HPB300熱軋光圓鋼筋盤條的控軋控冷工藝優化

何路，左茂方，2，賈寧，于榮，李超

（1淄博張鋼有限公司，山東淄博 255007；2北京科技大學，北京 100083）

生產技術

HPB300熱軋光圓鋼筋盤條的控軋控冷工藝優化

何路1，左茂方1，2，賈寧1，于榮1，李超1

（1淄博張鋼有限公司，山東淄博 255007；2北京科技大學，北京 100083）

為充分發揮設備的控軋、控冷能力，優化控軋控冷工藝，將精軋入口溫度、減定徑入口溫度、吐絲溫度降低，溫度變化范圍控窄并加大了風冷強度。產品組織為F+P，晶粒均勻細小，最低屈服強度315 MPa，抗拉強度500 MPa，各項指標符合國家標準要求，減少了HPB300熱軋光圓鋼筋盤條頭尾剪切損失，提高了經濟效益。

熱軋光圓鋼筋；HPB300；盤條；控軋控冷

1 前言

熱軋光圓鋼筋是建筑用熱軋鋼筋的一種，大量被用作箍筋、分布筋，是建筑行業常見的、使用量很大的鋼鐵材料。2012年底國家標準已明確取消了HPB235級光圓鋼筋，而使用更高級別的HPB300級光圓鋼筋。為適應市場對高級別熱軋光圓鋼筋盤條的需求并降低生產成本，對現有生產工藝進行優化，滿足了用戶需要。

2 設備和工藝流程

張鋼高線生產線于2011年10月建成投產，其中2架預精軋機組、8機架精軋機組、飛剪、夾送輥和吐絲機等設備從意大利引進。粗、中軋機組及4架預精軋機組由國內制造，其他輔助設備由國內配套。全線設有7個水冷箱，采用“溫度閉環控制系統”，在軋制過程中，微處理器通過流量調節閥對冷卻水進行連續調節，設定溫度的偏差在±10℃范圍內，風冷線總長度108 m。

生產HPB300熱軋光圓鋼筋盤條的主要工藝流程為：鑄坯加熱—粗軋—中軋—預精軋—精軋—減定徑軋機—吐絲機—風冷線—集卷—打包入庫。

3 工藝方案的設定

3.1 化學成分優化

GB 1499.1—2008標準中對C、Si、Mn只有上限要求，因此，采用控制軋制和控制冷卻工藝，以充分發揮設備潛力及斯太爾摩風冷細化晶粒作用，降低生產成本，對鋼坯化學成分進行了優化設計，鋼坯化學成分內控及標準要求見表1。

表1 HPB300鋼坯內控及標準要求成分（質量分數）%

3.2 軋制工藝優化

開軋溫度、終軋溫度和吐絲溫度決定了奧氏體的晶粒尺寸。初始奧氏體晶粒直接決定了軋后盤條的晶粒尺寸［1］，要想獲得細小的F+P組織來提高HPB300熱軋光圓鋼筋的力學性能，一般要求嚴格控制開軋、精軋、終軋和吐絲溫度。為此，對軋制工藝進行優化并對兩種工藝下生產的HPB300熱軋光圓鋼筋盤條的力學性能進行分析。

工藝優化前后軋制方案設定見表2。

表2 HPB300熱軋光圓鋼筋軋制方案

4 產品性能分析

4.1 工藝優化前

2014年4月在張鋼高線B線進行了試軋，軋制產品為Φ8 mm的HPB300熱軋光圓鋼筋盤條，按表2優化前工藝執行。實際生產中，由于從精軋機出來的線材速度快、溫度高、尺寸小、硬度低，如果頭部從水中通過很容易在水箱中堆鋼。因此線材頭部到達吐絲機之前的夾送輥，水箱是不開水冷卻的。考慮到前后兩根鋼之間的間隔時間短，在尾部未通過水冷箱之前就對水箱斷水，即尾部不水冷［2］。為了避免頭尾部鋼筋的力學性能不穩定，盤條頭部剪去20圈，尾部剪去10圈，取樣檢驗產品的力學性能，結果見表3。產品的彎曲試驗全部合格。

表3 工藝優化前產品的化學成分及力學性能

從表3可以看出，產品的力學性能完全能夠達到國家標準的要求。為了解頭部和尾部不噴水部分的力學性能情況，對頭部和尾部不噴水部分取不同批次不同卷的4組樣品做了力學性能檢驗，結果見表4。樣品的彎曲試驗全部合格。

表4 頭尾部不噴水樣品的力學性能

從表4可以看出，不噴水冷卻的頭尾部樣品力學性能雖能滿足標準要求，但是屈服強度明顯偏低。考慮到晶粒細化可能存在時效情況，內控標準規定屈服強度≮315 MPa。為了更嚴格地控制HPB300熱軋光圓鋼筋盤條的力學性能，免去減頭去尾造成的損失，故將軋制工藝方案做了優化調整（見表2）。

4.2 工藝優化后

工藝優化調整后將精軋入口溫度、減定徑入口溫度、吐絲溫度都降低，溫度變化范圍控窄，加大了風冷的強度。經試驗檢測，不穿水的部分屈服強度都在315 MPa以上，抗拉強度都在500 MPa以上，力學性能穩定，冷彎性能全部合格，表面質量好，尺寸精度高。此后按優化后工藝又生產了Φ6.5 mm及Φ 10 mm規格的HPB300熱軋光圓鋼筋盤條，性能檢測數據見表5。軋制工藝優化調整后產品的金相組織為鐵素體＋珠光體（F＋P），晶粒均勻，晶粒度10～11級（見圖2）。從2014年5月份開始批量生產，5—12月共生產HPB300光圓鋼筋盤條6.8萬t，成材率提高了0.6%，各項指標均滿足內控標準要求。

表5 工藝優化后不同規格HPB300盤條的性能

圖1 工藝優化后HPB300盤條的金相組織100×

5 結語

通過優化生產工藝，降低開軋溫度、精軋溫度、減定徑溫度及吐絲溫度，加大風冷強度，有利于頭尾不噴水部分盤條的晶粒細化，可以提高HPB300盤條頭尾力學性能并滿足內控標準屈服強度不低于315 MPa的要求，減少剪頭去尾造成的損失，提高了成材率及經濟效益。

［1］王有銘，李曼云.鋼材的控制軋制和控制冷卻［M］.北京：冶金工業出版社，2008.

［2］袁志學，楊林浩.高速線材生產［M］.北京：冶金工業出版社，2010：157-158.

Process Optimization of Controlled Rolling and Controlled Cooling for HPB300 Hot Rolled Round Steel Bar Coil

HE Lu1,ZUO Maofang1,2,JIA Ning1,YU Rong1,LI Chao1

（1 Zibo Zhanggang Co.,Ltd.,Zibo 255007,China;2 University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China）

In order to give full play to the equipment capacity of controlled rolling and controlled cooling,the controlled rolling and controlled cooling process was optimized,the inlet temperature of finishing mill and reducing sizing mill and laying head were reduced, narrowing the temperature variation range and strengthen the air-cooling intensity.The microstructure of the product is F+P and grain size is fine and uniform,the minimum yield strength is 315 MPa and tensile strength is 500 MPa,all indexes can meet the requirements of national standards,the HPB300 hot rolled round steel wire head and tail shearing loss were reducd,the economic benefit was improved.

hot rolled round steel bar;HPB300;coil;controlled rolling and controlled cooling

TG335.6+1

B

1004-4620（2015）03-0011-02

2014-04-02

何路，男，1987年生，2010年畢業于內蒙古科技大學材料成型及控制工程專業。現為山鋼集團淄博張鋼有限公司科技品質部助理工程師，從事軋鋼工藝、材料研究及新產品研發工作。