一种预应力混凝土用精轧螺纹钢筋的生产方法
【专利说明】一种预应力混凝土用精轧螺纹钢筋的生产方法
[0001] 【技术领域】 本发明涉及金属线材的乳制方法，也涉及通过热处理改变黑色金属物理性能的方法， 具体而言，涉及预应力混凝土用精乳螺纹钢筋的生产。
[0002] 【【背景技术】】 预应力混凝土用精乳螺纹钢筋主要用于制造高强度、大跨度、钢筋用螺母连接方式的 混凝土结构制品上，如核电站、水电站、桥梁、險道、尚速铁路等重点工程。随着国豕对基础 设施建设投入的加大，城市化进程的加快，对精乳螺纹钢筋的需求量逐渐增大。精乳螺纹钢 筋要求有高的强度、高的外形尺寸精度、较好的塑形。对乳制工艺设备提出很高的要求，是 高技术含量、高附加值的产品。
[0003] 精乳螺纹钢筋执行《预应力混凝土用螺纹钢筋》GB/T20065-2006标准，根据其用途 主要以Φ25πιπι、Φ32πιπι规格需求量为最大。精乳螺纹钢筋按屈服强度分为PSB785、PSB835、 PSB930、PSB1030、PSB1080共5个级别，其特点是在整根钢筋上乳制有外螺纹的大直径、高 精度的直条钢筋。在整根钢筋的任意截面都能旋上带有内螺纹的连接器进行连结，或旋上 螺纹帽进行锚固。具有连接、锚固简便、张拉锚固安全可靠、粘着力强等特点，又因省掉焊接 工艺避免了由于焊接而造成的内应力及组织不稳定等引起的断裂。
[0004] 中国专利数据库中，涉及精乳螺纹钢筋生产相关的申请件已有许多，如 CN100579680号《高强度精乳螺纹钢筋的生产方法》、CN1234887C号《一种高强度精乳螺纹 钢筋连续感应热处理工艺》、CN101585052号《一种大直径高强度精乳螺纹钢筋及生产工 艺》、CN101514390B号《一种在线调质工艺生产高强度精乳螺纹钢筋的方法》、CN102363832B 号《精乳螺纹钢筋的生产工艺》、CN103774040A号《PSB830精乳螺纹钢筋及含钒钛铁水冶 炼该钢筋的工艺》、CN104046907A号《一种屈服强度彡960MPa精乳螺纹钢筋及生产方法》、 CN104018059A号《屈服强度彡980MPa的贝氏体精乳螺纹钢筋及生产方法》、CN104212961B 号《Μη系高强精乳螺纹钢筋的回火热处理方法》、CN104328338A号《小规格精乳螺纹钢筋及 其生产方法》、CN104911502A号《一种1080MPa级高强度预应力精乳螺纹钢筋及其制备方 法》等。上述专利技术都还不能完全满足用户对预应力混凝土用精乳螺纹钢筋的质量要求。 [0005]【
【发明内容】
】 本发明旨在提供一种预应力混凝土用精乳螺纹钢筋的生产方法，使Φ 25~32mm的 PSB785和PSB830精乳螺纹钢筋的质量和性能满足标准GB/T20065-2006和用户使用要求。 [0006] 发明人认识到：精乳螺纹钢筋是一种热乳成带有不连续的外螺纹的直条钢筋，钢 筋在任意截面处，均可用带有匹配形状的内螺纹的连接器或锚具进行连接或锚固。精乳螺 纹钢筋与普通螺纹钢筋相比，具有如下特点：①截面面积变大，成品孔型基圆及横肋形状 (等高肋）都需要改动；②各参数尺寸无论是内径、间距还是横肋高度的尺寸范围都小， 要求严格；③钢筋外形无纵肋，且横肋在同一螺旋线上，要求成品乳机架次的某一轴能前 后调整，加大了各道次及成品机架的调整难度；④性能要求高，主要体现在屈服、抗拉强度 高，工艺上要采用微合金化加乳后余热控冷处理；⑤钢筋端部要求平齐，不影响连接器通 过，要离线锯切，并倒棱；⑥乳机调整难度大，生产效率低。
[0007] 发明人提供的方法是采用以下流程生产的：铁水+废钢一顶底复吹转炉冶炼一挡 渣出钢一脱氧合金化一LF炉精炼一连铸一精整一加热一三棒线或一棒线乳制一控冷一打 捆；本发明方法的技术要点在于： (1) 成分和性能设计 根据精乳螺纹钢筋采用连接器连接、不受可焊性约束的特点，因此须采用微合金化技 术，在钢中加钒合金，利用钒与碳、氮形成碳氮化钒的细晶强化和沉淀强化的作用，提高钢 的屈服强度、抗拉强度，使钢获得良好的性能，据此设计低碳合金钢中硅、锰、铌、钒、磷、硫 各元素的控制目标值； 预应力混凝土用精乳螺纹钢筋的性能、钢筋外形尺寸和重量均需要满足GB/ T20065-2006标准的规定； (2) 转炉冶炼：采用双渣法冶炼，保证出钢口状况良好，采用挡渣棒挡渣出钢；底吹砖 畅通，钢包洁净，不得有包沿，确保大包水口自开；脱氧合金化制度：用SiMn合金配Mn，不足 Si部分用SiFe补齐。微合金的加入：采用钒氮合金增氮；每炉钢添加钒氮14,不足V用钒 铁补齐；采用NbFe配铌、CrFe配铬；在出钢过程中其他合金加完后逐渐加入微合金；采用 SiAlCaBa合金终脱氧；转炉冶炼周期控制在40 min ; (3) LF炉精炼：根据钢中铝含量喂铝线调整钢中铝含量，加入合成渣、精炼渣造渣，并 根据炉内温度、钢水S含量和化渣情况调节合成渣用量；采用电石、SiFe粉、铝钒土造白渣， 改质剂，渣面加铝粒；精炼过程调节氩气流量，防止精炼大翻溢渣，并调节除尘风机风量保 证微正压操作；精炼钢水离开加热位前加入钛铁配钛；LF炉处理完毕，喂SiCa线，喂线完毕 后，进行软吹氩，精炼周期(入LF炉加热位到出LF炉加热位）控制在40±lmin ; (4) 连铸：采用中碳钢保护渣，全保护浇注，电磁搅拌；采用塞棒浇注；连铸五流时，温 度按上限控制；采用挡渣墙的中间包，前3包钢水精炼出站温度上调KTC~15°C，开浇第一 炉温度上调15°C，中间包连浇炉次钢水温度多1525°C时，铸坯留下待处理；控制铸坯矫直 温度，避开矫直裂纹敏感区；连铸浇注时必须保证满中间包操作，中间包连浇过程液面不得 低于400_ ;因换水口或其它原因造成的重接坯须切净，确保敞开浇注的铸坯切净；连铸浇 注周期控制在42min ; (5) 铸坯加热：要求加热炉温度控制使钢坯加热均匀，加热过程中防止钢坯出现过热、 过烧等现象，炉内为微还原性气氛，若停乳时间在30min以上立即降温到900°C保温。
[0008] (6)精乳温度控制：精乳温度从880°C上升至1000°C，晶粒度从9级粗化至6. 5 级；精乳温度多960°C时，晶粒度< 7级；随着精乳温度升高，奥氏体晶粒粗大，稳定性加强， 从而推迟了相变的发生，获得淬火组织的倾向加大；当精乳温度多920°C时，相变组织中易 出现贝氏体； (7)乳后冷却控制：提高冷却强度，降低上冷床温度；控制终乳温度、水箱出口温度， 控制水箱入口压力和水量；乳后一冷和乳后二冷之间设置恢复段；严格控制加热温度、开 乳温度和冷却速度，对低合金含量的钢种，乳后采用大水量冷却余热强化处理工艺，穿水冷 却能提高产品强度，同时微合金元素钒析出也起到强化作用；对合金含量相对较高的钢种， 钢筋乳后采用小水量冷却余热强化处理工艺，强度的提高主要依赖于析出强化和缓冷过 程。
[0009] (8)剪切温度控制：提高剪切温度，有利于钢材在高温下的应力释放，能够提高 乳材延伸率。
[0010] 上述技术要点（1)中，所述各元素的控制目标值是：在成品钢筋中碳含量为设计 成分中线±0. 01% ;硅含量1. 40%~1. 60% ;锰含量0. 70%~1. 00% ;PSB785产品铌含量 0. 008%~0.012%，？58830 产品铌含量 0.020%~0.030%;钒含量0.10%~0.15%;磷 P 彡 0· 035% ;硫 S 彡 0· 035% ;PSB830 产品钛含量 0· 010%~0· 020%。
[0011] 上述技术要点（2)中，所述冶炼控制指标为出钢C=0.15%~0.30%，出钢 P < 0. 015%，出钢S < 0. 025% ;出钢前钢包温度彡900°C ;所述钒氮合金增氮要使钢中氮含 量达到0. 0080%~0. 0110%，所述用SiAlCaBa合金终脱氧，每炉控制加80 kg~100 kg，每 炉钢水量为85t。
[0012] 上述技术要点（3)中，所述调整钢中铝含量控制在0· 020%~0· 025%。保证供电 15min内形成白渣，并保持白渣时间不小于IOmin ;所述SiFe粉粒度彡3mm ;添加造白渣的 铝钒土量为50kg/炉、改质剂量为60kg/炉，渣面加铝粒量为20kg/炉；所述软吹氩时间大 于13min，目标控制15min，以渣面微微涌动不裸露钢液面为宜。
[0013] 上述技术要点（4)中，所述电磁搅拌的频率为4Hz、电流220A ;所述塞棒浇注控制 拉速I. 90±0. 02m/min，二冷比水量0. 70L/kg ;所述中间包钢水过热度15~30°C，目标控 制在25±5°C ;所述铸坯矫直温度彡900°C ;所述满中间包的液面高度为600~700mm。
[0014] 上述技术要点（5)中，所述加热炉温度控制为加热段1130°C~1200°C，均热段 IlOOcC~1180 °C，出坯温度980°C~1030°C，目标值是1050°C ;控制钢坯头、中、尾温差 彡 5(TC〇
[0015] 上述技术要点（6)中，所述精乳温度应低于930°C。
[0016] 上述技术要点（7)中，所述上冷床温度控制在500~550°C，返温后温度约600°C ; 所述终乳温度控制在930 °C，水箱出口温度控制在520~560 °C，控制水箱入口压力1. 2~ 1. 4 MPa，水量900~1100 m3/h ;所述恢复段长度为12m。
[0017] 上述技术要点（8)中，所述剪切温度控制在500°C~550°C。
[0018] 发明人指出："设计成分中线"是为了控制碳含量变化小使钢筋强度波动小，例如 的设计成分中线是〇. 70%，则控制在0. 69%~0. 71%，如此类推。
[0019] 使用本发明生产的Φ 25~32mm PSB785和PSB830精乳螺纹钢筋的性能和外形尺 寸均能满足GB/T 20065-2006要求，产品可以满足用户要求和市场急需。适用于PSB785和 PSB830精乳螺纹钢筋的生产企业。
[0020] 【【具体实施方式】】 以发明人所在公司炼钢厂和乳钢厂采用本发明生产6炉PSB830精乳螺纹钢筋为例，进 一步说明本发明。
[0021] 生产工艺包括以下工序：铁水+废钢一IOOt顶底复吹转炉冶炼一挡渣出钢一脱氧 合金化一LF炉精炼一连铸（150 X 150mm方坯、全保护浇注、电磁搅拌)一精整一加热一三棒 线(或一棒线）乳制一控冷一打捆。
[0022] 转炉冶炼 1)铁水成分。铁水成分见表1 表1铁水成分％
由表可见铁水条件好，铁水Si、Mn稳定，且含量适中，利于转炉操作控制；铁水P、S含 量低，转炉脱P任务轻。
[0023] 2)转炉控制情况。转炉倒炉情况见表2,出钢及合金化情况见表3。
[0024] 表2转炉倒炉情况
表3出钢