600MPa级及以上高强钢筋及其钢筋混凝土应用方法
【专利摘要】本发明公开了一种600MPa级及以上高强钢筋及其钢筋混凝土应用方法，本发明的钢筋成分中加入Mn：0.4-0.65%，Cr：0.6-0.7%，Mo：0.15-0.3%，Ni：0.5-0.65%，V：0.25-0.4%，可提高钢的强度、韧性、耐腐蚀性、耐磨性及抗击性能，并使钢质紧密，提高了钢的淬透性，并且可以提高C元素和N元素的原子活性，以减少变形和开裂；本发明提供的φ6mm和φ22mm600MPa级及以上高强钢筋在钢筋混凝土中的应用方法可以减少钢筋用量，提高承载能力，并且具有抗裂缝延展的优点。
【专利说明】600MPa级及以上高强钢筋及其钢筋混凝土应用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钢筋的制造方法及应用方法，具体的说是一种600MPa级及以上高强钢筋及其钢筋混凝土应用方法。
【背景技术】
[0002]目前，建筑用钢筋作为一种混凝土结构建筑用钢，普通钢筋大部份使用为HRB335、HRB400钢，少量采用HRB500钢，上述普通钢筋虽在我国房屋建筑应用面较广，特别是楼(屋)面板类钢筋由于钢筋的屈服强度较低，在施工过程中受人为活动荷载作用，常使双层双向钢筋的上层钢筋受力弯曲变形，不能满足钢筋混凝土保护厚度的构造限制而产生裂缝，造成工程质量隐患。
【发明内容】
[0003]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600MPa级及以上高强钢筋及其钢筋混凝土应用方法，该种钢筋具有强度高、节省钢材、无污染、淬透性好、不易开裂、低松弛等优点。
[0004]为了解决以上技术问题，本发明提供一种600MPa级及以上高强钢筋及其钢筋混凝土应用方法:
一种600MPa级及以上高强钢筋，该高强钢筋的重量百分比成分为:C:0.15-0.2%，Mn:
0.4-0.65%, Si:0.62-0.75%, Cr:0.6-0.7%, Mo:0.15-0.3%, Ni:0.5-0.65%, V:0.25-0.4%,S:<0.01%, P:<0.012%，余量为Fe和不可避免的杂质；
该高强钢筋的生产工艺为:
㈠将钢筋放到加热炉内加热到1300-1400°C，出加热炉后采用水冷以23-25°C /s的冷却速率将钢筋水冷至920-950°C，然后在淬火装置内用水或淬火液进行淬火，然后在回火加热炉内加热到600-640°C进行回火，再通过第一冷却工艺冷却到常温；
(二)将钢筋进行初步热轧，所述初步热轧温度为1100-1150°C，所述初步热轧完成后通过第二冷工艺将钢筋冷却至室温，然后对钢筋回热至1050°C，对钢筋进行二次热轧，二次热轧后的钢筋直径为Φ6ι?πι或Φ 22mm,所述二次热轧完成温度为850°C, 二次热轧后通过压缩空气或雾状淬火液快速冷却到450-500°C，将轧后钢筋直接上冷床冷却至钢筋的Ms点以下15-20 0C ；
㈢将冷却后的钢筋放入回火加热炉加热到560-600°C，保温0.1-0.2h ；
㈣对保温后的钢筋使用高压喷射水或淬火液以13-15°C /s的速度冷却至150-200°C，然后在冷床上冷却至室温；
㈤进行检验入库。
[0005]一种600MPa级及以上高强钢筋在钢筋混凝土中的应用方法，在钢筋混凝土中设置直径为Φ6_的高强钢筋，高强钢筋在钢筋混凝土中的布筋方式为:高强钢筋沿钢筋混凝土的长度方向分布，且在钢筋混凝土的厚度方向上呈上下两层平行分布，上层钢筋和下层钢筋分别由至少3根高强钢筋等间距平行分布组成，且间距为160mm。
[0006]一种600MPa级及以上高强钢筋在钢筋混凝土中的应用方法，在钢筋混凝土中设置直径为Φ22_的高强钢筋，高强钢筋在钢筋混凝土中的布筋方式为:高强钢筋沿钢筋混凝土的长度方向分布，且在钢筋混凝土的厚度方向上呈上下两层平行分布，上层钢筋和下层钢筋分别由至少3根高强钢筋等间距平行分布组成，且上层钢筋的各高强钢筋间距为下层钢筋的各高强钢筋间距的2倍。
[0007]本发明进一步限定的技术方案是:
前述高强钢筋的重量百分比成分为:C:0.2%，Mn:0.45%，S1:0.62%，Cr:0.7%，Mo:0.15%, N1:0.65%, V:0.3%, S:0.0075%, P:<0.01%，余量为 Fe 和不可避免的杂质。
[0008]前述高强钢筋的重量百分比成分为:C:0.15%，Mn:0.4%，S1:0.75%，Cr:0.6%，Mo:
0.2%, N1:0.5%, V:0.25%, S:0.009%, P:0.009%，余量为 Fe 和不可避免的杂质。
[0009]前述高强钢筋的重量百分比成分为:C:0.18%，Mn:0.65%，S1:0.69%，Cr:0.65%，Mo:0.3%, Ni:0.59%, V:0.4%, S:0.008%, P:0.011%，余量为 Fe 和不可避免的杂质。
[0010]前述步骤(-)中，所述第一冷却工艺为:采用水冷与空冷结合，先采用水冷以
1.5-30C /s的冷却速率将钢筋水冷至420-460°C，然后空冷至290-320°C，再采用水冷以3-4.50C /s的冷却速率将 钢筋水冷至180-200°C，最后空冷至室温。
[0011]前述步骤㈡中，所述第二冷却工艺为:采用水冷以18_20°C /s的冷却速率将钢筋水冷至室温。
[0012]前述步骤(E)中，高压喷射水或淬火液冷却时，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，压力为6_7Mpa。
[0013]本发明的有益效果是:
本发明成分中加入钒，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。
[0014]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。
[0015]本发明成分中由于加入Mn:0.4-0.65%, Cr:0.6-0.7%, Mo:0.15-0.3%，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。
[0016]本发明生产工艺中，将冶炼好的钢筋加热后快速冷却，然后淬火，然后回火，再经过第一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。
[0017]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。
[0018]本发明采用600MPa级高强度建筑用钢筋替代普通钢筋应用于楼、屋面板内，可减小钢筋的直径，同时将钢筋的间距从200mm变为160mm，可减少钢筋的用量29.75%，并经试验表明，采用Φ6_600ΜΡ&级建筑用钢筋替代Φ8_的普通建筑用钢筋，其抗踩踏性好，不易弯曲变形，符合楼、屋面钢筋的“细而密”的构造要求，有利于防止混凝土裂缝的生成和延展，具有承载力强、节材30%左右、抗裂缝延展的优点。
[0019]本发明采用Φ22_600ΜΡ&级建筑用建筑用钢筋应用于混凝土梁，可明显改变钢筋的分布形式，减少钢筋布筋，可减少钢筋的用量20.13%，其承载力高，同时满足钢筋混凝土梁的受力状态，符合混凝土结构设计规范的标准设计要求，裂缝开展的形态较普通钢筋小，更有利于混凝土的浇筑与震捣，符合混凝土结构设计的最小配筋率的构造要求。
[0020]总之，本发明可使产品屈服强度达到600MPa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29.75%，大大节约了钢筋耗用量，减少建造成本。 【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明06mm600MPa级及以上高强钢筋在混凝土中的应用示意图。
[0022]图2为本发明022mm600MPa级及以上高强钢筋在混凝土梁中的应用示意图。
[0023]附图标记:1-混凝土、2-间距、3_(j5 6mm600MPa级及以上高强钢筋、4-0 22mm600MPa级及以上高强钢筋。
【具体实施方式】
[0024]实施例1
本实施例提供的一种600MPa级及以上高强钢筋，该高强钢筋的重量百分比成分为:C:0.2%, Mn:0.45%, S1:0.62%, Cr:0.7%, Mo:0.15%, N1:0.65%, V:0.3%, S:0.0075%, P:〈0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0025]该高强钢筋的生产工艺为:
(-)将钢筋放到加热炉内加热到1300°C，出加热炉后采用水冷以23°C /s的冷却速率将钢筋水冷至950°C，然后在淬火装置内用水或淬火液进行淬火，然后在回火加热炉内加热到600°C进行回火，再通过第一冷却工艺冷却到常温；其中第一冷却工艺为:采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1.5°C/s的冷却速率将钢筋水冷至460°C，然后空冷至290°C，再采用水冷以3°C /s的冷却速率将钢筋水冷至200°C，最后空冷至室温。
[0026](:=)将钢筋进行初步热轧，所述初步热轧温度为1100°C，所述初步热轧完成后通过第二冷工艺将钢筋冷却至室温，然后对钢筋回热至1050°C，对钢筋进行二次热轧，二次热轧后的钢筋直径为Φ6_或Φ22_，所述二次热轧完成温度为850°C，二次热轧后通过压缩空气或雾状淬火液快速冷却到500°C，将轧后钢筋直接上冷床冷却至钢筋的Ms点以下20°C ；其中第二冷却工艺为:采用水冷以20°C /s的冷却速率将钢筋水冷至室温。
[0027]㈢将冷却后的钢筋放入回火加热炉加热到560°C，保温0.1h ；
㈣对保温后的钢筋使用高压喷射水或淬火液以13°C /s的速度冷却至200°C，然后在冷床上冷却至室温；其中高压喷射水或淬火液冷却时，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，压力为6Mpa。
[0028]㈤进行检验入库。
[0029]实施例2
本实施例提供的一种600MPa级及以上高强钢筋，该高强钢筋的重量百分比成分为:C:0.15%, Mn:0.4%, S1:0.75%, Cr:0.6%, Mo:0.2%, N1:0.5%, V:0.25%, S:0.009%, P:0.009%,
余量为Fe和不可避免的杂质。
[0030]该高强钢筋的生产工艺为:
(-)将钢筋放到加热炉内加热到1350°C，出加热炉后采用水冷以24°C /s的冷却速率将钢筋水冷至920°C，然后在淬火装置内用水或淬火液进行淬火，然后在回火加热炉内加热到600°C进行回火，再通过第一冷却工艺冷却到常温；其中第一冷却工艺为: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430°C，然后空冷至320°C，再采用水冷以4°C /s的冷却速率将钢筋水冷至180°C，最后空冷至室温。
[0031](:=)将钢筋进行初步热轧，所述初步热轧温度为1150°C，所述初步热轧完成后通过第二冷工艺将钢筋冷却至室温，然后对钢筋回热至1050°C，对钢筋进行二次热轧，二次热轧后的钢筋直径为Φ6_或Φ22_，所述二次热轧完成温度为850°C，二次热轧后通过压缩空气或雾状淬火液快速冷却到470°C，将轧后钢筋直接上冷床冷却至钢筋的Ms点以下15°C ；其中第二冷却工艺为:采用水冷以18°C /s的冷却速率将钢筋水冷至室温。
[0032]㈢将冷却后的钢筋放入回火加热炉加热到580°C，保温0.2h ；
㈣对保温后的钢筋使用高压喷射水或淬火液以14°C /s的速度冷却至150°C，然后在冷床上冷却至室温；其中高压喷射水或淬火液冷却时，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，压力为7Mpa。
[0033]㈤进行检验入库。
[0034]实施例3
本实施例提供的一种600MPa级及以上高强钢筋，该高强钢筋的重量百分比成分为:C:0.18%, Mn:0.65%, S1:0.69%, Cr:0.65%, Mo:0.3%, N1:0.59%, V:0.4%, S:0.008%, P:
0.011%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0035]该高强钢筋的生产工艺为:
(-)将钢筋放到加热炉内加热到1400°C，出加热炉后采用水冷以25°C /s的冷却速率将钢筋水冷至940°C，然后在淬火装置内用水或淬火液进行淬火，然后在回火加热炉内加热到610°C进行回火，再通过第一冷却工艺冷却到常温；其中第一冷却工艺为:采用水冷与空冷结合，先采用水冷以2.50C /s的冷却速率将钢筋水冷至420°C，然后空冷至300°C，再采用水冷以4.50C /s的冷却速率将钢筋水冷至190°C，最后空冷至室温。
[0036](:=)将钢筋进行初步热轧，所述初步热轧温度为1120°C，所述初步热轧完成后通过第二冷工艺将钢筋冷却至室温，然后对钢筋回热至1050°C，对钢筋进行二次热轧，二次热轧后的钢筋直径为Φ6_或Φ22_，所述二次热轧完成温度为850°C，二次热轧后通过压缩空气或雾状淬火液快速冷却到450°C，将轧后钢筋直接上冷床冷却至钢筋的Ms点以下17°C ；其中第二冷却工艺为:采用水冷以19°C /s的冷却速率将钢筋水冷至室温。
[0037]㈢将冷却后的钢筋放入回火加热炉加热到600°C，保温1.5h ；
㈣对保温后的钢筋使用高压喷射水或淬火液以15°C /s的速度冷却至170°C，然后在冷床上冷却至室温；其中高压喷射水或淬火液冷却时，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，压力为6.5Mpa。
[0038]㈤进行检验入库。
[0039]实施例4
本实施例提供一种600MPa级及以上高强钢筋在钢筋混凝土中的应用方法，在钢筋混凝土中设置直径为Φ6_的高强钢筋3，高强钢筋3在钢筋混凝土中的布筋方式为:高强钢筋3沿钢筋混凝土的长度方向分布，且在钢筋混凝土的厚度方向上呈上下两层平行分布，上层钢筋和下层钢筋分别由至少3根高强钢筋3等间距2平行分布组成，且间距2为160mm。
[0040]如图1所示，高强钢筋3沿钢筋混凝土的长度方向设置，上层钢筋和下层钢筋分别设置6根,且间距2为160mm。
[0041]实施例5
本实施例提供一种600MPa级及以上高强钢筋在钢筋混凝土中的应用方法，如图1所示，在钢筋混凝土中设置直径为Φ 22mm的高强钢筋4，高强钢筋4在钢筋混凝土中的布筋方式为:高强钢筋4沿钢筋混凝土的长度方向分布，且在钢筋混凝土的厚度方向上呈上下两层平行分布，上层钢筋和下层钢筋分别由至少3根高强钢筋4等间距平行分布组成，且上层钢筋的各高强钢筋4间距为下层钢筋的各高强钢筋4间距的2倍。
[0042]如图2所示，高强钢筋4沿钢筋混凝土的长度方向设置，上层钢筋设置3根，下层钢筋设置5根，且下层钢 筋间距为间距为200mm，上层钢筋间距为400mm。
[0043]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级及以上高强钢筋，其特征在于: 该高强钢筋的重量百分比成分为:c:0.15-0.2%，Mn:0.4-0.65%，S1:0.62-0.75%，Cr:0.6-0.7%, Mo:0.15-0.3%, Ni:0.5-0.65%, V:0.25-0.4%, S:<0.01%, P:<0.012%，余量为 Fe和不可避免的杂质； 该高强钢筋的生产工艺为: ㈠将钢筋放到加热炉内加热到1300-1400°C，出加热炉后采用水冷以23-25°C /s的冷却速率将钢筋水冷至920-950°C，然后在淬火装置内用水或淬火液进行淬火，然后在回火加热炉内加热到600-640°C进行回火，再通过第一冷却工艺冷却到常温； (二)将钢筋进行初步热轧，所述初步热轧温度为1100-1150°C，所述初步热轧完成后通过第二冷却工艺将钢筋冷却至室温，然后对钢筋回热至1050°C，对钢筋进行二次热轧，二次热轧后的钢筋直径为Φ6πιπι或Φ 22mm，所述二次热轧完成温度为850°C，二次热轧后通过压缩空气或雾状淬火液快速冷却到450-500°C，将轧后钢筋直接上冷床冷却至钢筋的Ms点以下15-20 0C ； ㈢将冷却后的钢筋放入回火加热炉加热到560-600°C，保温0.1-0.2h ； ㈣对保温后的钢筋使用高压喷射水或淬火液以13-15°C /s的速度冷却至150-200°C，然后在冷床上冷却至室温； ㈤进行检验入库。
2.根据权利要求1所述的600MPa级及以上高强钢筋，其特征在于:该高强钢筋的重量百分比成分为:C:0.2%, Mn:0.45%, S1:0.62%, Cr:0.7%, Mo:0.15%, N1:0.65%, V:0.3%, S:0.0075%, P:<0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的600MPa级及以上高强钢筋，其特征在于:该高强钢筋的重量百分比成分为:C:0.15%, Mn:0.4%, S1:0.75%, Cr:0.6%, Mo:0.2%, N1:0.5%, V:0.25%, S:0.009%, P:0.009%，余量为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的600MPa级及以上高强钢筋，其特征在于:该高强钢筋的重量百分比成分为:C:0.18%, Mn:0.65%, S1:0.69%, Cr:0.65%, Mo:0.3%, N1:0.59%, V:0.4%, S:0.008%, P:0.011%，余量为Fe和不可避免的杂质。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的600MPa级及以上高强钢筋，其特征在于:所述步骤(-)中，所述第一冷却工艺为:采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1.5-30C /s的冷却速率将钢筋水冷至420-460°C，然后空冷至290-320°C，再采用水冷以3-4.5°C /s的冷却速率将钢筋水冷至180-20(TC，最后空冷至室温。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的600MPa级及以上高强钢筋，其特征在于:所述步骤㈡中，所述第二冷却工艺为:采用水冷以18-20°C /s的冷却速率将钢筋水冷至室温。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的600MPa级及以上高强钢筋，其特征在于:所述步骤(E)中，高压喷射水或淬火液冷却时，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，压力为6_7Mpa。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的600MPa级及以上高强钢筋在钢筋混凝土中的应用方法，其特征在于:在钢筋混凝土中设置直径为Φ6_的所述高强钢筋，所述高强钢筋在钢筋混凝土中的布筋方式为:高强钢筋沿钢筋混凝土的长度方向分布，且在钢筋混凝土的厚度方向上呈上下两层平行分布，上层钢筋和下层钢筋分别由至少3根高强钢筋等间距平行分布组成，且所述间距为160mm。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的600MPa级及以上高强钢筋在钢筋混凝土中的应用方法，其特征在于:在钢筋混凝土中设置直径为Φ22_的所述高强钢筋，所述高强钢筋在钢筋混凝土中的布筋方式为:高强钢筋沿钢筋混凝土的长度方向分布，且在钢筋混凝土的厚度方向上呈上下两层平行分布，上层钢筋和下层钢筋分别由至少3根高强钢筋等间距平行分布组成，且上层钢筋的各高强钢筋间距为下层钢筋的各高强钢筋间距的2倍。
【文档编号】C21D8/08GK103643147SQ201310588695
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】吴海洋, 姚圣法 申请人:江苏天舜金属材料集团有限公司