混凝土增强钢纤维用线材、钢纤维及其制造方法技术

本说明书涉及混凝土增强钢纤维用线材、钢纤维及其制造方法，并且具体地，公开了用于通道和底板的加强的混凝土增强钢纤维用线材、钢纤维、及其制造方法。根据一个公开的混凝土增强钢纤维用线材的实施方案，所述线材按重量计包含：C：0.01％至0.04％、Si：0.07％至0.3％、Mn：1.0％至2.0％、P：0.1％至0.3％、以及余量的Fe和其他不可避免的杂质，其中，当线材的半径为r时，从垂直于纵向方向的截面中心到0.95*r的区域内，铁素体的面积分数为90％或更大，以及剩余部分包含珠光体，其中铁素体的平均晶粒尺寸可以为30μm或更小以及珠光体的团尺寸可以为10μm或更小。以为10μm或更小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混凝土增强钢纤维用线材、钢纤维及其制造方法


[0001]本公开内容涉及混凝土增强钢纤维用线材、钢纤维以及用于制造其的方法，并且更特别地，涉及用于加强通道和底板的混凝土增强钢纤维用线材、钢纤维及用于制造其的方法。

技术介绍

[0002]钢纤维用于混凝土加强以在通道建造期间支撑内部的土壤压力。国内主要使用低强度钢纤维，并且0.1重量％或更少的低碳钢已经被用于低强度钢纤维。然而，在基岩弱的欧洲和中东，近来建立了高强度钢纤维市场。这是因为通道掘进机(tunnel boring machine，TBM)通道建造法正在增加，代替了火药爆炸方法。此外，由于在建造在地基弱时所使用的板桩(slab on pile，SOP)中使用高强度钢纤维，因此预期高强度钢纤维市场将保持持续增长。
[0003]钢纤维通过以下制备：在加工公司中在干法拉拔
‑
湿法拉拔过程中使用备用板坯或线材来生产最终直径为0.4mm至1.0mm的钢丝，将其切割成长度为40mm至100mm的均匀的工件，并将其加工成形状。为了用作钢纤维，它们在最终成型时需要弯曲特性，但首先需要的是强度。
[0004]提高碳钢强度的方法包括根据霍尔
‑
佩奇(Hall
‑
Petch)公式减小晶粒尺寸的方法和通过施加加工量确保强度的方法。特别地通过线材拉拔提高强度的方法是用于提高强度的最经济且有效的方法。在线材拉拔中如果钢的显微组织为珠光体，则加工期间强度以指数方式增加。这是因为珠光体内部的渗碳体发生塑性变形，同时碳和位错由于渗碳体分解而结合。当珠光体和铁素体混合时，在线材拉拔期间可能出现断裂问题，原因是珠光体与铁素体相比是相对硬的相。
[0005]同时，在线材拉拔之前的用于赋予钢延性以防止这样的断裂问题的铅淬火(lead patenting，LP)热处理是昂贵且耗时的，这导致制造成本的增加。因此，钢纤维制造商倾向于跳过LP热处理以降低制造成本。由于高碳钢在线材拉拔期间形成导致断裂的珠光体，不适合用于省略LP热处理的组分体系，因此需要获得新的组分体系。

技术实现思路

[0006]技术问题
[0007]为了解决前述问题，本公开内容提供了混凝土增强钢纤维用线材、钢纤维以及用于制造其的方法，所述方法可以省略铅淬火(LP)热处理以确保高强度并节省成本。
[0008]技术方案
[0009]根据本公开内容的一个实施方案，混凝土增强钢纤维用线材以重量百分比(重量％)计包含：0.01％至0.04％的C、0.07％至0.3％的Si、1.0％至2.0％的Mn、0.1％至0.3％的P、剩余部分的Fe和其他不可避免的杂质，以及在从垂直于纵向方向的截面中心到0.95*r的区域内的90％或更大的铁素体面积分数和剩余部分的珠光体，其中r为线材的半径，其中
平均铁素体晶粒尺寸为30μm或更小，以及珠光体团尺寸为10μm或更小。
[0010]混凝土增强钢纤维用线材可以满足下式(1)：
[0011](1)TS
WR
‑
8(120[C]+14[Si]+20[Mn]+100[P])≥0
[0012]在式(1)中，[C]、[Si]、[Mn]和[P]各自是指元素的重量百分比(重量％)，以及TS
WR
是指线材的抗拉强度。
[0013]混凝土增强钢纤维用线材的平均铁素体晶粒尺寸可以为15μm或更小，以及珠光体团尺寸可以为5μm或更小。
[0014]混凝土增强钢纤维用线材可以在表面上形成厚度为10μm至15μm的氧化皮层，总氧化皮量为0.4重量％至0.6重量％，以及机械剥离之后的残留氧化皮量为0.05重量％或更小。
[0015]混凝土增强钢纤维用线材的抗拉强度可以为450MPa或更大。
[0016]混凝土增强钢纤维用线材的截面收缩率可以为80％或更大。
[0017]根据本公开内容的一个实施方案，制造混凝土增强钢纤维用线材的方法包括：加热钢坯，所述钢坯以重量％计包含：0.01％至0.04％的C、0.07％至0.3％的Si、1.0％至2.0％的Mn、0.1％至0.3％的P、剩余部分的Fe和其他不可避免的杂质；通过将钢坯在1000℃至1150℃下进行热轧或将钢坯在A3
‑
70℃至A3℃下进行精轧来制备线材；将所制备的线材卷绕；以及将经卷绕的线材以1℃/秒至5℃/秒冷却至A1℃，然后以15℃/秒至20℃/秒从A1℃冷却至200℃。
[0018]所述方法可以满足下式(2)：
[0019](2)TE
‑
TL/H≤100℃
[0020]在式(2)中，TE为进入精轧之前的线材表面温度，以及TL/H为卷绕机的温度。
[0021]在所述方法中，通过在1000℃至1150℃下热轧而制备的线材具有30μm或更小的平均铁素体晶粒尺寸和10μm或更小的珠光体团尺寸。
[0022]在所述方法中，通过在A3
‑
70℃至A3℃下精轧而制备的线材具有15μm或更小的平均铁素体晶粒尺寸和5μm或更小的珠光体团尺寸。
[0023]根据本公开内容的一个实施方案，混凝土增强钢纤维以重量％计包含：0.01％至0.04％的C、0.07％至0.3％的Si、1.0％至2.0％的Mn、0.1％至0.3％的P、剩余部分的Fe和其他不可避免的杂质，并且满足下式(3)。
[0024](3)TS
F
‑
TS
WR
‑
[15/(1.5*FGS
0.1
)]*e
4.61
≥0
[0025]在式(3)中，TS
F
是指钢纤维的抗拉强度，TS
WR
是指线材的抗拉强度，以及FGS是指平均铁素体晶粒尺寸。
[0026]混凝土增强钢纤维的抗拉强度可以为1600MPa或更大。
[0027]根据本公开内容的一个实施方案，制造混凝土增强钢纤维的方法包括：制造线材，所述线材以重量％计包含：0.01％至0.04％的C、0.07％至0.3％的Si、1.0％至2.0％的Mn、0.1％至0.3％的P、剩余部分的Fe和其他不可避免的杂质，以及在从垂直于纵向方向的截面中心到0.95*r的区域内的90％或更大的铁素体面积分数和剩余部分的珠光体，其中r为线材的半径，通过包括以总计99％或更大的收缩率进行干法拉拔和湿法拉拔，所述线材具有30μm或更小的平均铁素体晶粒尺寸和10μm或更小的珠光体团尺寸，其中拉拔期间的断裂率可以为0.5次/吨。
[0028]有益效果
[0029]本公开内容可以提供用于加强通道和底板的高强度混凝土增强钢纤维用线材、钢纤维及其制造方法。根据本公开内容，通过将P应用于低碳钢来确保高强度，并且通过在A3
‑
70℃至A3℃的两相(铁素体和珠光体)段中进行精轧来确保优异的线材拉拔加工性。因此，可以在没有中间铅淬火(LP)热处理的情况下进行干法拉拔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种混凝土增强钢纤维用线材，以重量百分比(重量％)计包含：0.01％至0.04％的C、0.07％至0.3％的Si、1.0％至2.0％的Mn、0.1％至0.3％的P、剩余部分的Fe和其他不可避免的杂质，以及在从垂直于纵向方向的截面的中心到0.95*r的区域内的90％或更大的铁素体面积分数和剩余部分的珠光体，其中r为所述线材的半径，其中平均铁素体晶粒尺寸为30μm或更小，以及其中珠光体团尺寸为10μm或更小。2.根据权利要求1所述的线材，满足下式(1)：(1)TS
WR
‑
8(120[C]+14[Si]+20[Mn]+100[P]≥0在式(1)中，[C]、[Si]、[Mn]和[P]各自是指元素的重量％，以及TS
WR
是指所述线材的抗拉强度。3.根据权利要求1所述的线材，其中所述平均铁素体晶粒尺寸为15μm或更小，以及其中所述珠光体团尺寸为5μm或更小。4.根据权利要求1所述的线材，其中形成在表面上的氧化皮层的厚度为10μm至15μm，总氧化皮量为0.4重量％至0.6重量％，以及机械剥离之后的残留氧化皮量为0.05重量％或更小。5.根据权利要求1所述的线材，其中抗拉强度为450MPa或更大。6.根据权利要求1所述的线材，其中截面收缩率为80％或更大。7.一种制造混凝土增强钢纤维用线材的方法，所述方法包括：加热钢坯，所述钢坯以重量百分比(重量％)计包含：0.01％至0.04％的C、0.07％至0.3％的Si、1.0％至2.0％的Mn、0.1％至0.3％的P、剩余部分的Fe和其他不可避免的杂质；以及通过将所述钢坯在1000℃至1150℃下进行热轧或将所述钢坯在A3
‑
70℃至A3℃下进行精轧来制备线材；将所制备的线材卷绕；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨裕燮，李在胜，张堤旭，李万载，
申请(专利权)人：浦项股份有限公司，
类型：发明
国别省市：