用普碳钢生产强度不小于八百兆帕的冷轧带肋钢筋的技术 本发明涉及以普碳钢为原料的LL800级冷轧带肋钢筋及其加工技术。
冷轧带肋钢筋是本世纪七十年代先进工业国家开发的一种新型高效建筑钢材。它是以热轧圆盘条为原料，通过冷拔、冷轧等一系列冷变形方法轧制成表面带有二列以上横肋的变截面钢筋。与热轧光圆钢筋相比，冷轧带肋钢筋的抗拉强度高、粘结锚固力大。因此，将其应用于工业、民用建筑以及混凝土构件的生产，根据等强度代换的原则，可以显著节约钢材、节约水泥，并且可以减少预应力构件放张时间，提高台座周转率，明显改善构件结构性能。
目前，国外生产的冷轧带肋钢筋的抗拉强度标准均低于670MPa，比如：法国DIN488-1986标准规定的冷轧带肋钢筋抗拉强度为550MPa级；美国ASTMA496-1985标准规定的冷轧带肋钢筋抗拉强度为550MPa和585MPa级；英国BS4482-1985标准规定的冷轧带肋钢筋抗拉强度为510MPa级；芬兰SFS1257(1984)标准规定的冷轧带肋钢筋抗拉强度为550MPa和600MPa级；奥地利ONORM B4200(1980)标准规定冷轧带肋钢筋抗拉强度为560MPa和670MPa级；国际标准(ISO)DIS10544(1990)规定冷轧带肋钢筋抗拉强度为550MPa级。我国冷轧带肋钢筋国家标准GB13788-92规定LL550、LL650、LL800三种级别的冷轧带肋钢筋最低抗拉强度分另为550MPa、650MPa和800MPa.由此可见，现在国外还不存在抗拉强度为800MPa级的冷轧带肋钢筋。我国目前是国际上冷轧带肋钢筋强度级别最多、抗拉强度最高的国家，也是国际上唯一生产LL800级冷轧带肋钢筋的国家。LL550和LL650级冷轧带肋钢筋是以普碳钢为原料制造的，而LL800级冷轧带肋钢筋在本发明问世之前必须以合金钢为原料(24MnTi)制造。采用目前国际上通用的常规加工技术之所以不能用普碳钢为原料制造LL800级冷轧带肋钢筋，是因为这样制造的产品抗拉强度虽然可达到不小于800MPa的国家标准要求，但是塑性指标δ100却远远达不到不小于4％地国家标准要求。以合金钢为原料制造LL800级冷轧带肋钢筋虽然力学性能可以完全达到国家标准要求，但是其缺点是必须用合金钢为原料。这不但浪费合金钢，增加原料成本，而且由于合金钢原料供应紧缺而使其普遍推广应用受到限制。实际上，除鞍山曾试产过部分LL800级冷轧带肋钢筋后就不再生产外，到目前为止，我国还没有正式生产LL800级冷轧带肋钢筋的厂家。这主要与LL800级冷轧带肋钢筋所用合金钢原料供应紧缺有关。
本发明的目的，就是提供一种新的加工技术，以普碳钢代替合金钢作原料生产LL800级冷轧带肋钢筋，以扩大可用原料范围，节约合金钢材、降低原料成本，增加LL800级冷轧带肋钢筋推广应用效益。
本发明的特点是：在国际上首创了先冷轧、后热处理的冷轧带肋钢筋加工技术， 第一次生产出了以普碳钢为原料的LL800级冷轧带肋钢筋。该加工技术靠冷拉、冷轧等冷变形加工提高普碳钢产品的抗拉强度，使σb达800MPa以上，靠随后的回复热处理提高其塑性指标伸长率，使其δ100达4％以上；靠冷变形加工和回复处理工艺参数的有机配合，使以碳钢为原料的LL800级冷轧带肋钢筋的力学性能完全合于GB13788-92国家标准要求。以普碳钢为原料的LL800级冷轧带肋钢筋及其加工技术，均为国际首创。
在本发明向世之前，国际上不存在抗拉强度σb大于800MPa、伸长率δ100大于4％的、以普碳钢为原料的LL800级冷轧带肋钢筋，也不存在制造这种产品的加工技术。
实施本发明的要点是：第一，选择合适的普碳钢作原料；第二，采用先冷拔冷轧后回复热处理的工艺流程；第三，选择合适的冷变形工艺，主要是合适的总变形率；第四，选择合适的回复热处理工艺，主要是合适的热处理温度和保温时间。现仅就这些实施要点分述如下：
1、原料
并不是所有的普碳钢都能代替合金钢作原料生产LL800级冷轧带肋钢筋。只有选择合适的普碳钢，才能生产出力学性能合于国家标准要求的LL800级冷轧带肋钢筋。实施本发明时所采用的原料必须是该加工技术所要求的普碳钢热轧圆盘条。含碳量不小于0.23％，含猛量为0.40 0.80％，含硅量不小于0.30％，含磷量不大于0.045％，含硫量不大于0.050％。
2、工艺流程
实施本发明的要点之二，是必须采用先冷变形、后热处理的独特工艺流程。至于热处理工序在整个工艺流程中的具体位置，可以根据热处理是采用在线连续热处理方式还是采用线外周期热处理方式而定。比如，在采用在线连续热处理时，整个工艺流程可以是：放线-除锈-冷变形(冷拔或冷轧)减径(1次或多次减径)-冷轧减径并轧纹-热处理-收线-包装-入库。又如，在采用线外周期热处理时，整个工艺流程可以是：放线-除锈-冷变形(冷拨或冷轧)减径(1次或多次减径)-冷轧减径并轧纹-收线-包装-热处理-入库。
3、冷变形工艺
目前国际上加工冷轧带肋钢筋的冷变形方法分为两类：一类是对原料进行一系列的冷轧变形，最后生产出外形、尺寸等合于要求的产品；另一类是对原料先进行一系列的冷拔变形(减径)，然后进行冷轧减径并轧纹，最后生产出外形、尺寸等合于要求的产品。
实施本发明的第三个要点，便是必须采用本发明提供的冷变形工艺.冷变形方法可以采用上述二类方法中的任何一类；但冷变形工艺参数必须满足如下要求：按照公式Q＝2ln(d/do)计算总变形率(do为冷变形前的原料直径，d为冷变形后产品的直径)，总变形率不应小于52％；原料含碳量较低时，宜采用较大的总变形率，原料含碳量较高时，宜采用较小的总变形率。冷变形工艺参数是否合适，主要取决于加工过程是否顺利以及产品的抗拉强度是否大于800MPa。只要冷变形过程进行顺利(不断线)，加工后产品的抗拉强度大于800MPa，就证明冷变形工艺参数是合适的。冷变形加工后，产品的抗拉强度一定要大于800MPa，如果在850MPa以上，则更为理想。
冷变形后，产品的抗拉强度提高很大，但塑性指标伸长率都会大幅度下降，有时甚至会达到2％以下。我们可以通过后序热处理使产品的塑性指标伸长率大大增加。
4、热处理工艺
实施本发明的第四个要点，就是必须采用本发明所提供的回复热处理工艺.对产品进行回复热处理时，控制的主要工艺参数是加热温度和保温时间。本发明所推荐的加热温度为280～380℃，保温时间为3分钟以上，通常可采用0.5～1小时。
加热温度如果超出本发明所给定的范围，是绝对不能允许的。因为如果加热温度低于230℃，产品恰恰处于应变时效阶段，塑性不但不能提高，反而会明显下降；如果加热温度高于500℃，产品将进入再结晶阶段，抗拉强度会明显下降，使之低于800MPa，从而产生废品。保温时间不应低于3分钟，因为保温时间过短，会使产品回复过程来不及进行，也就达不到提高产品塑性的目的；但保温时间也不应过长，因为保温时间过长，会使产品强度损失增大，并且浪费工时和能源，使生产成本提高。具体保温时间可依产品规模加热方式和装炉量具体确定。一般地，产品规格小时，保温时间宜短，反之宜长；连续加热时，保温时间宜短，周期加热时，保渐时间宜长，装炉量小时，保温时间宜短，反之宜长。
在按以上要点实施本发明后，可以确保产品力学性能百分之百合于国家标准：σb≥800MPa，σ0.2≥640MPa，δ100≥4％，在σcon＝0.7σb的条件下1000h的应力松弛率不大于8％，180°冷弯试验无裂纹。
与现有的以合金钢为原料的LL800级冷轧带肋钢筋及其加工技术相比，本发明显然具有如下优点：
1、采用本发明后，以碳钢为原料即可生产符合国家标准要求的LL800级冷轧带肋钢筋，扩大了产品采用原材料的范围；
2、用普碳钢代替合金钢生产LL800级冷轧带肋钢筋，可节约合金钢，并且降低原料成本；
3、采用本发明生产LL800级冷轧带肋钢筋，可以确保产品的力学性能百分之百合于国家标准要求，提高产品质量水平，从而增加钢筋混凝土构件或建筑物的安全可靠性；
4、采用本发明，可使LL880级冷轧带肋钢筋的生产不受合金钢供应紧缺的限制，扩大LL880级冷轧带肋钢筋的应用范围；因为用LL880级代替LL650级冷轧带肋钢筋生产圆孔空心楼板等钢筋混凝土构件，可节约钢材15％以上，所以本发明的推广应用可给建筑业带来可观的经济效益和社会效益。