[發(fā)明專利]一種填芯鋼管/填芯鋼筋及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410169663.6
• 申請(qǐng)日: 2014-04-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104006283A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉相華;高海濤;彭良貴;董學(xué)新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): F16S3/00
• 分類號(hào): F16S3/00;B32B15/18;B32B1/08;B21C37/04;B21C37/08
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬軋制產(chǎn)品開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，特別涉及一種填芯鋼管/填芯鋼筋及其制備方法。

背景技術(shù)

鋼管廣泛應(yīng)用于各類結(jié)構(gòu)、輸送流體和粉狀固體、交換熱能、制造機(jī)械零件和容器，是一種經(jīng)濟(jì)鋼材。用鋼管制造建筑結(jié)構(gòu)網(wǎng)架、支柱和機(jī)械支架，可以減輕重量，節(jié)省金屬，而且可實(shí)現(xiàn)工廠化、機(jī)械化施工。鋼管按橫斷面形狀可分為：圓鋼管和異形鋼管，按制管材質(zhì)(即鋼種)可分為：碳素管和合金管、不銹鋼管等，按生產(chǎn)工藝可分為焊接管(按焊縫的形式又分為直縫焊管和螺旋焊管)和無(wú)縫管。

鋼筋廣泛應(yīng)用于各種建筑結(jié)構(gòu)，主要包括光圓鋼筋、帶肋鋼筋、扭轉(zhuǎn)鋼筋等。按在結(jié)構(gòu)中的作用可分為受壓鋼筋、受拉鋼筋、架立鋼筋、分布鋼筋、箍筋等。其中，配置在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋，按其作用可分為受力筋、箍筋、架力筋、分布筋和其它構(gòu)造筋。按照生產(chǎn)工藝的不同，鋼筋又可分為熱軋鋼筋、冷軋鋼筋、冷拉鋼筋，還有經(jīng)熱處理而成的熱處理鋼筋。

在節(jié)能減排、行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的背景下，建筑、汽車、家電、集裝箱、工程機(jī)械等用鋼行業(yè)都提出了節(jié)約使用鋼材、提高鋼的使用價(jià)值，用最少的碳排放，實(shí)現(xiàn)價(jià)值最大化的目標(biāo)，對(duì)鋼材提出了高強(qiáng)度、耐腐蝕、輕量化、長(zhǎng)壽命、可回收的要求。

根據(jù)鋼管在不同使用場(chǎng)合對(duì)其性能要求的差異，在有些場(chǎng)合如建筑腳手架用管，如果能將中空鋼管替換為帶非金屬芯的鋼管，即由內(nèi)外兩層不同材料組成，外層是鋼，內(nèi)層是非金屬、輕質(zhì)充填物構(gòu)成的填芯鋼管，在滿足重量相同的條件下，因采用實(shí)芯鋼管代替中空鋼管，既能使鋼管壁厚減薄，節(jié)約金屬的使用量，又可提高其抗彎曲和抗壓扁能力。

根據(jù)鋼筋在不同使用場(chǎng)合對(duì)其性能要求的差異，在有些場(chǎng)合如建筑用箍筋，如果能將實(shí)心金屬鋼筋替換為非金屬芯鋼筋，即由內(nèi)外兩層不同材料組成，外層是鋼，內(nèi)層是非金屬充填物構(gòu)成的填芯鋼筋，在同樣滿足彎曲和反彎曲等使用性能要求的條件下，因采用低成本材料來(lái)部分代替金屬可使鋼筋輕量化，節(jié)約金屬的使用、減輕重量。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種填芯鋼管/填芯鋼筋，該填芯鋼管/填芯鋼筋由外層金屬材料和內(nèi)層填芯料復(fù)合而成，外層金屬材料為普通的鋼管或鋼筋成分，內(nèi)層填芯料為沙石、鐵渣粉、礦渣粉或木質(zhì)粉末的一種，填芯料粒度為100～3000微米。

本發(fā)明的一種填芯鋼管/填芯鋼筋內(nèi)外兩層的作用和設(shè)計(jì)依據(jù)如下：

金屬外層：外層金屬通過(guò)其良好的塑性變形能力，獲得填芯鋼管和填芯鋼筋在使用過(guò)程中需具備的彎曲和反彎曲等能力；

填芯料內(nèi)層：內(nèi)層填芯料主要是提高空心管材的剛度，獲得良好的抗壓扁性能和抗彎曲性能。

綜合性能：通過(guò)金屬外層和填芯料內(nèi)層占斷面面積百分比的不同而進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其性能高于相同單位重量的傳統(tǒng)實(shí)心鋼筋，也高于空心管材。

本發(fā)明的填芯鋼管/填芯鋼筋的制備方法為：鋼帶逐步卷曲成圓，與此同時(shí)填芯料進(jìn)入到正在卷曲成圓的鋼帶中制得毛管，毛管經(jīng)焊接后，再通過(guò)粗軋機(jī)組軋制使芯部的填芯料得到緊實(shí)，通過(guò)精軋機(jī)組軋制獲得符合尺寸要求的成品。

本發(fā)明的填芯鋼管/填芯鋼筋的制備方法，具體包括如下步驟：

步驟一：選取原料鋼帶和填芯料

選取原料鋼帶，選取填芯料；

步驟二：帶材冷彎成型過(guò)程中加入填芯料

原料鋼帶經(jīng)過(guò)縱剪達(dá)到所需要的寬度，縱剪后鋼帶經(jīng)過(guò)輥彎成π到5/3π之間的某一弧度時(shí)開(kāi)始加入所選取的填芯料，填芯料通過(guò)填料倉(cāng)、注入通道和流量控制閥等進(jìn)入到正在輥彎過(guò)程的毛管中；在鋼帶繼續(xù)卷曲成圓的過(guò)程中，填芯料逐漸將其充滿，通過(guò)振動(dòng)填實(shí)，填充過(guò)程合格的判斷標(biāo)準(zhǔn)是在鋼帶完全成圓后填芯料剛好溢出，直至獲得直徑10～200mm填芯管材毛管；

步驟三：對(duì)填芯毛管縫隙處進(jìn)行焊接，成為帶有填芯料的荒管；

步驟四：焊接好的荒管在粗軋機(jī)組中進(jìn)行常溫冷軋，各機(jī)架軋制時(shí)管材的延伸系數(shù)為1.1～1.5；各機(jī)架的軋制速度范圍為0.5～15m/s，獲得粗軋后的毛管；

步驟五：對(duì)粗軋后的毛管進(jìn)行中間退火處理，退火溫度為700～900℃，消除加工硬化，為毛管進(jìn)入精軋機(jī)組軋制做準(zhǔn)備；

步驟六：中間退火后的毛管在精軋機(jī)組中進(jìn)行減徑、定徑軋制，軋制溫度為100～300℃，各機(jī)架軋制時(shí)管材的延伸系數(shù)為1.1～1.5，軋制速度為2～11m/s，直到獲得滿足最終尺寸的成品；

步驟七：進(jìn)行成品退火，退火溫度為700～900℃，消除加工硬化；

步驟八：將退火后滿足使用要求的成品分為二種情況處理：

(1)直徑大于等于11mm的產(chǎn)品稱為填芯鋼管，退火后切斷，包裝、入庫(kù)；