一种抗震耐火型预应力钢棒的制造工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种抗震耐火型预应力钢棒的制造工艺，控制钢坯料中：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%，采用两阶段控轧工艺与扩氢热处理，利用固溶Nb和析出Nb抑制奥氏体再结晶的机制，获得薄饼状奥氏体，有助于细化铁素体和贝氏体组织；本发明所设计的一种抗震耐火型预应力钢棒的制造工艺，能够降低合金使用成本，使得预应力钢棒具有高强度、高韧性及智能耐火性能。
【专利说明】一种抗震耐火型预应力钢棒的制造工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种抗震耐火型预应力钢棒的制造工艺。
【背景技术】
[0002]现有技术中，刚才原料成分中碳和氮元素的原子活性较低，各原子形成的气团不能与位错形成强烈的相互作用，外界无需提供较大的应力就能开动位错，从而使性能很不稳定，同时钢棒锻坯中氢含量在2.0ppm以上，钢棒锻坯容易产生裂纹从而诱发氢致裂纹及氢致延迟滞后裂纹。
[0003]高层、大跨度、安全性高、节约环保是现代大型建筑的发展趋势，钢结构重量轻、施工快、空间大、舒适美观、抗震性好、可循环利用，在高层建筑和大型公共场所建筑中应用越来越多，但是普通建筑用钢的耐火性能很差，随着温度的上升，其屈服强度下降较快，特别是在350°C以上高温时陡降，不具备承重能力，因此必须喷涂很厚的耐火涂层对钢结构进行保护，喷涂耐火涂层使钢结构建筑成本成倍增加，且延长工期，喷涂作业的飞溅还造成环境污染，减少使用或不使用耐火涂层成为开发耐火钢的驱动力。
【发明内容】
[0004]发明目的:本发明的目的是为了提供一种抗震耐火型预应力钢棒的制造工艺，该工艺能够降低合金使用成本，使得预应力钢棒具有高强度、高韧性及智能耐火性能。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明设计了一种抗震耐火型预应力钢棒的制造工艺，包括如下步骤:
步骤(I):选取钢坯料，所述钢坯料的组分含量包括以下质量百分比的各组分: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%，其余为Fe和不可避免的杂质；
硅:本发明钢的硅含量范围为〈0.40%有效防止了过量的Si对于钢的韧性及焊接性能的恶化；
锰:本发明钢Mn含量范围为:0.60-1.20%，不仅扩大了微合金碳氮化物在奥氏体中的固溶度积，避免过多的微合金碳氮化物在轧制过程中形变诱导析出，同时防止在铸坯中的偏析倾向增加而对焊接性能造成的不利；
铬:本发明中Cr含量控制在0.36-0.60%不仅提高钢的淬透性、耐大气腐蚀性能及耐火性，同时防止较高的Cr将降低焊接性能；
钥:本发明中Mo的含量精确控制，范围为0.18-0.20%,除了显著提高钢的淬透性，抑制P、S等杂质元素在晶界的偏聚而降低回火脆性外，在耐火钢中主要是起到高温固溶强化和析出强化作用；Mo含量低于0.15%时，上述作用效果不明显，超过0.20wt.%时，成本较高。
[0006]钒:本发明中V的含量不超过0.08%,由于V具有较低的全固溶温度，均热时基本全部固溶，轧制过程中固溶的V能有效提高淬透性和提高再结晶温度，具有与Nb类似的着火智能析出作用，作为MC相的形成元素辅助添加
本发明Nb含量应控制在0.08-0.12%，并通过在热轧后较快的冷速配合下，Nb的析出被抑制，以至于屈服强度不会过高，对室温下较低的屈强比有利，但未析出的Nb将在返红过程中会从铁素体和贝氏体中单独析出，或与V、Mo复合析出，形成纳米第二相，弥补钢在高温下因基体软化而造成的强度降低，提高高温强度；
步骤(2):加热炉加热所述钢坯料至1200-1250°C，时间为1_5小时，钢内部获得细小均匀的原始奥氏体组织，随后采用两阶段轧制工艺处理所述钢坯料，得到预定尺寸的预应力钢棒锻坯；
步骤(3):对所述预应力钢棒锻坯进行扩氢热处理；
步骤(4):对预应力钢棒锻坯进行粗加工，除去其表面的黑皮，依次对其进行水冷淬火与空冷淬火；利用水冷/空冷工艺进行调质热处理，能够最大限度地防止了锻件的淬火开裂和内裂，同时也获得均匀细小淬火，降低淬火温度可有效地防止钢棒锻坯淬裂倾向；
步骤(5):截取预定长度淬火处理后的预应力钢棒锻坯，并在预应力钢棒锻坯两端开设预定长度的螺纹，在上述钢棒锻坯位于两端螺纹之间部分的外表面涂覆聚乙烯防腐涂层，并进行干燥处理，重复上述涂覆/干燥处理过程1-3次；
步骤(6):在前述聚乙烯防腐涂层外套设聚乙烯热缩套，并使其加热收紧，重复上述套设/加热收紧过程2-4次，即得到预应力钢棒。
[0007]本发明的限定技术方案为:
进一步的，前述的抗震耐火型预应力钢棒的制造工艺，所述钢坯料的组分含量包括以下质量百分比的各组分: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%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。
[0008]前述的抗震耐火型预应力钢棒的制造工艺,所述钢还料的组分含量包括以下质量百分比的各组分: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%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。
[0009]前述的抗震耐火型预应力钢棒的制造工艺，所述两阶段轧制工艺具体为:粗轧轧制3-5道次，钢内部通过反复再结晶细化奥氏体；粗轧终轧温度为1050-1100°C，精轧轧制5-10道次，精轧开轧温度880-980°C，终轧温度为860_910°C，轧后获得薄饼状奥氏体组织；轧后经层流冷却，冷速15-25°C /s，终冷返红温度350-550°C，最后空冷至室温；
采用两阶段控轧工艺，在粗轧阶段，适当降低粗轧温度、提高道次压下量3-5道次，实施再结晶控轧，通过反复再结晶细化奥氏体；精轧阶段在奥氏体未再结晶温度(Tnr)以下变形，利用固溶Nb和析出Nb抑制奥氏体再结晶的机制，获得薄饼状奥氏体，有助于细化铁素体和贝氏体组织。
[0010]前述的抗震耐火型预应力钢棒的制造工艺，步骤(3)中扩氢热处理具体包括:将预应力钢棒锻坯进炉加热至880±10°C并保温360分钟，空冷至300±10°C保温180分钟，然后再加热至600±15°C保温650分钟，炉冷至360±20°C出炉空冷；
扩氢热处理，保证钢棒锻坯氢含量在2.0ppm以下的前提下，进一步降低氢的含量，防止钢棒锻坯产生白点裂纹和热处理应力诱发氢致裂纹及氢致延迟滞后裂纹。
[0011]前述的抗震耐火型预应力钢棒的制造工艺，步骤(5)中涂覆聚乙烯防腐涂层后，干燥处理为静置干燥处理，静置时间为28个小时。
[0012]前述的抗震耐火型预应力钢棒的制造工艺，步骤(4)中所述水冷淬火处理时的初试水温低于36 °C。
【具体实施方式】
[0013]实施例1
本实施例提供了一种抗震耐火型预应力钢棒的制造工艺，包括如下步骤:
步骤(I):选取钢坯料，所述钢坯料的组分含量包括以下质量百分比的各组分: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%，其余为 Fe 和不可避免的杂质；
步骤(2):加热炉加热所述钢坯料至1200-1250°C，时间为1_5小时，钢内部获得细小均匀的原始奥氏体组织，随后采用两阶段轧制工艺处理所述钢坯料，所述两阶段轧制工艺具体为:粗轧轧制3-5道次，钢内部通过反复再结晶细化奥氏体；粗轧终轧温度为1050-1100°C，精轧轧制5-10道次，精轧开轧温度880_980°C，终轧温度为860_910°C，轧后获得薄饼状奥氏体组织；轧后经层流冷却，冷速15-25°C /s，终冷返红温度350-550°C，最后空冷至室温，得到预定尺寸的预应力钢棒锻坯；
步骤(3):对所述预应力钢棒锻坯进行扩氢热处理；
步骤(4):对预应力钢棒锻坯进行粗加工，除去其表面的黑皮，依次对其进行水冷淬火与空冷淬火；水冷淬火处理时的初试水温低于36°C ;利用水冷/空冷工艺进行调质热处理，能够最大限度地防止了锻件的淬火开裂和内裂，同时也获得均匀细小淬火，降低淬火温度可有效地防止钢棒锻坯淬裂倾向；
步骤(5):截取预定长度淬火处理后的预应力钢棒锻坯，并在预应力钢棒锻坯两端开设预定长度的螺纹，在上述钢棒锻坯位于两端螺纹之间部分的外表面涂覆聚乙烯防腐涂层，并进行干燥处理，干燥处理为静置干燥处理，静置时间为28个小时，重复上述涂覆/干燥处理过程1-3次；
步骤(6):在前述聚乙烯防腐涂层外套设聚乙烯热缩套，并使其加热收紧，重复上述套设/加热收紧过程2-4次，即得到预应力钢棒。
[0014]实施例2
本实施例提供了一种抗震耐火型预应力钢棒的制造工艺，包括如下步骤:
步骤(I):选取钢坯料，所述钢坯料的组分含量包括以下质量百分比的各组分: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%，其余为Fe和不可避免的杂质；
步骤(2):加热炉加热所述钢坯料至1200-1250°C，时间为1-5小时，钢内部获得细小均匀的原始奥氏体组织，随后采用两阶段轧制工艺处理所述钢坯料，所述两阶段轧制工艺具体为:粗轧轧制3-5道次，钢内部通过反复再结晶细化奥氏体；粗轧终轧温度为1050-1100°C，精轧轧制5-10道次，精轧开轧温度880_980°C，终轧温度为860_910°C，轧后获得薄饼状奥氏体组织；轧后经层流冷却，冷速15-25°C /s，终冷返红温度350-550°C，最后空冷至室温，得到预定尺寸的预应力钢棒锻坯；
步骤(3):对所述预应力钢棒锻坯进行扩氢热处理；扩氢热处理具体包括:将预应力钢棒锻坯进炉加热至880±10°C并保温360分钟，空冷至300±10°C保温180分钟，然后再加热至600±15°C保温650分钟，炉冷至360±20°C出炉空冷；
步骤(4):对预应力钢棒锻坯进行粗加工，除去其表面的黑皮，依次对其进行水冷淬火与空冷淬火；水冷淬火处理时的初试水温低于36°C ;利用水冷/空冷工艺进行调质热处理，能够最大限度地防止了锻件的淬火开裂和内裂，同时也获得均匀细小淬火，降低淬火温度可有效地防止钢棒锻坯淬裂倾向；
步骤(5):截取预定长度淬火处理后的预应力钢棒锻坯，并在预应力钢棒锻坯两端开设预定长度的螺纹，在上述钢棒锻坯位于两端螺纹之间部分的外表面涂覆聚乙烯防腐涂层，并进行干燥处理，干燥处理为静置干燥处理，静置时间为28个小时，重复上述涂覆/干燥处理过程1-3次；
步骤(6):在前述聚乙烯防腐涂层外套设聚乙烯热缩套，并使其加热收紧，重复上述套设/加热收紧过程2-4次，即得到预应力钢棒。
[0015]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种抗震耐火型预应力钢棒的制造工艺，其特征在于，包括如下步骤: 步骤(1):选取钢坯料，所述钢坯料的组分含量包括以下质量百分比的各组分: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%，其余为Fe和不可避免的杂质； 步骤(2):加热炉加热所述钢坯料至1200-1250°C，时间为1_5小时，钢内部获得细小均匀的原始奥氏体组织，随后采用两阶段轧制工艺处理所述钢坯料，得到预定尺寸的预应力钢棒锻坯； 步骤(3):对所述预应力钢棒锻坯进行扩氢热处理； 步骤(4):对预应力钢棒锻坯进行粗加工，除去其表面的黑皮，依次对其进行水冷淬火与空冷淬火； 步骤(5):截取预定长度淬火处理后的预应力钢棒锻坯，并在预应力钢棒锻坯两端开设预定长度的螺纹，在上述钢棒锻坯位于两端螺纹之间部分的外表面涂覆聚乙烯防腐涂层，并进行干燥处理，重复上述涂覆/干燥处理过程1-3次； 步骤(6):在前述聚乙烯防腐涂层外套设聚乙烯热缩套，并使其加热收紧，重复上述套设/加热收紧过程2-4次，即得到预应力钢棒。
2.根据权利要求1所述的抗震耐火型预应力钢棒的制造工艺，其特征在于，所述钢坯料的组分含量包括以下质量百分比的各组分: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%，其余为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的抗震耐火型预应力钢棒的制造工艺，其特征在于，所述钢坯料的组分含量包括以下质量百分比的各组分: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%，其余为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的抗震耐火型预应力钢棒的制造工艺，其特征在于，所述两阶段轧制工艺具体为:粗轧轧制3-5道次，钢内部通过反复再结晶细化奥氏体；粗轧终轧温度为1050-1100°C，精轧轧制5-10道次，精轧开轧温度880_980°C，终轧温度为860-910°C，轧后获得薄饼状奥氏体组织；轧后经层流冷却，冷速15-25°C /s，终冷返红温度350-550°C，最后空冷至室温。
5.根据权利要求1所述的抗震耐火型预应力钢棒的制造工艺，其特征在于，步骤(3)中扩氢热处理具体包括:将预应力钢棒锻坯进炉加热至880± 10°C并保温360分钟，空冷至300± 10°C保温180分钟，然后再加热至600± 15°C保温650分钟，炉冷至360±20°C出炉空冷。
6.根据权利要求1所述的抗震耐火型预应力钢棒的制造工艺，其特征在于，步骤(5)中涂覆聚乙烯防腐涂层后，干燥处理为静置干燥处理，静置时间为28个小时。
7.根据权利要求1所述的抗震耐火型预应力钢棒的制造工艺，其特征在于，步骤(4)中所述水冷淬火处理时的初试水温低于36°C。
【文档编号】C22C38/32GK104313451SQ201410622556
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月8日 优先权日:2014年11月8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