權利要求
1.熱軋光圓鋼筋消除內(nèi)應力的矯直方法，其特征在于，所述矯直方法包括以下步驟： (1)取某規(guī)格名義直徑為d的盤條，在盤條相鄰位置連續(xù)截取n根長度相同的試樣，檢測所有試樣的實測直徑d 0，將實測直徑d 0作為初矯矯直間隙b 0對試樣進行一次初轎； (2)確定最大矯直間隙b max： 初轎完成后，測量試樣的初始撓度N 0，然后各試樣分別再進行第一次矯直，各試樣的矯直間隙按照從初矯矯直間隙b 0開始依次遞減的方式進行，各試樣分別矯直后，測量其撓度，進而獲得該規(guī)格盤條的試樣矯直后撓度達到或者小于名義直徑d時試樣對應的矯直間隙，取其中最大的一個，即為最大矯直間隙b max； (3)分別選取不同規(guī)格的盤條，每個規(guī)格選擇若干批次的盤條重復步驟(1)和(2)，得出不同規(guī)格的各批次試樣的最大矯直間隙b max，然后利用JMP擬合模型逐步回歸法進行回歸分析，以各試樣的最大矯直間隙b max為因變量，試樣對應的實測直徑d 0、初始撓度N 0為自變量進行回歸分析，得到最大矯直間隙b max與實測直徑d 0、初始撓度N 0的關系式，式(A)； (4)確定最少矯直次數(shù)t min： a)選用某一規(guī)格的盤條，在盤條的相鄰位置連續(xù)截取若干根長度相同的試樣，所有試樣按照步驟(1)進行初轎； b)初矯完成后，根據(jù)式(A)計算其最大矯直間隙b max；接著任選其中的一部分試樣進行人工時效，其他的試樣利用矯直機進行矯直； 人工時效的具體步驟為：先利用步驟a)計算出的最大矯直間隙b max進行一次矯直，然后進行人工時效，完成后進行拉伸試驗，得到測得屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率的均值，該均值作為該批試樣拉伸結果的可靠結果； 矯直機矯直的方法為：將試樣均分為若干組，每組試樣分別進行不同次數(shù)的矯直，每次矯直的間隙均為步驟a)計算得到的最大矯直間隙b max，矯直完成后進行拉伸試驗，測得屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率，并分別計算每組拉伸結果的均值，作為該批試樣進行不同次數(shù)矯直的拉伸試驗結果； 將人工時效的拉伸試驗結果分別與矯直不同次數(shù)的拉伸試驗結果進行配對t檢驗，當配對t檢驗結果p＞0.05時，代表在采用該矯直次數(shù)下測得的拉伸性能與人工時效后測得的拉伸性能無明顯差異，此時矯直次數(shù)最小值，即最少矯直次數(shù)t min； (5)應用上述方法消除待處理的熱軋光圓鋼筋內(nèi)應力時，利用矯直機，按照步驟(1)對待處理的熱軋光圓鋼筋進行初轎，然后根據(jù)式(A)計算最大矯直間隙b max，最后以b max為矯直間隙進行矯直后再進行下一步拉伸性能檢測操作，矯直的最少次數(shù)為t min。2.根據(jù)權利要求1所述的矯直方法，其特征在于，所述步驟(3)中的式(A)為：b max＝3.46+0.86d 0-0.07N 0。 3.根據(jù)權利要求1所述的矯直方法，其特征在于，所述人工時效條件為：溫度100℃±10℃，時間60min-75min。 4.根據(jù)權利要求2所述的矯直方法，其特征在于，步驟(4)中選取矯直輥數(shù)量為7的矯直機，選取名義直徑為6mm、8mm、10mm、12mm的4個規(guī)格盤條進行實驗，確定的最少矯直次數(shù)t min分別為：3次、3次、4次、4次。 5.根據(jù)權利要求4所述的矯直方法，其特征在于，對于其他不同矯直輥數(shù)量的矯直機可作對應轉換獲得最少矯直次數(shù)，設定上矯直輥數(shù)目為n 1，下矯直輥數(shù)目為n 2，則矯直輥數(shù)量與最少矯直次數(shù)的關系如下： 名義直徑為6mm，最少矯直次數(shù) ![]()
名義直徑為8mm，最少矯直次數(shù) ![]()
名義直徑為10mm，最少矯直次數(shù) ![]()
名義直徑為12mm，最少矯直次數(shù) ![]()
以上各式的結果中，在非整數(shù)時均向上取整數(shù)。
說明書
熱軋光圓鋼筋消除內(nèi)應力的矯直方法
技術領域
本發(fā)明涉及冶金材料檢測領域，具體涉及熱軋光圓鋼筋消除內(nèi)應力的矯直方法。
背景技術
鋼筋作為重要的建筑主體材料在建筑構件穩(wěn)固性中發(fā)揮著重要作用，拉伸性能是評價鋼筋質量最為直觀的指標之一，因此如何快速準確地獲得拉伸性能，對于鋼企和客戶都至關重要。而鋼筋拉伸試驗結果受內(nèi)應力的影響，通常試驗前采用自然時效或人工時效等方式消除內(nèi)應力后進行拉伸試驗。通過相關文獻可知鋼筋自然時效需要15天以上方可消除內(nèi)應力，人工時效至少需要升溫、保溫、降溫等過程，約需要耗時4個小時才可開展試驗。以上兩種方式均不能滿足目前鋼廠對檢驗效率的要求。
消除內(nèi)應力的方式除了自然時效和人工時效外，還可通過施加外部機械力來實現(xiàn)，比如敲打振動、矯直等。
發(fā)明內(nèi)容
通常熱軋光圓鋼筋拉伸試驗前進行簡單矯直，并采用自然時效或人工時效的方式消除內(nèi)應力后，再進行拉伸試驗，此種方式耗時較長，不能滿足目前鋼企零庫存及低成本運行要求。消除內(nèi)應力的方法除自然時效或人工時效兩種方法外，還可采用施加外部機械力消除內(nèi)應力來提高檢驗效率，比如重復矯直，但如何矯直方可有效消除內(nèi)應力并無相關標準或文獻，因此需要提供一種熱軋光圓鋼筋消除內(nèi)應力的矯直方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種熱軋光圓鋼筋消除內(nèi)應力的矯直方法，包括以下步驟：
(1)取某規(guī)格名義直徑為d的盤條，在盤條相鄰位置連續(xù)截取n根長度相同的試樣，檢測所有試樣的實測直徑d 0，將實測直徑d 0作為初矯矯直間隙b 0對試樣進行一次初轎；
(2)確定最大矯直間隙b max：
初轎完成后，測量試樣的初始撓度N 0，然后各試樣分別再進行第一次矯直，各試樣的矯直間隙按照從初矯矯直間隙b 0開始依次遞減的方式進行(即第一根試樣矯直間隙為b 0-a、第二根試樣矯直間隙為b 0-2a、第n根試樣矯直間隙為b 0-na，以此類推)，各試樣分別矯直后，測量其撓度，進而獲得該規(guī)格盤條的試樣矯直后撓度達到或者小于名義直徑d時試樣對應的矯直間隙，取其中最大的一個，即為最大矯直間隙b max；
(3)分別選取不同規(guī)格的盤條，每個規(guī)格選擇若干批次的盤條重復步驟(1)和(2)(優(yōu)選的，分別選取名義直徑為6mm、8mm、10mm、12mm四個規(guī)格的盤條，每個規(guī)格選擇5個批次)，得出不同規(guī)格的各批次試樣的最大矯直間隙b max，然后利用JMP擬合模型逐步回歸法進行回歸分析，以各試樣的最大矯直間隙b max為因變量，試樣對應的實測直徑d 0、初始撓度N 0為自變量進行回歸分析，得到最大矯直間隙b max與實測直徑d 0、初始撓度N 0的關系式，式(A)；
(4)確定最少矯直次數(shù)t min：
選用某一規(guī)格的盤條，在盤條的相鄰位置連續(xù)截取若干根長度相同的試樣，所有試樣按照步驟(1)進行初轎，初矯完成后，根據(jù)式(A)計算其最大矯直間隙b max；接著任選其中的一部分試樣進行人工時效，其他的試樣進行矯直機矯直；
人工時效的具體步驟為：先采用其對應的最大矯直間隙b max進行一次矯直，然后進行人工時效，完成后進行拉伸試驗，得到屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率的均值，該均值作為該批試樣拉伸結果的可靠結果；
矯直機矯直的方法為：將試樣均分為若干組，每組試樣分別進行不同次數(shù)的矯直，每次矯直的間隙均為上述計算得到的最大矯直間隙b max，矯直完成后進行拉伸試驗，測得屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率，并分別計算每組拉伸結果的均值，作為該批試樣進行不同次數(shù)矯直的拉伸試驗結果；
將人工時效的拉伸試驗結果分別與矯直不同次數(shù)的拉伸試驗結果進行配對t檢驗，當配對t檢驗結果p＞0.05時，代表在采用該矯直次數(shù)下測得的拉伸性能與人工時效后測得的拉伸性能無明顯差異，此時矯直次數(shù)最小值，即最少矯直次數(shù)t min；
(5)使用時，利用矯直機，按照步驟(1)對待處理的熱軋光圓鋼筋進行初轎，然后根據(jù)式(A)計算最大矯直間隙b max，最后以b max為矯直間隙進行矯直，矯直的最少次數(shù)為t min。
進一步的，所述步驟(2)中，各試樣的矯直間隙按照從初矯矯直間隙b 0開始依次遞減的方式進行，遞減的間隙根據(jù)矯直機矯直間隙的分辨率進行選擇，如遞減的間隙為0.1mm，即第一根試樣矯直間隙為b 0-0.1mm、第二根試樣矯直間隙為b 0-0.2mm、第n根試樣矯直間隙為b 0-n*0.1mm，以此類推)。
進一步的，所述步驟(3)中的式(A)為：b max＝3.46+0.86d 0-0.07N 0；
進一步的，所述人工時效條件為：溫度100℃±10℃，時間60min-75min。
進一步的，步驟(4)中選取矯直輥數(shù)量為7(包括4個上矯直輥和3個下矯直輥)的矯直機，選取名義直徑為6mm、8mm、10mm、12mm的4個規(guī)格盤條進行實驗，確定最少矯直次數(shù)t min分別為：3次、3次、4次、4次。
更進一步的，對于其他不同矯直輥數(shù)量的矯直機可作對應轉換獲得最少矯直次數(shù)，設定上矯直輥數(shù)目為n 1，下矯直輥數(shù)目為n 2，則矯直輥數(shù)量與最少矯直次數(shù)的關系如下：
名義直徑為6mm，最少矯直次數(shù)
名義直徑為8mm，最少矯直次數(shù)
名義直徑為10mm，最少矯直次數(shù)
名義直徑為12mm，最少矯直次數(shù)
以上各式的結果中，在非整數(shù)時均向上取整數(shù)。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術方案具有以下優(yōu)勢和有益效果：
熱軋光圓鋼筋拉伸試樣通常取自盤條，試樣為彎曲狀態(tài)，經(jīng)過矯直機矯直后存在內(nèi)應力，該內(nèi)應力可通過多次矯直的方式逐步消除，進而準確測得各項拉伸指標。
發(fā)明的方法是通過矯直機實現(xiàn)消除熱軋光圓鋼筋內(nèi)應力，通過若干個不同規(guī)格的試樣，應用統(tǒng)計分析，先得到試樣對應的最大矯直間隙b max與實測直徑d 0、初始撓度N 0的函數(shù)關系，然后再以最大矯直間隙b max矯直不同次數(shù)，得到與人工時效得出相同結果時的矯直最少次數(shù)t min，應用上述方法消除待處理的熱軋光圓鋼筋內(nèi)應力時，先根據(jù)已有的函數(shù)關系計算該試樣的最大矯直間隙b max，最后以b max為矯直間隙進行矯直后再進行下一步操作，矯直的最少次數(shù)為t min。
光圓鋼筋常見規(guī)格為6mm、8mm、10mm、12mm，通過本發(fā)明的方法可通過測量鋼筋實際直徑和初始撓度，獲得最大矯直間隙，進而進行多次矯直，進行拉伸試驗后，便可獲得與人工時效一致的檢驗結果，從而替代耗時較久的人工時效，檢驗周期可由4小時/根縮短至30min/根，大大提高了檢驗效率。
附圖說明
圖1為實施例1中所用矯直裝置的示意圖；
圖2為實施例1中試樣撓度測試的示意圖。
具體實施方式
以下結合具體實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步詳細的說明。
本發(fā)明中拉伸實驗按照GB/T28900-2012“鋼筋混凝土用鋼材試驗方法”進行。
以下實施例中所用矯直裝置為購買的商用輥式矯直機，其示意圖如圖1，該矯直裝置包括1對入口輔助輥、1對出口輔助輥、4個上矯直輥和3個下矯直輥。
以下實施例中所用同一根盤條是指：同批次鋼筋盤條軋制工藝穩(wěn)定的一卷盤條，試驗部分實測直徑偏差在0.05mm之內(nèi)。
實施例1一種熱軋光圓鋼筋消除內(nèi)應力的矯直方法，包括以下步驟：
1)初矯：
為使拉伸試樣在矯直前盡可能的處在相同的狀態(tài)，需要對拉伸試樣進行一次初轎，測量試樣的實測直徑d 0，并將實測直徑d 0作為初矯矯直間隙b 0進行一次初轎，通過初矯后，試樣的撓度將得到很大改善。撓度的測量示意圖如圖2。
2)確定最大矯直間隙b max：
a)矯直間隙過小易造成試樣往復變形量過大，形成加工硬化效應，為最大程度降低加工硬化帶來的影響，同時保證試樣足夠平直(此處認為當試樣的撓度不大于試樣名義直徑d時為足夠平直)，需要盡可能的采用較大的矯直間隙，所以需要不斷縮小矯直間隙，找到矯直后試樣撓度達到或者小于d時的最大矯直間隙b max。下面為確認最大矯直間隙的方法：
選用某一規(guī)格熱軋光圓鋼筋的同一盤條，在盤條相鄰位置連續(xù)截取若干根長度均為400mm的試樣，檢測所有試樣的實測直徑d 0，均按照步驟1)進行初轎。初轎完成后，測量試樣的初始撓度N 0，然后各試樣再進行第一次矯直，其矯直間隙按照初矯矯直間隙b 0依次遞減0.1mm方式即第一根試樣矯直間隙為b 0-0.1mm、第二根試樣矯直間隙為b 0-0.2mm、第二十根試樣矯直間隙為b 0-2.0mm，以此類推，各試樣分別矯直后測量其撓度，進而獲得該規(guī)格盤條的試樣撓度達到或者小于d時的矯直間隙，其中，撓度≤d的試樣中，撓度最接近d的試樣對應的矯直間隙即為最大矯直間隙b max。
b)分別選取名義直徑為6mm、8mm、10mm、12mm等4個規(guī)格的盤條，每個規(guī)格選擇5個批次的盤條重復步驟a)，得到表1，即各批次盤條試樣的最大矯直間隙b max，以及該試樣對應的實測直徑d 0和初始撓度N 0。
表1試驗結果
實測直徑d 0(mm) 批次 初始撓度N 0(mm/mm) 最大矯直間隙b max(mm) 6.2 1 45.2 5.8 6.3 2 46.3 5.5 6.1 3 45.8 5.6 6.2 4 44.4 5.9 5.9 5 47.2 5.4 7.9 1 53.3 6.8 8.4 2 55.2 6.5 8.2 3 56.4 6.4 8.3 4 53.4 6.7 8.1 5 55.7 6.6 10.2 1 59.5 8.6 10.4 2 62.5 8.2 9.9 3 67.8 7.7 10.3 4 68.2 7.2 10.2 5 64.4 7.8 11.9 1 68.4 9.5 12.4 2 69.2 9.2 12.3 3 65.7 9.5 12.4 4 66.8 9.2 12.1 5 68.6 9.3
c)依據(jù)表1數(shù)據(jù)，利用JMP擬合模型逐步回歸法進行回歸分析，以最大矯直間隙b max為因變量，實測直徑d 0、初始撓度N 0為自變量進行回歸分析，得到最大矯直間隙b max與實測直徑d 0、初始撓度N 0的關系式：
b max＝3.46+0.86d 0-0.07N 0 式(1)
3)確定最少矯直次數(shù)t min：
選用某一規(guī)格的盤條，在盤條的相鄰位置連續(xù)截取30根長度均為400mm的試樣，所有試樣按照步驟1)進行初轎。初矯完成后，根據(jù)式(1)計算其最大矯直間隙b max；接著任選5根試樣進行人工時效，其他25根試樣進行矯直機矯直，人工時效的具體步驟為：先以計算出其對應的最大矯直間隙b max進行一次矯直，然后進行人工時效(人工時效條件：溫度100℃±10℃，時間60min-75min，下同)后，完成拉伸試驗得到屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率的一組均值，該均值作為該批試樣的可靠結果。
其他25根試樣，每5根為一組，5組試樣按照根據(jù)式(1)計算的其對應的最大矯直間隙b max分別進行1次、2次、3次、4次、5次矯直，矯直完成后進行拉伸試驗，并分別計算每組拉伸結果的均值，作為該批試樣進行1次、2次、3次、4次、5次矯直的拉伸試驗結果。
4)采用10個批次同規(guī)格的盤條進行步驟3)，將每批次人工時效的拉伸試驗結果分別與矯直1次、2次、3次、4次、5次的拉伸試驗結果進行配對t檢驗，當配對t檢驗結果p＞0.05時，代表在采用該矯直次數(shù)下測得的拉伸性能與人工時效后測得的拉伸性能無明顯差異，此時矯直次數(shù)較少的一組，即對應需要的最少矯直次數(shù)t min，矯直次數(shù)大于t min時，p也必然大于0.05。
5)分別選取名義直徑為6mm、8mm、10mm、12mm的4個規(guī)格盤條，重復步驟3)和步驟4)，得到各個規(guī)格盤條對應的最少矯直次數(shù)t min，具體結果見表2-7。
表2 6mm規(guī)格盤條各批次檢測結果
表3 8mm規(guī)格盤條各批次檢測結果
表4 10mm規(guī)格盤條各批次檢測結果
表5 12mm規(guī)格盤條各批次檢測結果
表6各批次檢測結果配對t檢驗p值
根據(jù)以上結果，可得到各規(guī)格對應的最少矯直次數(shù)，見表7。
表7各規(guī)格對應的最少矯直次數(shù)
名義直徑d(mm) 最少矯直次數(shù)t min(次) 6 3 8 3 10 4 12 4
在上述步驟和結果的基礎上，選用商用鋼筋進行下列實驗：
1、選用名義直徑8mm規(guī)格的光圓鋼筋HPB300，在同一根盤條上截取10根長度為400mm的試樣，依次編號為1，2，3，4.....10。
2、測量各試樣的實際直徑d 0，以實際直徑d 0進行初矯后，測量其初始撓度N 0，依據(jù)式(1)b max＝3.46+0.86d 0-0.07N 0計算其最大矯直間隙b max，結合表7的結果，編號為偶數(shù)的5根試樣采用最大矯直間隙b max進行3次矯直，然后開展拉伸試驗。
3、編號為奇數(shù)的5根試樣采用最大矯直間隙b max進行一次矯直后，進行人工時效，然后在空氣中冷卻至室溫后，進行拉伸試驗，結果見表8。
表8試驗結果
表9兩種去應力方式拉伸性能差異
注：表9中，差值的計算方式為(“矯直/均值”-“人工時效/均值”)/“人工時效/均值”*100％。
人工時效與矯直兩種去應力方式測得的拉伸性能，屈服強度偏差為0.3％，抗拉強度差值為-0.2％，伸長率差值為1.4％，見表9，差值均較小，對兩組數(shù)據(jù)進行配對t檢驗，各參數(shù)的P值見表10，可見P值均＞0.05，兩組數(shù)據(jù)無明顯差異，采用矯直的方法去除應力可以得到與人工時效基本一致的檢驗結果。
表10兩種去應力方式拉伸性能配對t檢驗結果
參數(shù) 配對t檢驗 P值 屈服強度 人工時效-矯直 0.753 抗拉強度 人工時效-矯直 0.637 伸長率 人工時效-矯直 0.374
本發(fā)明的以上實施例采用的矯直機有4個上矯直輥和3個下矯直輥，代表試樣經(jīng)過了4+3＝7次受力，對于其他不同矯直輥數(shù)量的矯直機可做對應轉換獲得最少矯直次數(shù)。設定上矯直輥數(shù)目為n 1，下矯直輥數(shù)目為n 2，則矯直輥數(shù)量與最少矯直次數(shù)的關系見表11。
表11矯直輥數(shù)量與最少矯直次數(shù)的關系
通過本上述方法可通過測量鋼筋實際直徑和初始撓度，獲得最大矯直間隙，進而進行多次矯直，進行拉伸試驗后，便可獲得與人工時效一致的檢驗結果。人工時效約需要4小時，包括了試驗準備約需10min、加熱爐升溫約30min、放入試樣保溫約70min、試樣空冷至室溫約120min、試驗時間約10min。本發(fā)明的方法只需要30min/根，包括試驗準備10min，反復矯直約10min，試驗時間10min。
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“熱軋光圓鋼筋消除內(nèi)應力的矯直方法” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術網(wǎng)
來源：武漢鋼鐵有限公司
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2025年03月25日 ~ 27日 
