一种高强度预应力混凝土用钢棒及其生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高强度预应力混凝土用钢棒，其重量百分比化学成分为：C：0.20-0.25%，Si：1.50-1.85%，Mn：0.20-0.50%，Cr:0.07-0.09%，Mo：0.30-0.35%，V：0.25-0.35%，Nb：0.05-0.08%，Ti：0.42-0.61%，Ni：0.15-0.25%，Ca：0.25-0.40%，S≤0.025%，P≤0.025%，Cu≤0.20%，复合稀土：0.15-0.30%，余量为Fe；本发明专利技术还设计一种高强度预应力混凝土用钢棒的生产工艺流程如下冶炼得到钢坯-轧制-冷却处理-第二次轧制-热处理及稳定化处理-气体氮化处理-吐丝并打卷-打捆入库。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度预应力混凝土用钢棒及其生产工艺
本专利技术属于冶炼
，涉及一种钢棒及其生产工艺，具体的说是一种高强度预应力混凝土用钢棒及其生产工艺。
技术介绍
我国的预应力钢材生产起步于20世纪60年代初期，因受计划经济影响，到20世纪80年代末期才开始开发和引进该技术，由于当时国内生产的设备自动化程度相对较低、工序不连续，使得初期研制出的预应力钢棒产品的生产效率很低、成本较高、难以形成规模化生产。随着我国经济建设和改革开放的不断深入，“八五”期间，国内几家企业与科研院所共同开发出了一种自动化程度较高的连续预应力钢棒生产线，但由于控制系统的协调性以及设计的欠缺而难以达到预期效果。“九五”期间，我国对建筑用钢材的质量标准有了一定的认识，逐步引进预应力钢材生产线。唐山钢铁公司于1994年引进了国内第一条PC钢棒生产线，短短几年间国内数家企业先后从国外引进了10条预应力钢棒生产线，加上整修后的20余条国内生产线，年产量达20余万吨。我国高速线材生产的快速发展，促进了预应力混凝土结构工程的设计、施工与用料的技术升级和更新换代。但形成了严重的供大于求的局面，使得预应力钢材产品的销售价格一路下滑，货款回收周期延长，使得许多企业处于半停产或停产的局面。自1999年以来，由于南方沿海一带经济建设步伐的加快，建筑行业迅猛发展，使预应力钢材市场活跃了起来，使得原半停产或停产的生产线被重新启动，而随着PC钢棒生产质量的不断改进，以及国民对建筑钢材高性价比带来的一系列好处的深入认识，其应用越来越普遍，产量也在稳步增长。广东省建设厅在2000年出台的文件规定，建造楼房所用管桩必须使用PC钢棒。据统计，目前中国PC钢棒生产能力已达100万吨以上。目前一般预应力混凝土用钢棒的生产工艺为放线—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，工艺成本高，浪费钢材，工序复杂操作不便且制造出来的钢棒性能差、延性差、易断裂等缺点，这些钢棒应用到工程、建筑物上，其滞后断裂的敏感性呈现线性增加，风险性大，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。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种高强度预应力混凝土用钢棒及其生产工艺，该钢棒强度高，延伸性好，抗滞后断裂性强、易焊接、镦锻性能好等优点，同时其生产工艺简单易操作、生产稳定效率高，节省钢材节省成本。本专利技术解决以上技术问题的技术方案是：一种高强度预应力混凝土用钢棒，其重量百分比化学成分为：C：0.20-0.25%，Si：1.50-1.85%，Mn：0.20-0.50%，Cr:0.07-0.09%，Mo：0.30-0.35%，V：0.25-0.35%，Nb：0.05-0.08%，Ti：0.42-0.61%，Ni：0.15-0.25%，Ca：0.25-0.40%，S≤0.025%，P≤0.025%，Cu≤0.20%，复合稀土：0.15-0.30%，余量为Fe；复合稀土的组分按质量百分比计为：钬：5-8%，钆：8-10%，钇：8-10%，铈：15-20%，镨：23-25%，钕：12-15%，镝：11-14%，其余为镧，以上各组分之和为100%。本专利技术进一步限定的技术方案是：前述高强度预应力混凝土用钢棒中，其重量百分比化学成分为：C：0.25%，Si：1.65%，Mn：0.20%，Cr:0.08%，Mo：0.35%，V：0.25%，Nb：0.08%，Ti：0.50%，Ni：0.25%，Ca：0.30%，S：0.025%，P：0.010%，Cu：0.15%，复合稀土：0.20%，余量为Fe；复合稀土的组分按质量百分比计为：钬：5%，钆：8%，钇：9%，铈：20%，镨：23%，钕：12%，镝：14%，其余为镧，以上各组分之和为100%。前述高强度预应力混凝土用钢棒中，其重量百分比化学成分为：C：0.20%，Si：1.50%，Mn：0.50%，Cr:0.07%，Mo：0.30%，V：0.35%，Nb：0.05%，Ti：0.42%，Ni：0.15%，Ca：0.25%，S：0.015%，P：0.015%，Cu：0.20%，复合稀土：0.15%，余量为Fe；复合稀土的组分按质量百分比计为：钬：8%，钆：9%，钇：8%，铈：18%，镨：25%，钕：15%，镝：11%，其余为镧，以上各组分之和为100%。前述高强度预应力混凝土用钢棒中，其重量百分比化学成分为：C：0.22%，Si：1.85%，Mn：0.35%，Cr:0.09%，Mo：0.33%，V：0.30%，Nb：0.07%，Ti：0.61%，Ni：0.18%，Ca：0.40%，S：0.020%，P：0.025%，Cu：0.15%，复合稀土：0.30%，余量为Fe；复合稀土的组分按质量百分比计为：钬：7%，钆：10%，钇：10%，铈：15%，镨：24%，钕：13%，镝：13%，其余为镧，以上各组分之和为100%。本专利技术还设计了一种高强度预应力混凝土用钢棒的生产工艺，具体生产工艺如下：（1）将上述组分作为原料经转炉冶炼、精炼处理、连铸后得到钢坯，然后将钢坯通过步进式加热炉加热至1000-1500℃，加热后的钢坯出炉进行高压水除鳞，除鳞压力设定为15-18MPa，除鳞后钢坯温度为900-990℃；（2）将步骤（1）中除鳞后的钢坯送入轧机轧制，钢坯入炉预热段温度控制在660-710℃，加热温度为850-920℃，加热1.5-3h，粗轧温度为1000-1180℃，粗轧完成温度控制在950以上，终轧温度为800-850℃；（3）对步骤（2）中轧制后的钢坯进行降温冷却处理工序以控制其内部金相组织；降温冷却处理工序具体为：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以3.5-4.0℃/s的冷却速率将钢坯水冷至500-550℃，然后空冷至350-450℃，再采用水冷以3.0-3.5℃/s的冷却速率将钢坯水冷至150-185℃，最后空冷至室温；（4）将冷却至室温的钢坯再次送入轧机进行第二次轧制，粗轧温度控制在1000-1100℃，精轧温度控制在950-980℃，轧制后弱冷至750-820℃，再自然冷却至室温；（5）将步骤（4）中经两次轧制后的钢坯进行热处理并冷却至室温，对冷却后的钢坯进行稳定化处理加热到800-850℃，保温10-15min，随后进行空冷或炉冷至室温；（6）对步骤（5）中经稳定化处理后的钢坯表面进行气体氮化处理最终得到钢棒，将钢坯放置于气体氮化炉中并向炉中通入NH3，将炉升温至500-525℃，保持10-15h；（7）将经气体氮化处理的钢棒送入吐丝机，在吐丝温度为750-790℃下吐丝形成盘卷状并进行空冷，在空冷后进一步经集卷器打成卷筒状；（8）将打成卷筒状的钢棒送入打捆机进行打捆并称重，最后进入成品库。本专利技术进一步限定的技术方案是：高强度预应力混凝土用钢棒的生产工艺中，步骤（5）中对钢坯进行热处理，具体操作步骤如下：a退火：将钢坯炉热至780-820℃并保温1-2h后停炉，炉冷却至420-450℃，随后打开炉门继续缓冷至190-250℃出炉空冷至室温；b淬火：将步骤a中退火后的钢坯缓慢炉热至890-910℃并保温7-9h，然后直接用水喷淋钢坯快速降温；c回火：将经淬火后的钢坯在室温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度预应力混凝土用钢棒，其特征在于，其重量百分比化学成分为：C：0.20‑0.25%，Si：1.50‑1.85%，Mn：0.20‑0.50%，Cr:0.07‑0.09%，Mo：0.30‑0.35%，V：0.25‑0.35%，Nb：0.05‑0.08%，Ti：0.42‑0.61%，Ni：0.15‑0.25%，Ca：0.25‑0.40%，S≤0.025%，P≤0.025%，Cu≤0.20%，复合稀土：0.15‑0.30%，余量为Fe；所述复合稀土的组分按质量百分比计为：钬：5‑8%，钆：8‑10%，钇：8‑10%，铈：15‑20%，镨：23‑25%，钕：12‑15%，镝：11‑14%，其余为镧，以上各组分之和为100%。

【技术特征摘要】
1.一种高强度预应力混凝土用钢棒，其特征在于，其重量百分比化学成分为：C：0.20-0.25％，Si：1.50-1.85％，Mn：0.20-0.50％，Cr:0.07-0.09％，Mo：0.30-0.35％，V：0.25-0.35％，Nb：0.05-0.08％，Ti：0.42-0.61％，Ni：0.15-0.25％，Ca：0.25-0.40％，S≤0.025％，P≤0.025％，Cu≤0.20％，复合稀土：0.15-0.30％，余量为Fe；所述复合稀土的组分按质量百分比计为：钬：5-8％，钆：8-10％，钇：8-10％，铈：15-20％，镨：23-25％，钕：12-15％，镝：11-14％，其余为镧，以上各组分之和为100％。2.根据权利要求1所述的高强度预应力混凝土用钢棒，其特征在于，其重量百分比化学成分为：C：0.25％，Si：1.65％，Mn：0.20％，Cr:0.08％，Mo：0.35％，V：0.25％，Nb：0.08％，Ti：0.50％，Ni：0.25％，Ca：0.30％，S：0.025％，P：0.010％，Cu：0.15％，复合稀土：0.20％，余量为Fe；所述复合稀土的组分按质量百分比计为：钬：5％，钆：8％，钇：9％，铈：20％，镨：23％，钕：12％，镝：14％，其余为镧，以上各组分之和为100％。3.根据权利要求1所述的高强度预应力混凝土用钢棒，其特征在于，其重量百分比化学成分为：C：0.20％，Si：1.50％，Mn：0.50％，Cr:0.07％，Mo：0.30％，V：0.35％，Nb：0.05％，Ti：0.42％，Ni：0.15％，Ca：0.25％，S：0.015％，P：0.015％，Cu：0.20％，复合稀土：0.15％，余量为Fe；所述复合稀土的组分按质量百分比计为：钬：8％，钆：9％，钇：8％，铈：18％，镨：25％，钕：15％，镝：11％，其余为镧，以上各组分之和为100％。4.根据权利要求1所述的高强度预应力混凝土用钢棒，其特征在于，其重量百分比化学成分为：C：0.22％，Si：1.85％，Mn：0.35％，Cr:0.09％，Mo：0.33％，V：0.30％，Nb：0.07％，Ti：0.61％，Ni：0.18％，Ca：0.40％，S：0.020％，P：0.025％，Cu：0.15％，复合稀土：0.30％，余量为Fe；所述复合稀土的组分按质量百分比计为：钬：7％，钆：10％，钇：10％，铈：15％，镨：24％，钕：13％，镝：13％，其余为镧，以上各组分之和为100％。5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述高强度预应力混凝土用钢棒的生产工艺，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚圣法，吴海洋，
申请(专利权)人：江苏天舜金属材料集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32