控軋控冷工藝在螺紋鋼盤條降錳中的應(yīng)用

方慶卓

（本鋼集團(tuán)北營(yíng)軋鋼廠，遼寧 本溪 117017）

控軋控冷工藝在螺紋鋼盤條降錳中的應(yīng)用

方慶卓

（本鋼集團(tuán)北營(yíng)軋鋼廠，遼寧 本溪 117017）

介紹HRB400螺紋鋼盤條的生產(chǎn)流程、工藝特點(diǎn)。通過(guò)技術(shù)改造，采用控軋控冷技術(shù)對(duì)HRB400盤螺錳的成份下調(diào)0．3%，并且保證性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。不但降低了生產(chǎn)成本，還提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

螺紋鋼盤條；降錳；生產(chǎn)工藝；控軋控冷

螺紋鋼盤條是由高速線材軋機(jī)生產(chǎn)線生產(chǎn)的熱軋帶肋鋼筋，交貨狀態(tài)為盤條，以小規(guī)格為主。HRB400螺紋鋼盤條強(qiáng)度高、握緊力優(yōu)于HRB235、HRB300光圓鋼筋，深受用戶歡迎，市場(chǎng)需求量非常大。為降低企業(yè)成本，北營(yíng)公司軋鋼廠通過(guò)對(duì)軋制工藝的研究，采用控軋控冷工藝，降低錳含量，同時(shí)保證螺紋鋼盤條的強(qiáng)度和韌性，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)而降低成本。

1 HRB400螺紋鋼盤條的工藝流程

北營(yíng)軋鋼廠有四條高速線材生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力350萬(wàn)噸，均可生產(chǎn)高強(qiáng)度螺紋鋼盤條，現(xiàn)以一高線為主。一高線年產(chǎn)能50萬(wàn)噸，主要設(shè)備及工藝流程如下：

連鑄鋼坯（熱裝和冷裝）→推鋼式加熱爐加熱→出鋼機(jī)出爐→出爐輥道運(yùn)輸→粗軋機(jī)組（6架）→1#剪（切頭，事故碎斷）→中軋機(jī)組（4架）→預(yù)精軋機(jī)組（4架）→預(yù)水冷箱→2#飛剪（切頭、事故碎斷）→精軋機(jī)組（10架）→三組水冷箱及均溫段→夾送輥→吐絲機(jī)→延遲型斯太爾摩運(yùn)輸線（下有10臺(tái)風(fēng)機(jī)，上有保溫罩）→集卷站集卷→P/F鉤式懸掛運(yùn)輸機(jī)（散卷冷卻）→打包→稱重→掛標(biāo)簽→入成。

2 降錳方案

根據(jù)對(duì)HRB400螺紋鋼盤條的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，北營(yíng)軋鋼廠參照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求，制定了下述表1的成分設(shè)計(jì)方案。

3 試驗(yàn)過(guò)程

3.1 常規(guī)軋制

國(guó)標(biāo)GB1499.2-2007中要求，HRB400的屈服強(qiáng)度不小于400Mpa，抗拉強(qiáng)度不小于540 Mpa，根據(jù)此次螺紋鋼盤條降錳的試驗(yàn)步驟，批量組織了兩批不同成份的方坯，即高錳和低錳成份的坯料。通過(guò)常規(guī)的軋制方法軋制，高錳成份的螺紋鋼盤條平均強(qiáng)度為438Mpa，錳平均含量為1.32%。 低錳成份的螺紋鋼盤條平均強(qiáng)度為423 Mpa，錳平均含量為1.06%。

3.2 軋后控冷工藝軋制

軋后控冷工藝是利用軋后鋼材的余熱給予一定的冷卻速度，控制其相變過(guò)程，不用熱處理，控制冷卻的目的就是要模擬一個(gè)鉛浴淬火過(guò)程，使線材得到具有良好綜合機(jī)械性能的索氏體組織。

表1 HRB400螺紋鋼盤條化學(xué)成份 /%

表2 HRB400螺紋鋼盤條加熱制度 /℃

表3 Ф8mm、HRB400螺紋鋼盤條試樣成份 /%

線材的軋后控制冷卻分為水冷段的強(qiáng)制冷卻和空冷段的相變冷卻兩個(gè)階段。控制冷卻工藝由水冷區(qū)和空冷區(qū)構(gòu)成，線材經(jīng)水冷卻至一定的溫度后，進(jìn)行吐絲，使直條線材形成散圈狀分布在風(fēng)冷線上，進(jìn)行風(fēng)冷。本文是通過(guò)常規(guī)工藝軋制后，采用控軋控冷工藝小批量試制了低錳成份的螺紋鋼盤條，并與原工藝高錳螺紋鋼盤條進(jìn)行比較。

3.2.1 加熱溫度控制

加熱爐的加熱溫度和加熱時(shí)間，可影響鋼坯的組織和性能。而加熱溫度對(duì)組織性能的影響則不是由于對(duì)終軋溫度的影響造成的，而是由于不同的加熱條件引起了軋后線材冷卻過(guò)程中組織轉(zhuǎn)變機(jī)理的變化。根據(jù)HRB400螺紋鋼盤條的特性，北營(yíng)軋鋼廠在生產(chǎn)實(shí)踐中將加熱爐的溫度控制在1050-1150℃，開(kāi)軋溫度控制在950-980℃。

3.3.2 軋制溫度控制

精軋是盤條進(jìn)行塑性變形的最后階段，在這一階段，奧氏體產(chǎn)生再結(jié)晶過(guò)程，奧氏體再結(jié)晶形核的多少與軋制溫度有關(guān)，入精軋溫度越低，再結(jié)晶形核越多，這有利于盤條最終組織索氏體或珠光體的細(xì)化，從而提高盤條的韌性和強(qiáng)度。所以，在工藝條件允許的條件下，適當(dāng)降低入精軋溫度，將入精軋溫度設(shè)定在830℃左右。

表4 Ф8mm、HRB400螺紋鋼盤條試樣性能 /Mpa

3.3 控軋控冷系統(tǒng)

（1）精軋前預(yù)水冷水箱1組，長(zhǎng)度8m，恢復(fù)段長(zhǎng)度12m，水箱降溫能力100℃；

（2）精軋后控冷水箱3組，每組長(zhǎng)度8m，恢復(fù)段長(zhǎng)度8m，每組水箱降溫能力100℃；

（3）斯太爾摩控制冷卻線、10臺(tái)大風(fēng)量風(fēng)機(jī)、保溫罩、風(fēng)門及佳靈裝置。

3.4 吐絲溫度控制

吐絲溫度是控制相變開(kāi)始溫度的關(guān)鍵控制點(diǎn)。冷卻段數(shù)的數(shù)量直接影響著吐絲溫度的高低，進(jìn)而影響奧氏體的晶粒尺寸。

軋件在出精軋后，由奧氏體向其它相轉(zhuǎn)變前，奧氏體會(huì)進(jìn)行回復(fù)、再結(jié)晶以及晶粒長(zhǎng)大過(guò)程，且這一過(guò)程與溫度和時(shí)間有直接關(guān)系?？刂仆陆z溫度也就是控制這一過(guò)程的溫度，溫度越高，時(shí)間越長(zhǎng)，奧氏體晶粒也就越大。因此，吐絲溫度也就影響著盤條發(fā)生相變前的奧氏體晶粒的大小。為確定合適的吐絲溫度，我們做了大量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著吐絲溫度的升高，強(qiáng)度指標(biāo)上升;吐絲溫度下降，塑性指標(biāo)上升；根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，我們選擇了810℃-850℃的吐絲溫度。

3.5 冷卻速度控制

冷卻速度的控制主要是控制冷卻風(fēng)機(jī)和輥道速度。而輥道速度則決定于線還間距、直徑和軋件的速度。這里我們主要控制線還的間距，而線環(huán)間距與盤條的直徑有關(guān)，而這個(gè)間距的距離則決定冷卻的效果。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐證明，在快速冷卻時(shí)，冷卻輥道的速度使相鄰盤條環(huán)間距大于40mm時(shí)，可獲得細(xì)珠光體所需要的冷卻速度。

而當(dāng)環(huán)間距為40mm時(shí)，相鄰兩條盤條的熱量互相影響很小，冷卻速度主要由風(fēng)機(jī)的風(fēng)量控制。40mm的間距值是標(biāo)準(zhǔn)型冷卻工藝參數(shù)—輥道速度的控制界限值。此外，各段的輥道速度應(yīng)逐漸增加，使盤條的搭接點(diǎn)錯(cuò)開(kāi)，消除熱點(diǎn)影響，提高同圈強(qiáng)度的均勻性。防止在較低冷卻速度下產(chǎn)生先共析Fe3C，不利于拉拔。

冷卻過(guò)程控制參數(shù)如表2所示。

4 軋制結(jié)果

此次采用控軋控冷工藝批量軋制了300噸Ф8mm、HRB400螺紋鋼盤圓，平均屈服強(qiáng)度為472Mpa，平均Mn含量為1.08%，具體成份及性能如表3、表4所示。

根據(jù)此次軋制的數(shù)據(jù)分析，目前軋鋼廠一高線降Mn最低可以達(dá)到1.05左右%，相比原成份1.35%，降低了0.30%。屈服強(qiáng)度平均值474Mpa，抗拉強(qiáng)度平均值646 Mpa，屈服強(qiáng)度比常規(guī)軋制成份提高了36Mpa，尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)要求，并且達(dá)到了抗震級(jí)別要求。

5 工藝改進(jìn)

根據(jù)現(xiàn)有工藝及設(shè)備，為保證控制軋制溫度和冷卻工藝，本次軋制共采取了以下措施：

（1）中軋11#出口加冷卻水管，使用前后鋼表面溫度相差20℃

（2）更換1-4#水冷箱加強(qiáng)冷卻能力。

（3）精軋奇架次增加冷卻水路，采用末端壓力1.0MPa：使用前后精軋出口成品表面可減少軋制溫升20-30℃，吐絲溫度降低10-15℃。

（4）盤圓出口空過(guò)導(dǎo)槽改為水冷導(dǎo)槽。

（5）增加1#風(fēng)機(jī)風(fēng)量。

6 結(jié)論

通過(guò)采用控軋控冷工藝，使晶粒細(xì)化和組織細(xì)化，提高了螺紋鋼條圓強(qiáng)度和韌性，獲得了高屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，并且效果明顯，強(qiáng)屈比達(dá)到了抗震鋼筋要求，有效降低了合金使用成本和資源消耗，為增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，為下游用戶減少成本，有利于經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展。

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TG33

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