淬火装置内用水或淬火液进行为时11-13秒钟淬火,然后经过回火加热炉加热到600-66(TC回火，并进行校直处理后，再通过第二冷却工艺冷却到常温； 步骤(3):将步骤(2)中的冷却至室温的钢管送入加热炉内加热到810-910°C，并将加热好的钢管以每秒1_3°C的冷却速度在惰性气体中冷却到室温； 步骤(4):将上述钢管通过自动切断机切断成所需长度，形成套筒坯料，将套筒坯料经过挤压量为5-10%的挤压处理后再进行6或12等份的等径角挤压成型，形成套筒半成品； 步骤(5):将步骤(4)中的套筒半成品进行拱丝工序，使其内孔带有2.5或3mm齿距的75度角的螺纹，在拱丝工序中加入抗锈润滑剂； 步骤(6):最后将套筒外壁倒45度角后包装入库。
2.根据权利要求1所述的600MPa级以上高强钢筋连接套筒的加工方法，其特征在于，所述45号圆钢的重量百分比化学成分为C:0.38%，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.根据权利要求1所述的600MPa级以上高强钢筋连接套筒的加工方法，其特征在于，所述45号圆钢的重量百分比化学成分为C:0.43%, 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。
4.根据权利要求1所述的600MPa级以上高强钢筋连接套筒的加工方法，其特征在于，步骤(2)中的冷却工序具体为: 所述第一冷却工序:采用水冷以15-17°C /s的冷却速率将钢筋水冷至610-630°C ； 所述第二冷却工序:采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1_2°C /s的冷却速率将钢筋水冷至320-350°C，然后空冷至250-280°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。
5.根据权利要求1所述的600MPa级以上高强钢筋连接套筒的加工方法，其特征在于，所述步骤(3)中的惰性气体为氮气。
【文档编号】C21D1/84GK103643124SQ201310584286
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20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