1、 前言

 從1994年開始國(guó)産(chǎn)的PC鋼棒生産(chǎn)線(xiàn)的順利投産(chǎn)到我國(guó)YB/T111-1997預應力混凝土用(yòng)鋼棒标準的發布，我國(guó)管樁用(yòng)PC鋼棒的生産(chǎn)得到了很(hěn)大的發展，尤其是近幾年來在原料盤條的選擇、生産(chǎn)工(gōng)藝的優化、産(chǎn)品性能(néng)的穩定方面積累了不少的經驗。

本文(wén)從調整PC鋼棒生産(chǎn)工(gōng)藝入手，總結出原料盤條的化學(xué)成分(fēn)，鋼棒的淬火溫度、回火溫度，冷卻方式，水冷方式和張拉力對其性能(néng)的影響，并且獲得了良好的效果。為(wèi)我公(gōng)司建設更加完善的PC鋼棒生産(chǎn)設備建立了堅實的基礎。

2、 試驗用(yòng)鋼和試驗方法

試驗用(yòng)鋼的化學(xué)成分(fēn)如表1，盤條為(wèi)國(guó)産(chǎn)高速線(xiàn)材軋機生産(chǎn)的無扭熱軋盤條。

試驗在由我公(gōng)司轉讓的國(guó)内某廠PC鋼棒生産(chǎn)線(xiàn)上進行，高線(xiàn)盤條經機械除鏽後,經螺旋模變形20%形成螺旋槽，然後進入熱處理(lǐ)生産(chǎn)線(xiàn)，進行矯直、中(zhōng)頻與超音頻感應加熱、水冷淬火、中(zhōng)頻感應加熱、水冷、剪斷和松卷收線(xiàn)。

試樣在每盤産(chǎn)品的頭、尾部取樣，進行了拉伸試驗 金相檢驗和松弛試驗。

3、 試驗結果與分(fēn)析

3.1、淬火加熱溫度對力學(xué)性能(néng)的影響

試驗用(yòng)鋼屬于低中(zhōng)碳矽錳低合金鋼，從穩态熱處理(lǐ)的角度來看，使鋼棒實現奧氏體(tǐ)化的加熱溫度應該為(wèi)840～860℃，然而本生産(chǎn)線(xiàn)采用(yòng)感應加熱方式，其特點是加熱速度快，加熱時間短，鋼棒表面透熱深度小(xiǎo)，所以要求其加熱溫度應比穩态熱處理(lǐ)時的淬火加熱溫度要高。本試驗選擇的溫度範圍為(wèi)880～960℃，試驗結果見表2。

從表2可(kě)以看出，随着淬火溫度的提高，鋼棒的抗拉強度和屈服強度都有(yǒu)所提高，當淬火溫度從880℃提高到960℃時，各試驗用(yòng)鋼的屈服強度增幅大于抗拉強度的增幅。而伸長(cháng)率随着淬火溫度的提高都有(yǒu)所下降。這一結果反映出了鋼中(zhōng)添加了微量的合金元素V會随着淬火加熱溫度的提高，使其固溶到奧氏體(tǐ)中(zhōng)的量有(yǒu)所增加，在随後的冷卻相變過程中(zhōng)會以彌散的V（C、N）形式折出，起到彌散強化的作(zuò)用(yòng)，4#鋼雖然沒有(yǒu)微量的V加入，但是添加了微量的B，B同樣也起到了強化鋼棒的作(zuò)用(yòng)。

淬火溫度的高低直接影響到鋼的奧氏體(tǐ)化程度，當淬火溫度較低時，如本試驗中(zhōng)的880℃淬火，由于淬火加熱溫度偏低，鋼中(zhōng)的鐵素體(tǐ)和珠光體(tǐ)不可(kě)能(néng)及時地全部轉變成奧氏體(tǐ)，水冷後不可(kě)能(néng)得到單一的馬氏體(tǐ)組織，所以鋼棒的抗拉強度和屈服強度都低于産(chǎn)品标準的

要求。當淬火加熱溫度較高時，如本試驗中(zhōng)的960℃，雖然鋼中(zhōng)的鐵素體(tǐ)和珠光體(tǐ)可(kě)以全部奧氏體(tǐ)化，但會使奧氏體(tǐ)晶粒長(cháng)成粗大，淬火後轉變成的馬氏體(tǐ)組織也會變得粗大，對鋼棒的伸長(cháng)率有(yǒu)不利的影響，而對強度幾乎沒有(yǒu)什麽貢獻。

3.2、回火溫度對力學(xué)性能(néng)的影響

在生産(chǎn)線(xiàn)運行速度一定的條件下，回火加熱時間已經确定，因此回火加熱溫度是影響鋼棒性能(néng)的又(yòu)一個重要工(gōng)藝參數，本試驗選擇的回火溫度變化範圍為(wèi)360～460℃，試驗結果見表3。

從表3中(zhōng)可(kě)以看出，随着回火溫度的升高，鋼的抗拉強度和屈服強度都有(yǒu)不同程度的下降，當回火溫度從360℃升高到460℃時，各試驗用(yòng)鋼的屈服強度降幅大于抗拉強度的降幅，伸長(cháng)率都有(yǒu)一定程度的提高，沒有(yǒu)發現通常所說的低溫回火脆性現象發生。這是因為(wèi)1#、2#和3#鋼的矽含量較高，由于矽在鋼中(zhōng)以固溶體(tǐ)形态存在于鐵素體(tǐ)或奧氏體(tǐ)中(zhōng)，同時矽又(yòu)能(néng)降低碳在鐵素體(tǐ)中(zhōng)的擴散速率，使回火析出的碳化物(wù)不易集聚，因而增加了鋼的回火穩定性。460℃回火時，3#鋼的伸長(cháng)率值有(yǒu)所下降，是否是因為(wèi)3#鋼中(zhōng)錳含量較高，促進了磷在晶界的偏析，而使鋼具(jù)有(yǒu)了增加脆性的傾向還有(yǒu)待進一步試驗證實。

3.3、水冷方式和水冷速度的影響

本試驗采用(yòng)了兩種水冷方式，一種是鋼棒穿水冷卻，一種是鋼棒在環形噴水冷卻器中(zhōng)連續通過進行噴水冷卻，通過調節閥門來控制冷卻水的流量。

再生産(chǎn)線(xiàn)速度一定和冷卻水槽長(cháng)度一定的條件下，本試驗的水冷時間為(wèi)4秒(miǎo)，鋼棒淬火的冷卻速度為(wèi)200℃/S以上。鋼棒從淬火水槽出來時的溫度為(wèi)50℃，鋼棒回火後的冷卻速度為(wèi)100℃/S以上，鋼棒從回火水槽出來時的溫度接近室溫。從鋼棒成品的金相組織和力學(xué)性能(néng)可(kě)以看出，上述水冷速度是合理(lǐ)的，二種不同的冷卻方式都适于PC鋼棒的淬回火後的冷卻作(zuò)業。從鋼棒的室溫金相照片中(zhōng)看到的主要由回火馬氏體(tǐ)加上少量鐵素體(tǐ)和貝氏體(tǐ)組成的顯微組織就可(kě)以證明這一點。

3.4、張力的影響

PC鋼棒在熱處理(lǐ)生産(chǎn)線(xiàn)上要始終保持在一定的張力下運行，一方面是因為(wèi)鋼棒在一定的張力下運行時，會減少鋼棒對感應加熱爐爐管壁的磨擦，保證鋼棒正常穩定運行。另一方面這一張力也會使鋼棒在加熱狀态下發生微小(xiǎo)變形、起到形變熱處理(lǐ)的作(zuò)用(yòng)，降低鋼棒的松弛值。

我們從試驗PC鋼絲穩定化處理(lǐ)的工(gōng)藝中(zhōng)得到啓發，考慮到鋼棒在加熱到900℃以上時的實際高溫抗拉強度，在生産(chǎn)線(xiàn)上巧妙的将張應力控制在鋼棒抗拉強度的6%左右，既不會使鋼棒産(chǎn)生縮頸，又(yòu)會産(chǎn)生形變熱處理(lǐ)的效果，而使PC鋼棒的松弛植可(kě)以控制在1.0%左右，大大的低于标準中(zhōng)規定的2.5%。

3.5 、鋼棒的屈強比與松弛值

再生産(chǎn)中(zhōng)我們發現，當PC鋼棒的屈服強度低于标準值時，往往鋼棒的松弛值過高甚至不合格，因此在工(gōng)藝和裝(zhuāng)備設計上極力避免這一點。将檢驗過的鋼棒性能(néng)結果加以整理(lǐ)分(fēn)析時，我們發現鋼棒的屈強比與其松弛值的大小(xiǎo)具(jù)有(yǒu)下列關系。

有(yǒu)關它們之間的内在機理(lǐ)我們正在進一步研究之中(zhōng)，希望這一研究更有(yǒu)效的改進鋼棒生産(chǎn)工(gōng)藝和生産(chǎn)設備。

3.5 、棒的電(diàn)焊性能(néng)和镦頭性能(néng)

按照管樁廠的生産(chǎn)工(gōng)藝要求，我們對PC鋼棒進行了點焊試驗和镦頭試驗，結果如下：

4、結論

（1） 淬火溫度和回火溫度是影響PC鋼棒性能(néng)的最重要工(gōng)藝參數。

（2） 在冷卻速度達到要求的前提下，穿水冷卻和噴水冷卻的形式對PC鋼棒性能(néng)沒有(yǒu)影響。

（3） 生産(chǎn)過程中(zhōng)将PC鋼棒建立在一定的張力下可(kě)以達到形變熱處理(lǐ)的效果，有(yǒu)利于獲得低松弛性能(néng)。

（4） 由我公(gōng)司承建的PC鋼棒生産(chǎn)線(xiàn)上生産(chǎn)的PC鋼棒各項技(jì )術性能(néng)指标優良，完全達到了和優于産(chǎn)品标準的要求。