用于生产大直径高强度热轧钢棒的方法技术

大直径高强度热轧钢棒的低合金钢具有０．３～０．９％的碳含量，具有层间距离为０．０５～０．１５微米的金相组织，钢棒直径至少为２０毫米，抗拉强度至少为１２０公斤／毫米＋［２］，减面率至少为２０％，这种钢棒是按这样的方法生产的；热轧钢棒以恒定的速度冷却，冷却速度是受到控制的，使珠光体转变在Ｔｃ到（Ｔｃ＋４０℃）温度范围内开始．这里Ｔｃ是一个临界温度，恒速冷却曲线与连续冷却转变曲线的珠光体转变开始曲线在这一点上相切，转变时的最高温度控制在（Ｔｃ＋８０℃）以下．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于一种具有良好金相组织的大直径热轧钢棒及其生产方法，这种钢棒在其断面上具有很高的强度和良好的韧性，所采用的生产方法是控制珠光体转变温度。在这以前，热轧钢棒一般都是用一个铅池进行所谓的铅浴冷却、用空气冷却或者用热水冷却，但是这些方法都有一些问题。比如说，在铅浴冷却方法中可以得到较高的强度，可是使用铅池会使工作环境变坏，也就是说有环境汚染问题。空气冷却或热水冷却方法也有其缺点，因为这些冷却方法不可能象铅浴冷却时那样稳定和迅速，所以在低温时不可能加速相的转变。另一方面，用淬火-回火方法也可以得到高强度钢棒，不过，这种所谓的回火马氏体钢在延迟破裂性能方面好象不如珠光体钢。因此，从可靠性的观点来说，有必要得到一种强度较高的珠光体钢。但是，对于大直径的钢棒，特别是直径大于20毫米的钢棒，它具有大量的热量，冷却较慢，使用一般常用的方法用空气冷却或热水冷却是不可能在低温度下影响珠光体的转变的。这就是说，转变温度要比小直径钢棒时高，所以，不添加大量的提高淬硬性的元素就很难得到超过120公斤/毫米2的抗拉强度。要求高强度的高碳钢钢棒，比如预应力混凝土用的钢筋，从来就是用这样的工艺方法生产的即钢坯加热、热轧、在冷床上以一定的速度冷却，比如用自然风冷、强迫风冷或喷水雾冷却，使奥氏体钢产生珠光体转变。不过，当奥氏体的热轧钢棒在轧制以后马上进行冷却使之发生珠光体转变就会引起一个问题，即生产出来的钢棒韧性降低。作为表示韧性的指标，有一些关于延伸率、减面率以及韧性降低与减面率对应的各种数据。由于韧性，也就是减面率在经过一段很长的时效时间，如几百小时甚至更长一些以后是可以恢复的(虽然恢复得不完全)，所以如果所轧的钢棒允许放置这么长时间的话，这也算不上是一个大缺点，因为在生产厂一般都有一定的储存量，钢棒在使用以前总要放一段时间的，这是过去的情况。不过，目前情况有所不同了，钢种和形状规格等都已经多样化了，生产厂已不再可能做相应的储备，并且按照使用的情况不得不在得到完全的时效恢复韧性以前就把钢材投入市场。在这种情况下，钢棒的韧性会是不均勻的，并且有时候是有危险的，特别是当这些钢棒是承受很大拉力的时候。这样，为了改善钢棒的韧性，就得考虑采取一种强化时效处理，不过这样生产出来的钢棒也有一个缺点，这就是屈服应力在抗断应力中所占比例小。通常，预应力混凝土用的钢筋所承受的应力是屈服应力的70-80%，因此希望钢棒具有较高的屈服应力。此外，上面所讲的这种钢棒还有一个缺点，那就是它的直度较差，不容易运送。中碳或高碳钢热轧钢棒通常是这样生产的，即先将钢坯加热，接着用几道或者十几道轧制成最终的形状，在轧制以后将钢棒送到冷床上冷却，使奥氏体组织转变为珠光体组织，这样可以得到较高的抗拉强度。中碳或高碳钢的性能是随所采取的热处理的条件变化的，以往的生产方法是在轧制结束之后马上冷却，钢坯在加热炉中加热时的温度分布影响到轧制中的和轧制后的轧件温度分布，因此使产品在纵向方向的机械性能受到了影响。旣使在加热炉中加热的温度分布是均勻的，如果轧制过程出现了麻烦，生产作业线上有了停顿，所轧制的钢棒温度就会降低，结果也会使产品的机械性能在纵向方向不均勻。本专利技术的槪述本专利技术的一个目的就是要生产出高强度、高韧性的直径大于20毫米的大直径钢棒，克服以往生产技术中所存在的上述缺点。本专利技术的另一个目的是通过控制珠光体的转变温度来得到良好金相组织的大直径热轧钢棒。本专利技术的另一个目的是提供一种生产高强度、高韧性大直径钢棒的方法，钢棒直径大于20毫米。本专利技术的另一个目的是提供一种生产全长机械性能均勻的中碳或高碳钢钢棒的方法。本专利技术还有一个目的，那就是提供一种能够得到稳定的良好韧性的高碳钢热轧钢棒的生产方法。本专利技术的另一个目的是提供一种可以稳定地得到良好的直度和高屈服应力的高碳钢热轧钢棒的生产方法。对于含碳量为0.5-0.9%，层间距离为0.05-0.15%微米的金相组织的低合金钢热轧钢棒来说上述目的是可以达到的，这种高强度钢棒的直径至少为20毫米，抗拉强度至少为120公斤/毫米2，减面率至少为20%，生产这种高强度大直径热轧钢棒的方法是将热轧钢棒以一个恒定的速度进行冷却，其特征是对冷却进行控制，使珠光体在Tc到Tc+40℃这样的温度范围内开始转变，这里Tc是指一个临界温度，在这个温度下，恒速冷却曲线与珠光体开始转变曲线相接触;这个珠光体开始转变曲线是钢棒连续冷却转变曲线的一个，转变时的最高温度加以控制，不超过Tc+80℃。下面参照附图来对本专利技术的原理和优点进行更详细的说明。图1是按本专利技术的方法生产热轧钢棒的一个图解，图上表示钢棒的连续冷却转变曲线(即CCT曲线)，也就是说，图上示出了珠光体开始转变曲线Ps、珠光体转变结束曲线Pf以及按本专利技术的冷却曲线3，这里Tc是恒速冷却曲线与珠光体开始转变曲线Ps相切的一点，即临界温度。图2所示是珠光体转变温度的控制范围(阴影部分)，在本专利技术的实例1中，对本专利技术的钢棒来说，这个临界温度Tc＝570℃，图上表明所得到的钢棒的抗拉强度(公斤/毫米2)。图3是钢棒的横断面，表示测量珠光体层间距离的位置。图4(a)和(b)所示分别表示在空气冷却和控制冷却条件下，珠光体的层间距离。图5(a)、(b)、(c)和(d)所示是在空气冷却(以往生产技术)和控制冷却(本专利技术的方法)条件下，珠光体金相组织的显微照片。图6的曲线表明抗拉强度与碳含量以及减面率与碳含量之间的关系。图7所示是按照本专利技术进行控制冷却的一个实施例的示意图。图8-图10所示是钢棒整个长度(60米)上的抗拉强度、减面率和延伸率，这些数据是从本专利技术的实例中取得的。图11所示是按照以往的生产技术所生产的热轧钢棒，在其不同位置上的终轧温度，抗拉强度和减面率。图12所示是抗拉强度和减面率与终轧温度之间的关系。图13所示是按照本专利技术的生产方法所得到热轧钢棒，在其不同位置上的终轧温度、抗拉强度和减面率。图14中的曲线表示钢棒经过自然时效和强化时效时，钢棒韧性(即减面率)与时效时间的关系。图15中的曲线表示，当钢棒冷却到室温、再加热并在不同温度下保温时，韧性(即减面率)随时间的变化情况。图16中的曲线表示，当钢棒在冷却过程中在不同温度下保温时，韧性(即减面率)随时间变化的情况。图17中的曲线表示，当钢棒冷却到室温时，在300℃保持40个小时，然后在冷却到室温的过程中施加一个相当于拉断强度之95%的拉力，或者不施加这一拉力时，钢棒的机械性能和直度的情况。图18中的曲线表示，当钢棒热轧后进行冷却的过程中，在400℃温度下保温并且施加一个相当于拉断强度之95%的拉力时，或者不施加这一拉力时;钢棒的机械性能和直度的情况。对本专利技术的详细说明专利技术者为解决上面所讲的问题做出了各种努力，最后成功地用控制珠光体转变温度的方法得到了金相组织非常好的高强度大直径的热轧钢棒，同时添加的合金元素保持尽可能少的程度。于是，这种高强度的大直径热轧钢棒可以用这样的方法来生产，这种方法就是使热轧出来的钢棒以恒定的速度进行冷却，其特征是这种冷却要按这样的方式来控制，使其珠光体转变在Tc到(Tc+40℃)这一温度范围内开始，这里Tc是一个临界温度，恒速冷却曲线与连续冷却转变(CCT)曲线的珠光体开始转变曲线(Ps)在这一点上相切，在转变本文档来自技高网...

【技术保护点】
大直径的高强度热轧钢棒，碳含量为０．３～０．９％的低合金钢具有层间距离为０．０５到０．１５微米的金相组织，钢棒直径至少为２０毫米，抗拉强度至少为１２０公斤／毫米↑〔２〕，减面率至少为２０％。

【技术特征摘要】
JP 1985-5-28 114550/851.大直径的高强度热轧钢棒，碳含量为0.3～0.9%的低合金钢具有层间距离为0.05到0.15微米的金相组织，钢棒直径至少为20毫米，抗拉强度至少为120公斤/毫米2，减面率至少为20%。2.按照权利要求1的大直径高强度热轧钢棒，该低合金钢的化学成份是;0.6～0.9%C，0.25～2.0%Si，0.5～2.0%Mn，0.3～1.0%Cr，其余为Fe和不可避免的杂质。3.按照权利要求1的大直径高强度热轧钢棒，该低合金钢是通过在恒定速度下进行热轧钢棒的冷却方法得到的，其特征是冷却是受到控制的，使珠光体在Tc到(Tc+40℃)温度范围内开始转变，这里Tc是一个临界温度，恒速冷却曲线与连续冷却转变曲线的珠光体转变开始曲线在这一点上相切，转变时的最高温度控制在(Tc+80℃)以下。4.大直径高强度热轧钢棒的生产方法是热轧钢棒以恒定的速度进行冷却，其特征在于冷却是按照这样的方式控制的，即珠光体转变在Tc到(Tc+40℃)温度范围内开始，这里Tc是一个临界温度，恒速冷却曲线与连续冷却转变曲线的珠光体转变开始曲线在这一点上相切，转变时的最高温度控制在(Tc+80℃)以下。5.按照权利要求4所讲的方法，是用喷水或喷水雾的办法来进行钢棒的冷却。6.按照权利要求4所讲的方法，通过控制终轧温度，热轧钢棒的晶粒要小于按照ASTM И0.8的晶粒大小。7.按照权利要求4的方法，热轧钢棒是一种低合金钢，...

【专利技术属性】
技术研发人员：村井照幸，桥本义弘，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]