[发明专利]一种高延性超高强度预应力混凝土用钢棒及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土用钢棒及其加工方法，具体的说是一种高延性超高强度预应力混凝土用钢棒及其加工方法。

背景技术

目前，国内外生产的预应力混凝土管桩领域大多采用1420MPa级预应力混凝土用钢棒（简称PC钢棒），所用的原材料大多为30MnSi、35MnSi等，预应混凝土用钢棒的生产加工工艺为放线—剥壳除锈—定型刻槽—校直—感应加热—淬火—回火—冷却—传动—剪切分线—收线，尽管PC钢棒具有韧性强、松弛低、良好的可焊性、镦锻性等优点，但是现有的强度级别较低，不能满足预应力混凝土管桩的使用，特别是直径在Φ1000mm长度在50米以上的预应力混凝土管桩的应用。众所周知，预应力体系中的钢材张拉力是依靠预应力钢材的70-80%拉力来保持的，通过其张拉力压缩高强混凝土来提高构件的极限承载力和控制裂缝开展，所以，采用1420级预应力混凝土用钢棒在大直径超长度管桩内应用，其直径和配筋密度大幅度增加，造成一根该类型管桩的用钢量在1.3吨左右，建造成本、运输成本、人力成本大幅增加，无法满足现有节约型社会发展的需求。与此同时，当PC钢棒的强度超过1570MPa级以上时，其延伸率均小于7%以下，滞后断裂的敏感性呈现线性增加的风险，由于滞后断裂的发生时间的不确定，可能是几天、几个月甚至是几年，这对预应力混凝土用钢棒产业而言将造成不可估量的质量隐患和巨大的经济损失。

发明内容

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，提出一种高延性超高强度预应力混凝土用钢棒及其加工方法，替代现有1420MPa级预应力混凝土用钢棒，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。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种高延性超高强度预应力混凝土用钢棒，其化学成分重量百分比为：C：0.3-0.5%，Si：0.3-1.8%，Mn：0.6-1.5%，Nb：0.02-0.2%，V：0.01-0.1%，Ni：0.01-0.2%、Cr:0.1-0.5%、Mo：0.01-0.1%、B：0.001-0.005%，Fe：余量，其中碳当量Ceq小于0.8%。

上述高延性超高强度预应力混凝土用钢棒的加工方法，按以下步骤进行：

㈠按重量百分比化学成分在钢厂冶炼并轧成带有或没有螺纹的钢棒；

㈡将轧好的钢棒送入感应加热炉加热到850-950℃；

㈢将感应加热完成的钢棒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200-250℃/s，淬火冷却时间5-30秒，使钢棒温度冷却到Ms点以下10-30℃；

㈣将淬火后的钢棒经过回火加热炉加热到390-500℃，保温10-60秒；

㈤将回火后的钢棒冷却到室温。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的高延性超高强度预应力混凝土用钢棒，其化学成分重量百分比为：C：0.45-0.5%，Si：1.5-1.8%，Mn：1.2-1.5%，Nb：0.1-0.2%，V：0.08-0.1%，Ni：0.15-0.2%、Cr:0.3-0.5%、Mo：0.08-0.1%、B：0.004-0.005%，Al：0.017-0.0019%，S：0.005-0.007%，Ti：0.005-0.007%，镧系稀土：0.1-0.3%，Fe：余量，其中碳当量Ceq小于0.6%；镧系稀土的组分质量百分比为：镧：15-20%，铈：22-26%，镨：20-25%，钕：15-20%，镝：10-15%，其余镧系元素：2-6%，以上镧系稀土各组分之和为100%。

前述的高延性超高强度预应力混凝土用钢棒，其化学成分重量百分比为：C：0.45%，Si：1.8%，Mn：1.2%，Nb：0.1%，V：0.1%，Ni：0.15%、Cr:0.3%、Mo：0.08%、B：0.004%，Al：0.017%，S：0.005%，Ti：0.005%，镧系稀土：0.1%，Fe：余量；镧系稀土的组分质量百分比为：镧：16%，铈：26%，镨：20%，钕：20%，镝：15%，其余镧系元素：3%。