一种建筑用预应力拉杆及其制造方法.pdf

本发明公开了一种建筑用预应力拉杆及其制造方法。所述建筑用预应力拉杆由圆钢加工制成，外形呈U形，包括：连接部，所述连接部上设置有连接螺纹；主体部，所述主体部设置在所述连接部的一端，所述主体部与所述连接部由同一圆钢加工制成；所述连接部设置有两段，所述连接部分别设置在所述主体部的两端。建筑用预应力拉杆的制造方法主要包括：冶炼、热轧、下料、等温正火、粗机加工、弯曲加工、两次淬火热处理、精机加工、探伤入库。本建筑用预应力拉杆制造成本适中、机械强度高、耐腐蚀性能好、适应范围广。

1.  一种建筑用预应力拉杆，该建筑用预应力拉杆由圆钢加工制成，所述建筑用预应力拉杆包括：
连接部，所述连接部上设置有连接螺纹，所述连接部用于将建筑用预应力拉杆中连接至外部环境；
主体部，所述主体部设置在所述连接部的一端，所述主体部与所述连接部由同一圆钢加工制成；
其特征在于，所述连接部设置有两段，所述连接部分别设置在所述主体部的两端。

2.  如权利要求1所述的建筑用预应力拉杆，其特征在于：
所述主体部外形呈U形，所述主体部的内弯曲半径r1为80-100mm，所述主体部的外弯曲半径r2为160-200mm，所述主体部的直径d为100-120mm；所述连接部的直径e为106-126mm，所述连接部的长度a为600-800mm；
所述主体部的弯曲部的长度c为500-700mm，所述弯曲部到所述连接部外端面的距离b为1500-2000mm；
所述圆钢的材料成分按质量百分比为：碳0.08％～0.18％，硅0.42％～0.80％，锰1.10％～1.35％，铬1.20％～1.40％，镍0.40％～0.60％，磷0～0.012％，硫0～0.012％，钛0.02％～0.03％，钒0.020％～0.042％，复合稀土0.16-0.18％，镉0.02％～0.05％，硼0.0040％～0.0055％，氧≤0.0012％，氮≤0.0060％，氢≤0.0001％，砷≤0.010％，铅≤0.010％，锡≤0.010％，锑≤0.010％，余量为铁和不可避免的其他微量杂质；所述复合稀土按质量百分比为Gd 12-16％、Pr 8-10％、Er 14-16％、 Ho 13-15％、Nd 10-12％、Sm 8-10％，余量为Tm。

3.  一种制造上述权利要求1-2任一建筑用预应力拉杆的方法，该方法包括如下步骤：
a冶炼：铁水脱硫扒渣、转炉冶炼、挡渣出钢、钢包脱氧合金稀土化、钢水精炼；转炉采用脱硫铁水冶炼，双渣法高拉碳出钢，提高钢水洁净度，保证钢中的磷小于0.012％；转炉终点碳控制在0.08％～0.18％，温度控制在1580～1600℃；挡渣出钢，渣面厚度0～55mm；
转炉出钢过程中加入脱氧剂-硅钙钡，进行钢水终脱氧，采用锰铁、硅铁、镍铁和复合稀土进行合金稀土化；LF炉精炼过程中利用电石进行渣面脱氧，氧小于10ppm后，加入钛铁吹氩4～5分钟，流量为400～420NL/min；在3～5分钟之内加完硼线；喂入硅钙线2.5m/吨钢，吹氩流量60～100NL/min，吹氩时间在25～30分钟促使大颗粒夹杂物充分上浮；
b热轧：方坯连铸、高速圆钢轧机轧制、轧后控制冷却；连铸采用全保护浇注，中间包采用碱性覆盖剂；
钢坯加热温度为1080～1150℃，开轧温度为1030～1100℃，终轧温度为820～860℃，喷雾冷却，保持其5～8℃/秒的冷却速度，保证圆钢的组织性能；
c下料：采用带锯下料，圆钢下料长度为(2b+c+5)mm；
d等温正火：将下料后的圆钢进行等温正火预备热处理，加热温度为925-935℃，保温时间为2.5-3.5小时，风冷时间为600-800秒，等温温度为600-610℃，等温温度为3.5-4.0小时；
e粗机加工：采用机加工将预应力拉杆的主体部和连接部加工至目标尺寸+1.5mm；
f弯曲加工：采用热弯法将机加工好的毛坯弯曲成U形预应力拉杆；
g两次淬火热处理：将弯曲成型的预应力拉杆加热至880-910℃，保温3-3.5小时，水冷30秒后油冷至350℃以下，加热至600-620℃，保温2.5-3.0小时；再次将所述预应力拉杆加热至870-900℃，保温2.5-3.0小时，油冷至350℃以下，加热至550-560℃保温3.5-4小时；
h精机加工：采用机加工将主体部和连接部加工至目标尺寸，并加工出连接螺纹；
i超声波探伤，将合格产品包装入库。

一种建筑用预应力拉杆及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种建筑建材，尤其涉及一种建筑用预应力拉杆及其制造方法。
背景技术
建筑用预应力拉杆作为建造大跨度建筑物、码头船坞及桥梁结构的重要构件，主要用于工程项目结构中受预应力的部位及环境。高强度预应力拉杆广泛应用于地下建筑如超高层建筑地基、船闸、码头、船坞和地铁坑道，在地面建筑如体育场馆、会展中心、火车站候车厅、博物馆、核电站和桥梁等诸多领域。预应力拉杆在建筑结构中是承受拉应力连接件，起着举足轻重的作用。目前，国内屈服强度550MPa级以下的高强度预应力拉杆的制造技术已经成熟，而650MPa级以上级别的预应力拉杆，尚处在研制开发阶段，主要使用中碳中合金结构钢。为了保证预应力拉杆高的强韧性指标，大规格钢拉杆通常采用中碳CrNiMo合金结构钢材料，如40CrNiMoA等，Ni含量在1.25％以上，导致生产成本偏高。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种机械强度高、耐腐蚀性能高以及生产成本适中的一种建筑用预应力拉杆及其制造方法。
为达上述目的，本发明提供一种建筑用预应力拉杆，该建筑用预应力拉杆由圆钢加工制成，所述建筑用预应力拉杆包括：
连接部，所述连接部上设置有连接螺纹，所述连接部用于将建筑用预应力拉杆中连接至外部环境；
主体部，所述主体部设置在所述连接部的一端，所述主体部与所述连接部由同一圆钢加工制成；所述连接部设置有两段，所述连接部分别设置在所述主体部的两端。
进一步的，所述主体部外形呈U形，所述主体部的内弯曲半径r1为80-100mm，所述主体部的外弯曲半径r2为160-200mm，所述主体部的直径d为100-120mm；所述连接部的直径e为106-126mm，所述连接部的长度a为600-800mm；
所述主体部的弯曲部的长度c为500-700mm，所述弯曲部到所述连接部外端面的距离b为1500-2000mm；
所述圆钢的材料成分按质量百分比为：碳0.08％～0.18％，硅0.42％～0.80％，锰1.10％～1.35％，铬1.20％～1.40％，镍0.40％～0.60％，磷0～0.012％，硫0～0.012％，钛0.02％～0.03％，钒0.020％～0.042％，复合稀土0.16-0.18％，镉0.02％～0.05％，硼0.0040％～0.0055％，氧≤0.0012％，氮≤0.0060％，氢≤0.0001％，砷≤0.010％，铅≤0.010％，锡≤0.010％，锑≤0.010％，余量为铁和不可避免的其他微量杂质；所述复合稀土按质量百分比为Gd 12-16％、Pr 8-10％、Er 14-16％、Ho 13-15％、Nd 10-12％、Sm 8-10％，余量为Tm。
为实现上述目的，本发明还提供了一种制造上述建筑用预应力拉杆的方法，该方法包括如下步骤：
a.冶炼：铁水脱硫扒渣、转炉冶炼、挡渣出钢、钢包脱氧合金稀土化、钢水精炼；转炉采用脱硫铁水冶炼，双渣法高拉碳出钢，提高钢水洁净度，保证钢 中的磷小于0.012％；转炉终点碳控制在0.08％～0.18％，温度控制在1580～1600℃；挡渣出钢，渣面厚度0～55mm；
转炉出钢过程中加入脱氧剂-硅钙钡，进行钢水终脱氧，采用锰铁、硅铁、镍铁和复合稀土进行合金稀土化；LF炉精炼过程中利用电石进行渣面脱氧，氧小于10ppm后，加入钛铁吹氩4～5分钟，流量为400～420NL/min；在3～5分钟之内加完硼线；喂入硅钙线2.5m/吨钢，吹氩流量60～100NL/min，吹氩时间在25～30分钟促使大颗粒夹杂物充分上浮；
b.热轧：方坯连铸、高速圆钢轧机轧制、轧后控制冷却；连铸采用全保护浇注，中间包采用碱性覆盖剂；
钢坯加热温度为1080～1150℃，开轧温度为1030～1100℃，终轧温度为820～860℃，喷雾冷却，保持其5～8℃/秒的冷却速度，保证圆钢的组织性能；
c.下料：采用带锯下料，圆钢下料长度为(2b+c+5)mm；
d.等温正火：将下料后的圆钢进行等温正火预备热处理，加热温度为925-935℃，保温时间为2.5-3.5小时，风冷时间为600-800秒，等温温度为600-610℃，等温温度为3.5-4.0小时；
e.粗机加工：采用机加工将预应力拉杆的主体部和连接部加工至目标尺寸+1.5mm；
f.弯曲加工：采用热弯法将机加工好的毛坯弯曲成U形预应力拉杆；
g.两次淬火热处理：将弯曲成型的预应力拉杆加热至880-910℃，保温3-3.5小时，水冷30秒后油冷至350℃以下，加热至600-620℃，保温2.5-3.0小时；再次将所述预应力拉杆加热至870-900℃，保温2.5-3.0小时，油冷至350℃以下，加热至550-560℃保温3.5-4小时；
h.精机加工：采用机加工将主体部和连接部加工至目标尺寸，并加工出连接螺纹；
i.超声波探伤，将合格产品包装入库。
有益效果：
与现有技术相比，本建筑用预应力拉杆及其制造方法的优点在于：1、U形外形大大增加了预应力拉杆的稳定性，并且连接部的直径比主体部的直径大6mm，从而使得连接部加工形成连接螺纹后其内部直径仍与主体部相当，从而保证了连接部的机械强度；外弯曲半径是内弯曲半径的两倍，更有效的防止拉杆弯曲成形后的回弹。2、采用独特的钢材化学成分，减少了镍的含量，少量的添加了复合稀土，既能够保证预应力拉杆的机械强度以及耐腐蚀性能，又减少了成本；3、采用了等温正火预备热处理，大大改善了预应力拉杆的组织性能，在最终热处理时采用两次淬火的热处理方法，并优化了各个热处理参数，使得钢材的性能进一步提高。
附图说明
图1是本发明的建筑用预应力拉杆的示意图。
图2是本发明的建筑用预应力拉杆的制造方法流程示意图。
具体实施方式
建筑用预应力拉杆
建筑用预应力拉杆包括：
连接部，所述连接部上设置有连接螺纹，所述连接部用于将建筑用预应力拉杆中连接至外部环境；
主体部，所述主体部设置在所述连接部的一端，所述主体部与所述连接部由同一圆钢加工制成；所述连接部设置有两段，所述连接部分别设置在所述主体部的两端，所述主体部外形呈U形。
实施例一
如图1-2所示，所述主体部的内弯曲半径r1为80mm，所述主体部的外弯曲半径r2为160mm，所述主体部的直径d为100mm；所述连接部的直径e为106mm，所述连接部的长度a为600mm；
所述主体部的弯曲部的长度c为500mm，所述弯曲部到所述连接部外端面的距离b为1500mm；
所述圆钢的材料成分按质量百分比为：碳0.16％，硅0.58％，锰1.25％，铬1.38％，镍0.48％，磷0.008％，硫0.006％，钛0.028％，钒0.039％，复合稀土0.17％，镉0.05％，硼0.0045％，氧≤0.0012％，氮≤0.0060％，氢≤0.0001％，砷≤0.010％，铅≤0.010％，锡≤0.010％，锑≤0.010％，余量为铁和不可避免的其他微量杂质；所述复合稀土按质量百分比为Gd 14％、Pr 9％、Er 16％、Ho 13％、 Nd 10.5％、Sm 10％，余量为Tm。
为实现上述目的，本发明还提供了一种制造上述建筑用预应力拉杆的方法，该方法包括如下步骤：
a.冶炼：铁水脱硫扒渣、转炉冶炼、挡渣出钢、钢包脱氧合金稀土化、钢水精炼；转炉采用脱硫铁水冶炼，双渣法高拉碳出钢，提高钢水洁净度，保证钢中的磷小于0.012％；转炉终点碳控制在0.16％，温度控制在1580℃；挡渣出钢，渣面厚度35mm；
转炉出钢过程中加入脱氧剂-硅钙钡，进行钢水终脱氧，采用锰铁、硅铁、镍铁和复合稀土进行合金稀土化；LF炉精炼过程中利用电石进行渣面脱氧，氧小于10ppm后，加入钛铁吹氩4分钟，流量为420NL/min；在3分钟之内加完硼线；喂入硅钙线2.5m/吨钢，吹氩流量100NL/min，吹氩时间在25分钟促使大颗粒夹杂物充分上浮；
b.热轧：方坯连铸、高速圆钢轧机轧制、轧后控制冷却；连铸采用全保护浇注，中间包采用碱性覆盖剂；
钢坯加热温度为1150℃，开轧温度为1100℃，终轧温度为860℃，喷雾冷却，保持其8℃/秒的冷却速度，保证圆钢的组织性能；
c.下料：采用带锯下料，圆钢下料长度为(2b+c+5)mm；
d.等温正火：将下料后的圆钢进行等温正火预备热处理，加热温度为925℃，保温时间为2.5小时，风冷时间为600秒，等温温度为600℃，等温温度为3.5小时；
e.粗机加工：采用机加工将预应力拉杆的主体部和连接部加工至目标尺寸+1.5mm；
f.弯曲加工：采用热弯法将机加工好的毛坯弯曲成U形预应力拉杆；
g.两次淬火热处理：将弯曲成型的预应力拉杆加热至900℃，保温3小时，水冷30秒后油冷至350℃以下，加热至600℃，保温2.5小时；再次将所述预应力拉杆加热至900℃，保温2.5小时，油冷至350℃以下，加热至550保温3.5小时；
h.精机加工：采用机加工将主体部和连接部加工至目标尺寸，并加工出连接螺纹；
i.超声波探伤，将合格产品包装入库。
实施例二
如图1-2所示，所述主体部的内弯曲半径r1为100mm，所述主体部的外弯曲半径r2为200mm，所述主体部的直径d为120mm；所述连接部的直径e为126mm，所述连接部的长度a为800mm；
所述主体部位的弯曲部的长度c为700mm，所述弯曲部到所述连接部外断面的距离b为2000mm；
所述圆钢的材料成分按质量百分比为：碳0.18％，硅0.66％，锰1.10％，铬1.40％，镍0.45％，磷0.009％，硫0.010％，钛0.03％，钒0.042％，复合稀土0.18％，镉0.05％，硼0.0055％，氧≤0.0012％，氮≤0.0060％，氢≤0.0001％，砷≤0.010％，铅≤0.010％，锡≤0.010％，锑≤0.010％，余量为铁和不可避免的其他微量杂质；所述复合稀土按质量百分比为Gd 16％、Pr 8％、Er 16％、Ho 13.6％、Nd 12％、Sm 8.5％，余量为Tm。
为实现上述目的，本发明还提供了一种制造上述建筑用预应力拉杆的方法，该方法包括如下步骤：
a.冶炼：铁水脱硫扒渣、转炉冶炼、挡渣出钢、钢包脱氧合金稀土化、钢水精炼；转炉采用脱硫铁水冶炼，双渣法高拉碳出钢，提高钢水洁净度，保证钢中的磷小于0.012％；转炉终点碳控制在0.18％，温度控制在1600℃；挡渣出钢，渣面厚度55mm；
转炉出钢过程中加入脱氧剂-硅钙钡，进行钢水终脱氧，采用锰铁、硅铁、镍铁和复合稀土进行合金稀土化；LF炉精炼过程中利用电石进行渣面脱氧，氧小于10ppm后，加入钛铁吹氩5分钟，流量为400NL/min；在5分钟之内加完硼线；喂入硅钙线2.5m/吨钢，吹氩流量60NL/min，吹氩时间在30分钟促使大颗粒夹杂物充分上浮；
b.热轧：方坯连铸、高速圆钢轧机轧制、轧后控制冷却；连铸采用全保护浇注，中间包采用碱性覆盖剂；
钢坯加热温度为1150℃，开轧温度为1100℃，终轧温度为860℃，喷雾冷却，保持其8℃/秒的冷却速度，保证圆钢的组织性能；
c.下料：采用带锯下料，圆钢下料长度为(2b+c+5)mm；
d.等温正火：将下料后的圆钢进行等温正火预备热处理，加热温度为935℃，保温时间为3.5小时，风冷时间为800秒，等温温度为610℃，等温温度为4.0小时；
e.粗机加工：采用机加工将预应力拉杆的主体部和连接部加工至目标尺寸+1.5mm；
f.弯曲加工：采用热弯法将机加工好的毛坯弯曲成U形预应力拉杆；
g.两次淬火热处理：将弯曲成型的预应力拉杆加热至910℃，保温3.5小时，水冷30秒后油冷至350℃以下，加热至620℃，保温3.0小时；再次将所述预应 力拉杆加热至900℃，保温3.0小时，油冷至350℃以下，加热至560℃保温4小时；
h.精机加工：采用机加工将主体部和连接部加工至目标尺寸，并加工出连接螺纹；
i.超声波探伤，将合格产品包装入库。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。