在焊接区的抗延迟断裂性优良的预应力混凝土钢筋制造技术

一种在焊接区的抗延迟断袭性能优良的预应力混凝土钢筋，其基本组成为：碳（Ｃ）：０. ２～０. ６％（重量），硅（Ｓｉ）：０. ２～２. ０％（重量），锰（Ｍｎ）：０. ２～２. ０％（重量），镍（Ｎｉ）：０. ２５～０. ８％（重量）以下，其余为铁（Ｆｅ）和偶然的杂质。其中作为所述偶然杂质的磷（Ｐ）和硫（Ｓ）的含量分别为：磷：最高０. ０２０％（重量），硫：最高０. ０１５％（重量）。上述钢筋还可含有至少一种选自下列的元素：钼（Ｍｏ）：０. １～０. ５％（重量），铜（Ｃｕ）：０. ０５～１. ０％（重量），硼（Ｂ）：０. ０００３～０. ００５０％（重量），钨（Ｗ）：０. ０３～０. ０５％（重量）。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在点焊中焊接区的抗延迟断裂性优良的预应力混凝土钢筋。尽管混凝土的抗压缩性高，然而其抗拉伸性却是低的。为了克服这个缺点，使用了一种预应力混凝土钢筋作为一种用于预应力混凝土的具有高强度的材料。日本工业标准(JIS G-3109)规定试验应力(PS)、拉伸强度(TS)和伸长(EL)的下限值(如拉伸强度至少为1200牛顿/毫米2)和松弛值的上限值作为预应力混凝土钢筋的重要力学性能。预应力混凝土钢筋通常按如下方法制造将镇静(全脱氧)钢材进行热轧，然后用诸如拉伸、冲压和热处理等方法之一或这些方法的组合进行处理。通常对于含碳量至少0.8%(重量)的高碳钢而言，适于采用上述的冲压法，而对于低碳钢或中碳钢而言，适于采用上述的热处理方法，包括淬火和回火。由于对由上述高碳钢用冲压法制造的预应力混凝土钢筋难以进行点焊，因此在形成笼状物时操作效率严重降低。另一方面，点焊适用于由上述低碳钢或中碳钢用包括淬火和回火的热处理方法制造的预应力混凝土钢筋，所以采用主钢筋和辅助钢筋之间的部分点焊可以有效地形成笼状物。但是，在混凝土中使用预应力混凝土钢筋会出现下列问题在灌筑混凝土时，如果混凝土中含有盐或者使用低pH的水，那就会发生延时断裂，即在经过一定的时期后在材料的强度极限内的载荷应力下高强度材料中预应力混凝土钢筋发生的一种突然断裂现象。为了克服上述问题，1990年9月25日公布的日本专利审定公报No.2-240238公开了一种抗延迟断裂性优良的预应力混凝土钢筋，其基本组成为碳(C)0.2～0.6%(重量)，硅(Si)0.2～2.0%(重量)，锰(Mn)0.2～1.5%(重量)，铬(Cr)0.3～2.0%(重量)，钼(Mo)0.1～0.5%(重量)，其余为铁(Fe)和少量的偶然杂质。其中作为所述偶然杂质的磷(P)和硫(S)的含量分别为磷最高 0.020%(重量)，硫最高 0.005%(重量)。(该专利下称“先有技术1”)然而上述先有技术1的预应力混凝土钢筋仍有下列问题先有技术1的预应力混凝土钢筋在其基金属中具有改善的抗延迟断裂性。但是，当对先有技术1的预应力混凝土钢筋进行点焊时，在焊接热的作用下预应力混凝土钢筋的焊接区会硬化，因此混凝土中使用这种钢筋时在焊接区会产生延迟断裂。此外，1980年3月27日公布的日本专利公报NO.55-11726中公开了一种制造点焊可焊性优良的预应力混凝土钢筋的方法，该方法包括下列步骤从奥氏体化温度范围开始将基本组成如下的钢材淬火碳(C)0.2～0.3%(重量)，硅(Si)0.2～0.6%(重量)，锰(Mn)0.9～2.0%(重量)，铬(Cr)0.1～0.6%(重量)，其余为铁(Fe)和偶然的杂质，然后在至少280℃的温度下将该钢材回火。(下称“先有技术2”)但是用该先有技术2方法制造的预应力混凝土钢筋仍有下列问题用先有技术2方法制造的预应力混凝土钢筋具有优良的点焊可焊性，且在点焊之后具有高的拉伸强度。然而，当对先有技术2的预应力混凝土钢筋进行点焊时，在焊接热的作用下，预应力混凝土钢筋的焊接区会硬化，因此在混凝土中使用这种钢筋时与先有技术1情况相同，在焊接区也会产生延迟断裂。鉴于这种情况，迫切需要开发出一种不但在诸如试验应力、拉伸强度、伸长和松弛等性能方面具有与常用预应力混凝土钢筋相同的水平，而且在点焊中在其焊接区还具有优良的抗延迟断裂性的预应力混凝土钢筋。然而，这样的一种预应力混凝土钢筋至今还未问世。因此本专利技术的一个目的是提供一种不但在诸如试验应力、拉伸强度、伸长和松弛等性能方面具有与常用预应力混凝土钢筋相同的水平，而且在点焊中在其焊接区还具有优良的抗延迟断裂性的预应力混凝土钢筋。按照本专利技术的一个特征，提供了一种在焊接区的抗延迟断裂性能优良的预应力混凝土钢筋，其基本组成为碳(C)0.2～0.6%(重量)，硅(Si)0.2～2.0%(重量)，锰(Mn)0.2～2.0%(重量)，镍(Ni)0.25～0.8%(重量)以下，其余为铁(Fe)和偶然的杂质。其中作为所述偶然杂质的磷(P)和硫(S)的含量分别为磷最高 0.020%(重量)，硫最高 0.015%(重量)。按照本专利技术的另一个特征，提供了一种在焊接区的抗延迟断裂性优良的预应力混凝土钢筋，其基本组成为碳(C)0.2～0.6%(重量)，硅(Si)0.2～2.0%(重量)，锰(Mn)0.2～2.0%(重量)，镍(Ni)0.25～0.8%(重量)以下，至少一种选自下列的元素钼(Mo)0.1～0.5%(重量)，铜(Cu)0.05～1.0%(重量)，硼(B)0.0003～0.0050%(重量)，或钨(W)0.03～0.50%(重量)，其余为铁(Fe)和偶然的杂质。其中作为所述偶然杂质的磷(P)和硫(S)的含量分别为磷最高 0.020%(重量)，硫最高 0.015%(重量)。从上述观点出发，为了开发一种不但在诸如试验应力、拉伸强度、伸长和松弛等性能方面具有与常用预应力混凝土钢筋相同的水平，而且在点焊中在其焊接区还具有优良的抗延迟断裂性的预应力混凝土钢筋进行了大量的研究。结果得到下列的发现在将非点焊钢筋浸入到浓度为20%、温度为50℃的硫氰酸铵(NH4SCN)溶液中，并对该钢筋施加一个等于该钢筋拉伸强度70%的应力，以测定其断裂前的时间时，如果该钢筋在断裂之前至少有20小时的时间，则它在点焊中在焊接区就具有优良的抗延迟断裂性。更具体地说，通过使点焊的预应力混凝土钢筋焊接区的抗延迟断裂性达到与非点焊预应力混凝土钢筋的这种性能相同的水平，即使在非点焊钢筋的焊接区也可能具有优良的抗延迟断裂性。换言之，可以说，在将非点焊钢筋浸入到浓度为20%、温度为50℃的硫氰酸铵(NH4SCN)溶液中，并对该点焊钢筋施加一个等于该非点焊钢筋拉伸强度70%的应力，以测定其断裂前的时间时，如果该点焊钢筋在断裂之前至少有20小时的时间，则该点焊的预应力混凝土钢筋在其焊接区就具有与非点焊的预应力混凝土钢筋的基金属相同水平的优良的抗延迟断裂性。此外，还发现上述在焊接区的抗延迟断裂性是由预应力混凝土钢筋的化学组成所决定的。本专利技术是在上述发现的基础上作出的。本专利技术的预应力混凝土钢筋的基本组成为碳(C)0.2～0.6%(重量)，硅(Si)0.2～2.0%(重量)，锰(Mn)0.2～2.0%(重量)，镍(Ni)0.25～0.8%(重量)以下，其余为铁(Fe)和偶然的杂质。其中作为所述偶然杂质的磷(P)和硫(S)的含量分别为磷最高 0.020%(重量)，硫最高 0.015%(重量)。本专利技术的预应力混凝土钢筋还可另外含有至少一种选自下列的元素钼(Mo)0.1～0.5%(重量)，铜(Cu)0.05～1.0%(重量)，硼(B)0.0003～0.0050%(重量)，和钨(W)0.03～0.50%(重量)，本专利技术的预应力混凝土钢筋的化学组成限定在上述范围内，其原因如下(1)碳碳的作用是增加钢材的可淬硬性和强度。但是，当碳含量低于0.2%(重量)时，就得不到上述所希望的效果，导致钢材的可淬硬性较差，强度较低。另一方面，当碳含量高于0.6%(重量)时，钢材的点焊可焊性降低。因此碳含量必须限制在0.2～0.6%(重量)的范围内。(2)硅硅的作用是增加钢材的抗延迟断裂性和松弛性能。但本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在焊接区的抗延迟断裂性能优良的预应力混凝土钢筋，其基本组成为： 碳（Ｃ）：０. ２～０. ６％（重量）， 硅（Ｓｉ）：０. ２～２. ０％（重量）， 锰（Ｍｎ）：０. ２～２. ０％（重量）， 镍（Ｎｉ）：０. ２５～０. ８％（重量）以下， 其余为铁（Ｆｅ）和偶然的杂质。其中作为所述偶然杂质的磷（Ｐ）和硫（Ｓ）的含量分别为： 磷：最高 ０. ０２０％（重量）， 硫：最高 ０. ０１５％（重量）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：白神哲夫，山下英治，新田一，沟口茂，石黑守幸，
申请(专利权)人：日本钢管株式会社，高周波热株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]