[发明专利]一种合金钢及其精轧螺纹钢筋的生产方法以及精轧螺纹钢筋

说明书

技术领域

本发明属于精轧螺纹钢筋技术领域，具体是涉及一种合金钢及其高 强度(PSB830、PSB930、PSB1080级别)超大规格(直径>Φ50mm)精 轧螺纹钢筋的生产方法以及精轧螺纹钢筋。

背景技术

预应力混凝土用螺纹钢筋(也称精轧螺纹钢筋，以下均简称精轧螺 纹钢筋)是在整根钢筋上轧有外螺纹的大直径、高强度、高尺寸精度的 直条钢筋。该钢筋在任意截面处都拧上带有内螺纹的连接器进行连接或 拧上带螺纹的螺帽进行锚固。精轧螺纹钢筋广泛应用于大型水利工程、 工业和民用建筑中的连续梁和大型框架结构，公路、铁路大中跨桥梁、 核电站及地锚等工程。它具有连接、锚固简便，粘着力强，张拉锚固安 全可靠，施工方便等优点，而且节约钢筋，减少构件面积和重量。在GB/T 20065-2006《预应力混凝土用螺纹钢筋》中精轧螺纹钢筋的公称直径范围 为18mm～50mm，目前国内生产的精轧螺纹钢筋最大规格为75mm，其 次是63.5mm，不过这两种超大规格钢材因为生产难度大直接影响其性 能、产量和工程应用。因此为了满足我国建筑工程对超大直径精轧螺纹 钢筋的需求，迫切要求在现有的生产设备条件下，开发一种新的超大直 径精轧螺纹钢筋品种：同时保证强度和塑性。

目前在生产超大规格(>Φ50mm)高强度(屈服强度≥830MPa)精轧 螺纹钢筋上，还没有相对应的成分及生产工艺，因此该产品属于高附加 值的高端产品。在高强度精轧螺纹钢筋的生产方面，目前的技术路线主 要包括：

(1)在线余热处理工艺提高精轧螺纹钢筋的强度；

(2)在中碳钢中添加Cr、Mo等合金元素，通过回火处理得到变态 贝氏体组织提高强度；

(3)在低碳钢中通过添加B等元素空冷得到贝氏体组织。

(4)通过提高Mn含量配合回火热处理工艺，提高强度。

在提高精轧螺纹钢筋的性能方面，国内的专利技术如下:

CN101327491A中采用130mm2中碳钢连铸小方坯，材料成分 C:0.36-0.46％、Si:1.4-1.8％、Mn:0.7-1.0％、V:0.08-0.15％、P≤0.045％、 S≤0.045％、铌+钛<0.10％、余量Fe，工艺流程为转炉冶炼→钢包钒微合 金化→LF精炼→全保护浇铸→钢坯检查→加热炉加热→控制轧制→轧后 控制冷却，其特征在于：连铸过程采用130mm2连铸小方坯全保护浇铸， 浇铸周期40-60min/炉，中间包钢水目标过热度20-35℃，拉速按照 2.0-2.4m/min控制，中间包钢水液面高度600-800mm，二冷水量按 0.8-1.2L/kg钢控制，控制连铸坯缩孔级别≤1.5级；轧制过程开轧温度 950-1100℃，精轧入口温度800-950℃；轧后采用两段式或三段式分级控 制冷却方式，出一冷段温度控制在700-850℃之间，出二冷段或三冷段上 冷床回火温度PSB785控制在600-700℃之间，PSB830控制在570-670℃。 此方法的不足：工艺复杂，需要对材料进行强穿水，使得表面有一层厚 的淬硬层，通过自回火，边部组织为回火索氏体，中心为铁素体+珠光体。 该方法不易控制，若淬硬层太厚虽强度富余量高，但延伸率不能满足标 准要求，若太薄强度达不到要求，且只能针对小规格产品，最大规格到 Φ40mm。

CN1103673A公开了一种空冷变态贝氏体高强螺纹钢及处理工艺， 成分为C％0.28～0.36，Mn％0.80～1.20，Cr％0.70～1.10，Si％0.60～1.20， Mo％0.20～0.40，V％0.10～0.15，其余为Fe，限制S、P含量分别小于 0.03％；终轧温度控制在880～900℃，余热在200～300℃区间回火2～3 小时后空冷，组织为变态贝氏体。采用该成分工艺生产的材料虽然强度 较高，但不能生产大规格螺纹钢筋。

CN104018059A公开了屈服强度≥980MPa的贝氏体精轧螺纹钢筋， 其成分：C0.10～0.20％、Si0.20～0.50％、Mn1.80～2.3％、P≤0.035％、 S≤0.035％、B0.0010～0.0030％，金相组织主要为别实体；生产步骤：常 规冶炼并铸坯，对铸坯进行堆垛冷却并至室温；对铸坯加热、粗轧、精 轧、自然空冷至室温并代用。本工艺虽然利用组织相变来提高强度，无 需进行热处理，成本降低，但该方法只能生产Φ50mm以下规格精轧螺纹 钢筋产品。