[发明专利]一种填芯钢管/填芯钢筋及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属轧制产品开发领域，特别涉及一种填芯钢管/填芯钢筋及其制备方法。

背景技术

钢管广泛应用于各类结构、输送流体和粉状固体、交换热能、制造机械零件和容器，是一种经济钢材。用钢管制造建筑结构网架、支柱和机械支架，可以减轻重量，节省金属，而且可实现工厂化、机械化施工。钢管按横断面形状可分为：圆钢管和异形钢管，按制管材质(即钢种)可分为：碳素管和合金管、不锈钢管等，按生产工艺可分为焊接管(按焊缝的形式又分为直缝焊管和螺旋焊管)和无缝管。

钢筋广泛应用于各种建筑结构，主要包括光圆钢筋、带肋钢筋、扭转钢筋等。按在结构中的作用可分为受压钢筋、受拉钢筋、架立钢筋、分布钢筋、箍筋等。其中，配置在钢筋混凝土结构中的钢筋，按其作用可分为受力筋、箍筋、架力筋、分布筋和其它构造筋。按照生产工艺的不同，钢筋又可分为热轧钢筋、冷轧钢筋、冷拉钢筋，还有经热处理而成的热处理钢筋。

在节能减排、行业转型升级的背景下，建筑、汽车、家电、集装箱、工程机械等用钢行业都提出了节约使用钢材、提高钢的使用价值，用最少的碳排放，实现价值最大化的目标，对钢材提出了高强度、耐腐蚀、轻量化、长寿命、可回收的要求。

根据钢管在不同使用场合对其性能要求的差异，在有些场合如建筑脚手架用管，如果能将中空钢管替换为带非金属芯的钢管，即由内外两层不同材料组成，外层是钢，内层是非金属、轻质充填物构成的填芯钢管，在满足重量相同的条件下，因采用实芯钢管代替中空钢管，既能使钢管壁厚减薄，节约金属的使用量，又可提高其抗弯曲和抗压扁能力。

根据钢筋在不同使用场合对其性能要求的差异，在有些场合如建筑用箍筋，如果能将实心金属钢筋替换为非金属芯钢筋，即由内外两层不同材料组成，外层是钢，内层是非金属充填物构成的填芯钢筋，在同样满足弯曲和反弯曲等使用性能要求的条件下，因采用低成本材料来部分代替金属可使钢筋轻量化，节约金属的使用、减轻重量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种填芯钢管/填芯钢筋，该填芯钢管/填芯钢筋由外层金属材料和内层填芯料复合而成，外层金属材料为普通的钢管或钢筋成分，内层填芯料为沙石、铁渣粉、矿渣粉或木质粉末的一种，填芯料粒度为100～3000微米。

本发明的一种填芯钢管/填芯钢筋内外两层的作用和设计依据如下：

金属外层：外层金属通过其良好的塑性变形能力，获得填芯钢管和填芯钢筋在使用过程中需具备的弯曲和反弯曲等能力；

填芯料内层：内层填芯料主要是提高空心管材的刚度，获得良好的抗压扁性能和抗弯曲性能。

综合性能：通过金属外层和填芯料内层占断面面积百分比的不同而进行调节，使其性能高于相同单位重量的传统实心钢筋，也高于空心管材。

本发明的填芯钢管/填芯钢筋的制备方法为：钢带逐步卷曲成圆，与此同时填芯料进入到正在卷曲成圆的钢带中制得毛管，毛管经焊接后，再通过粗轧机组轧制使芯部的填芯料得到紧实，通过精轧机组轧制获得符合尺寸要求的成品。

本发明的填芯钢管/填芯钢筋的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤一：选取原料钢带和填芯料

选取原料钢带，选取填芯料；

步骤二：带材冷弯成型过程中加入填芯料

原料钢带经过纵剪达到所需要的宽度，纵剪后钢带经过辊弯成π到5/3π之间的某一弧度时开始加入所选取的填芯料，填芯料通过填料仓、注入通道和流量控制阀等进入到正在辊弯过程的毛管中；在钢带继续卷曲成圆的过程中，填芯料逐渐将其充满，通过振动填实，填充过程合格的判断标准是在钢带完全成圆后填芯料刚好溢出，直至获得直径10～200mm填芯管材毛管；

步骤三：对填芯毛管缝隙处进行焊接，成为带有填芯料的荒管；

步骤四：焊接好的荒管在粗轧机组中进行常温冷轧，各机架轧制时管材的延伸系数为1.1～1.5；各机架的轧制速度范围为0.5～15m/s，获得粗轧后的毛管；

步骤五：对粗轧后的毛管进行中间退火处理，退火温度为700～900℃，消除加工硬化，为毛管进入精轧机组轧制做准备；

步骤六：中间退火后的毛管在精轧机组中进行减径、定径轧制，轧制温度为100～300℃，各机架轧制时管材的延伸系数为1.1～1.5，轧制速度为2～11m/s，直到获得满足最终尺寸的成品；

步骤七：进行成品退火，退火温度为700～900℃，消除加工硬化；

步骤八：将退火后满足使用要求的成品分为二种情况处理：

(1)直径大于等于11mm的产品称为填芯钢管，退火后切断，包装、入库；