專利名稱：一種高速生產小直徑高強度高塑性鋼材的熱處理加工方法
技術領域：
本發明涉及一種小直徑鋼材的加工方法，具體本的說是一種高速生產小直徑高強度高塑性鋼材的熱處理加工方法。
背景技術：
現階段，我國生產的預應力混凝土用鋼絲、鋼棒、鋼絞線的鋼材，其強度高達1420MPa以上，最大力下總伸長率低僅3_6%，而生產速度和效率只有鋼棒生產線設備速度最快，Φ7πιπι達到120米/分鐘，鋼絞線與鋼絲生產線設備速度達到80米/分鐘，這些主要受加熱設備的功率限制，特別是生產小直徑的產品(如06mm以下)采用感應加熱設備后，其耗電量成倍增長、產量低、效率差，無法滿足工業化、集約化的生產需要。若小直徑的產品通過鋼廠熱軋高線生產，生產速度可提高到7000-10000米/分鐘，但小直徑鋼筋鋼材的強度等級較低，屈服強度僅400-500MPa，無法達到高強(屈服強度大于500MPa)，低品質的鋼材既浪費鋼鐵資源，又增加能源消耗，又無法滿足施工使用要求。現有技術中，生產小直徑高強高塑鋼材的方法為直接將所需成品尺寸(如
06mm)的普通鋼材(如鋼筋)經過熱處理加工成高強度的鋼材，屈服強度大于500MPa ;現有的這種工藝生產成本較高。隨著鋼筋的高強化，單位成本控制和生產效率成為生產單位的頭等大事，為了使小直徑高強鋼筋能夠降低成本和能耗，有必要提出高速生產小直徑高強度高塑性鋼材的熱處理加工方法。·

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提供一種高速生產小直徑高強度高塑性鋼材的熱處理加工方法，節省電能30%以上，屈服強度高達到600MPa以上，生產設備速度和產量可提高2倍以上，成本低又省能環保。本發明解決以上技術問題的技術方案是
一種高速生產小直徑高強度高塑性鋼材的熱處理加工方法，按以下工序進行
(-)加熱工序，將粗規格盤圓以80-200米/分鐘的行進速度先經預熱中頻爐加熱到720-790°C，再經超音頻加熱爐進行補償加熱到950-1150°C ；
㈡軋制工序，以200-1000米/分鐘的行進速度經多道次連續式軋機將盤圓精軋到所需要外型尺寸的小直徑鋼筋；
㈢冷卻工序，選擇以下兩種方法之一
⑴通過冷卻裝置將小直徑鋼筋表面溫度冷卻到550 690°C，并在此溫度下保溫5-25秒，然后利用淬火裝置進行5 30秒淬火，再經過回火加熱爐加熱到550 650°C回火，最后通過空冷或水冷至室溫；
⑵先用淬火裝置進行至少一次淬火將小直徑鋼筋表面溫度控制在400-600°C，再利用鋼筋內部熱傳導使鋼筋表面溫度升至490-690°C，并在此溫度下保溫5-25秒，再利用淬火裝置進行至少一次淬火將鋼筋表面溫度控制在400-55(TC，最后通過空冷或水冷至室溫。加熱工序感應加熱設備在較低的速度加熱粗規格的鋼材，可增加電磁藕合效應，減少電能的浪費，充分利用電能，發揮加熱爐的頻率和功率。采用兩段式加熱(先經預熱中頻爐加熱到720-790°C，再經超音頻加熱爐進行補償加熱到950-1150°C)，保證了加熱時梯度溫度高效率連續進行，使鋼基中不規整的原子態晶粒快速形核，鋼基完全轉換成奧氏體組織，又使晶粒不致過大，鐵素體晶界致密致勻。軋制工序連續式軋機將加熱好的粗規格的盤圓狀鋼材經過多道次中高速精確軋制，提高生產效率2倍以上，在保證小直徑外型尺寸的要求的同時提高生產線速度，滿足后續熱處理工序的要求，生產出高強塑性的小直徑鋼材。冷卻工序
第⑴種冷卻通過此冷卻工藝可以在鋼的C曲線以上珠光體轉變區瞬間急冷，防止鋼材表面產生馬氏體環等不利的組織形態，保溫為促進和培育珠光體穩定化生成提供了時間 需要，滿足高強度與高塑性的質量要求，可保持鋼材的金相組織內外均勻一致，獲得鐵素體和珠光體共存組織，比傳統熱軋鋼筋晶粒度更高，可達10級以上。第⑵種冷卻通過此冷卻工藝同樣可以獲得鐵素體和珠光體共存組織，比傳統熱軋鋼筋晶粒度更高，可達10級以上；另外，此冷卻工藝可以進一步促進珠光體生成，珠光體片層細小而均勻分布在整個鋼材的金相組織橫截面內，鋼的強度更高，也省去了回火工序，簡單而實用。本發明進一步限定的技術方案是
前述的高速生產小直徑高強度高塑性鋼材的熱處理加工方法，步驟(-)中，粗規格盤圓直徑為10mm-16mm,小直徑鋼筋直徑為4mm-12mm。前述的高速生產小直徑高強度高塑性鋼材的熱處理加工方法，步驟(-)中，預熱中頻爐采用2. 5-3KHZ的發射功率將盤圓在1-5秒時間內加熱到所需溫度；超音頻加熱爐采用30-40KHZ的發射功率將盤圓補償加熱到所需溫度。前述的高速生產小直徑高強度高塑性鋼材的熱處理加工方法，步驟(二)中，多道次連續式軋機為四-八道次。前述的高速生產小直徑高強度高塑性鋼材的熱處理加工方法，回火加熱爐為回火中頻爐，采用2. 5-3KHZ發射功率加熱回火。本發明的有益效果是
⑴本發明采用多道次連續式軋機，將加熱到Ac3+30-50°C的粗規格盤條連續變徑軋制到需要的細規格外形尺寸，該尺寸外表面可帶肋、亦可為圓形、又可為螺旋形等外形，具有生產速度快、效率高的優點，可節約電能30%以上，生產設備速度和產量可提高2倍以上的同時解決了在熱軋線上控軋控冷無法解決的高強度質量問題；
⑵本發明可大大降低了生產成本，例如生產Φ6mm的高強鋼筋，現有技術直接將Φ6_的普通鋼筋經過熱處理加工成高強鋼筋；而本發明將Φ IOmm的普通鋼筋經過熱處理-軋制-熱處理，加工成Φ 6mm高強鋼筋；由于⑴Φ 6mm的普通鋼筋價格比Φ IOmm的普通鋼筋價格要高；(2) Φ6ι πι的普通鋼筋熱處理時能耗高,而Φ IOmm的普通鋼筋相對較粗,可以增加感應加熱爐的電磁稱合效應，能耗就降低；這樣兩方面疊加可大大降低生產成本；
⑶采用本發明的冷卻工藝，在鋼的C曲線以上珠光體轉變區瞬間急冷，具有防止鋼材表面產生馬氏體環等不利的組織形態，并保持鋼材的金相組織內外均勻一致的優點；金相組織為由鐵素體、珠光體組織組成，其中鐵素體的晶粒度大于10級以上，珠光體片層細小而均勻分布在整個鋼材的金相組織橫截面內；軋后冷卻保溫為促進和培育本發明產品的珠光體穩定化生成的時間需要，滿足高強度(屈服強度大于600MPa及以上)與高塑性(最大力下總伸長率大于7. 5%)的質量要求。
具體實施例方式實施例I
一種高速生產小直徑高強度高塑性鋼材的熱處理加工方法，將規格為ΦΙΟ ΠΙ的盤圓加工成Φ6_的鋼筋，按以下工序進行
(-)加熱工序，將粗規格盤圓以180米/分鐘的行進速度先經預熱中頻爐加熱到750°C，再經超音頻加熱爐進行補償加熱到1050°C;預熱中頻爐采用2. 5KHZ的發射功率將盤圓在5 秒時間內加熱到所需溫度；超音頻加熱爐采用30KHZ的發射功率將盤圓補償加熱到所需溫度；
㈡軋制工序，以500米/分鐘的行進速度經多道次連續式軋機將盤圓精軋到所需要外型尺寸的小直徑鋼筋；多道次連續式軋機為Φ10πιπι-Φ8. 3mm-Φ6.四道次64%總
壓縮率精軋成需要的Φ6πιπι帶肋或不帶肋鋼筋；
㈢冷卻工序，選擇以下兩種方法之一
⑴先通過冷卻裝置將小直徑鋼筋表面溫度冷卻到560°C，并在此溫度下保溫15秒，然后利用淬火裝置進行5秒淬火，再經過回火加熱爐加熱到490°C回火，最后通過空冷或水冷至室溫；回火加熱爐為回火中頻爐，采用2. 5KHZ發射功率加熱回火；
⑵先用淬火裝置進行至少一次淬火將小直徑鋼筋表面溫度控制在400°C，再利用鋼筋內部熱傳導使鋼筋表面溫度升至490°C，并在此溫度下保溫15秒，再利用淬火裝置進行至少一次淬火將小直徑鋼筋表面溫度控制在455°C，最后通過空冷或水冷至室溫。實施例2
一種高速生產小直徑高強度高塑性鋼材的熱處理加工方法，將規格為Φ16πιπι的盤圓加工成Φ12_的鋼筋，按以下工序進行
(-)加熱工序，將粗規格盤圓以80米/分鐘的行進速度先經預熱中頻爐加熱到720 V，再經超音頻加熱爐進行補償加熱到800°C ;預熱中頻爐采用3KHZ的發射功率將盤圓在2秒時間內加熱到所需溫度；超音頻加熱爐采用35KHZ的發射功率將盤圓補償加熱到所需溫度；㈡軋制工序，以205米/分鐘的行進速度經多道次連續式軋機將盤圓精軋到所需要外型尺寸的小直徑鋼筋；多道次連續式軋機為Φ 16mm-C> 13. 8mm-Φ12. 5mm-Φ 12mm
四道次44%總壓縮率精軋成需要的Φ 12mm帶肋或不帶肋鋼筋；
㈢冷卻工序，選擇以下兩種方法之一
⑴先通過冷卻裝置將小直徑鋼筋表面溫度冷卻到600°C，并在此溫度下保溫10秒，然后利用淬火裝置進行10秒淬火,再經過回火加熱爐加熱到540°C回火,最后通過空冷或水冷至室溫；回火加熱爐為回火中頻爐，采用3KHZ發射功率加熱回火；
⑵先用淬火裝置進行至少一次淬火將小直徑鋼筋表面溫度控制在540°C，再利用鋼筋內部熱傳導使鋼筋表面溫度升至610°C，并在此溫度下保溫7秒，再利用淬火裝置進行至少一次淬火將小直徑鋼筋表面溫度控制在550°C，最后通過空冷或水冷至室溫。實施例3
一種高速生產小直徑高強度高塑性鋼材的熱處理加工方法，將規格為0 8mm的盤圓加工成Φ4_的鋼筋，按以下工序進行
(-)加熱工序，將粗規格盤圓以200米/分鐘的行進速度先經預熱中頻爐加熱到720°C，再經超音頻加熱爐進行補償加熱到950°C ;預熱中頻爐采用3KHZ的發射功率將盤圓在4秒時間內加熱到所需溫度；超音頻加熱爐采用40KHZ的發射功率將盤圓補償加熱到所需溫度；
㈡軋制工序，以800米/分鐘的行進速度經多道次連續式軋機將盤圓精軋到所需要外型尺寸的小直徑鋼筋；多道次連續式軋機為Φ8ι πι-Φ6. 8mm-Φ5. 9mm-Φ5mm-Φ4. 5mm-Φ4mm五道次75. 5%總壓縮率精軋成需要的Φ4πιπι帶肋或不帶肋鋼筋； ㈢冷卻工序，選擇以下兩種方法之一
⑴先通過冷卻裝置將小直徑鋼筋表面溫度冷卻到690°C，并在此溫度下保溫20秒，然后利用淬火裝置進行30秒淬火,再經過回火加熱爐加熱到640°C回火,最后通過空冷或水冷至室溫；回火加熱爐為回火中頻爐，采用3KHZ發射功率加熱回火；
⑵先用淬火裝置進行至少一次淬火將小直徑鋼筋表面溫度控制在570°C，再利用鋼筋內部熱傳導使鋼筋表面溫度升至690°C，并在此溫度下保溫10秒，再利用淬火裝置進行至少一次淬火將小直徑鋼筋表面溫度控制在405°C，最后通過空冷或水冷至室溫。除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護范圍。
權利要求
1.一種高速生產小直徑高強度高塑性鋼材的熱處理加工方法，其特征在于按以下工序進行 (-)加熱工序，將粗規格盤圓以80-200米/分鐘的行進速度先經預熱中頻爐加熱到720-790°C，再經超音頻加熱爐進行補償加熱到950-1150°C ； ㈡軋制工序，以200-1000米/分鐘的行進速度經多道次連續式軋機將盤圓精軋到所需要外型尺寸的小直徑鋼筋； ㈢冷卻工序，選擇以下兩種方法之一 ⑴通過冷卻裝置將小直徑鋼筋表面溫度冷卻到550 690°C，并在此溫度下保溫5-25秒，然后利用淬火裝置進行5 30秒淬火，再經過回火加熱爐加熱到550 650°C回火，最后通過空冷或水冷至室溫； ⑵先用淬火裝置進行至少一次淬火將小直徑鋼筋表面溫度控制在400-600°C，再利用鋼筋內部熱傳導使鋼筋表面溫度升至490-690°C，并在此溫度下保溫5-25秒，再利用淬火裝置進行至少一次淬火將鋼筋表面溫度控制在400-55(TC，最后通過空冷或水冷至室溫。
2.如權利要求I所述的高速生產小直徑高強度高塑性鋼材的熱處理加工方法,其特征在于所述步驟(-)中，粗規格盤圓直徑為10mm-16mm,所述小直徑鋼筋直徑為4mm-12mm。
3.如權利要求I所述的高速生產小直徑高強度高塑性鋼材的熱處理加工方法,其特征在于所述步驟(-)中，預熱中頻爐采用2. 5-3KHZ的發射功率將盤圓在1-5秒時間內加熱到所需溫度；超音頻加熱爐采用30-40KHZ的發射功率將盤圓補償加熱到所需溫度。
4.如權利要求I所述的高速生產小直徑高強度高塑性鋼材的熱處理加工方法,其特征在于所述步驟㈡中，多道次連續式軋機為四-八道次。
5.如權利要求I所述的高速生產小直徑高強度高塑性鋼材的熱處理加工方法,其特征在于所述回火加熱爐為回火中頻爐，采用2. 5-3KHZ發射功率加熱回火。
6.如權利要求1-5中任一權利要求所述的高速生產小直徑高強度高塑性鋼材的熱處理加工方法，其特征在于將規格為ΦΙΟπιπι的盤圓加工成Φ6πιπι的鋼筋，按以下工序進行 (-)加熱工序，將粗規格盤圓以180米/分鐘的行進速度先經預熱中頻爐加熱到750°C，再經超音頻加熱爐進行補償加熱到1050°C;預熱中頻爐采用2. 5KHZ的發射功率將盤圓在5秒時間內加熱到所需溫度；超音頻加熱爐采用30KHZ的發射功率將盤圓補償加熱到所需溫度； ㈡軋制工序，以500米/分鐘的行進速度經多道次連續式軋機將盤圓精軋到所需要外型尺寸的小直徑鋼筋；多道次連續式軋機為Φ10πιπι-Φ8. 3mm-Φ6.四道次64%總壓縮率精軋成需要的Φ6πιπι帶肋或不帶肋鋼筋； ㈢冷卻工序，選擇以下兩種方法之一 ⑴先通過冷卻裝置將小直徑鋼筋表面溫度冷卻到560°C，并在此溫度下保溫15秒，然后利用淬火裝置進行5秒淬火，再經過回火加熱爐加熱到490°C回火，最后通過空冷或水冷至室溫；回火加熱爐為回火中頻爐，采用2. 5KHZ發射功率加熱回火； ⑵先用淬火裝置進行至少一次淬火將小直徑鋼筋表面溫度控制在400°C，再利用鋼筋內部熱傳導使鋼筋表面溫度升至490°C，并在此溫度下保溫15秒，再利用淬火裝置進行至少一次淬火將鋼筋表面溫度控制在455°C，最后通過空冷或水冷至室溫。
7.如權利要求1-5中任一權利要求所述的高速生產小直徑高強度高塑性鋼材的熱處理加工方法，其特征在于將規格為Φ 16mm的盤圓加工成Φ 12mm的鋼筋，按以下工序進行 (-)加熱工序，將粗規格盤圓以80米/分鐘的行進速度先經預熱中頻爐加熱到790°C，再經超音頻加熱爐進行補償加熱到1150°C;預熱中頻爐采用3KHZ的發射功率將盤圓在2秒時間內加熱到所需溫度；超音頻加熱爐采用35KHZ的發射功率將盤圓補償加熱到所需溫度；㈡軋制工序，以205米/分鐘的行進速度經多道次連續式軋機將盤圓精軋到所需要外型尺寸的小直徑鋼筋；多道次連續式軋機為Φ16ι πι-Φ13. 8mm_Φ 13mm_Φ 12. 5mm-Φ 12mm四道次44%總壓縮率精軋成需要的Φ 12mm帶肋或不帶肋鋼筋； ㈢冷卻工序，選擇以下兩種方法之一 ⑴先通過冷卻裝置將小直徑鋼筋表面溫度冷卻到600°C，并在此溫度下保溫10秒，然后利用淬火裝置進行10秒淬火，再經過回火加熱爐加熱到540°C回火,最后通過空冷或水冷至室溫；回火加熱爐為回火中頻爐，采用3KHZ發射功率加熱回火； ⑵先用淬火裝置進行至少一次淬火將小直徑鋼筋表面溫度控制在540°C，再利用鋼筋內部熱傳導使鋼筋表面溫度升至610°C，并在此溫度下保溫7秒，再利用淬火裝置進行至少一次淬火將鋼筋表面溫度控制在550°C，最后通過空冷或水冷至室溫。
8.如權利要求1-5中任一權利要求所述的高速生產小直徑高強度高塑性鋼材的熱處理加工方法，其特征在于將規格為Φ8πιπι的盤圓加工成Φ4πιπι的鋼筋，按以下工序進行(-)加熱工序，將粗規格盤圓以200米/分鐘的行進速度先經預熱中頻爐加熱到720°C，再經超音頻加熱爐進行補償加熱到950°C ;預熱中頻爐采用3KHZ的發射功率將盤圓在4秒時間內加熱到所需溫度；超音頻加熱爐采用40KHZ的發射功率將盤圓補償加熱到所需溫度； ㈡軋制工序，以800米/分鐘的行進速度經多道次連續式軋機將盤圓精軋到所需要外型尺寸的小直徑鋼筋；多道次連續式軋機為Φ8ι πι-Φ6. 8mm-Φ5. 9mm-Φ5mm-Φ4. 5mm-Φ4mm五道次75. 5%總壓縮率精軋成需要的Φ4πιπι帶肋或不帶肋鋼筋； ㈢冷卻工序，選擇以下兩種方法之一 ⑴先通過冷卻裝置將小直徑鋼筋表面溫度冷卻到690°C，并在此溫度下保溫20秒，然后利用淬火裝置進行30秒淬火,再經過回火加熱爐加熱到640°C回火,最后通過空冷或水冷至室溫；回火加熱爐為回火中頻爐，采用3KHZ發射功率加熱回火； ⑵用淬火裝置進行至少一次淬火將小直徑鋼筋表面溫度控制在570°C，再利用鋼筋內部熱傳導使鋼筋表面溫度升至690°C，并在此溫度下保溫10秒，再利用淬火裝置進行至少一次淬火將小直徑鋼筋表面溫度控制在405°C，最后通過空冷或水冷至室溫。
全文摘要
本發明是一種高速生產小直徑高強度高塑性鋼材的熱處理加工方法，將粗規格盤圓先經預熱中頻爐加熱到720-790℃，再經超音頻加熱爐補償加熱到950-1150℃；經多道次連續式軋機將盤圓精軋到所需要外型尺寸的小直徑鋼筋；進行至少一次淬火將小直徑鋼筋表面溫度控制在400-650℃，再利用鋼筋內部熱傳導使鋼筋表面溫度升至490-690℃，并在此溫度下保溫5-25秒，再進行至少一次淬火將小直徑鋼筋表面溫度控制在400-550℃，最后冷至室溫；亦可經過回火加熱爐加熱到550-650℃，水冷到室溫。本發明的工藝生產小直徑高強度高塑性鋼材，屈服強度高達到600MPa以上，產量可提高2倍以上。
文檔編號C21D8/08GK102925651SQ20121041491
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月26日 優先權日2012年10月26日
發明者姚圣法, 吳海洋 申請人:江蘇天舜金屬材料集團有限公司, 江蘇國建新材料股份有限公司, 江蘇盛大新材料有限公司