热机轧制生产高强度螺纹钢筋研究

44热机轧制生产高强度螺纹钢筋研究【摘要】分析了采用不同方式生产高强度热轧螺纹钢筋，提出了采用热机轧制工艺低合金成本生产高强度螺纹钢筋生产工艺及工艺布置及设备改造要求。【关键词】高强度热轧带肋钢筋热机轧制工艺改造1.前言热轧高强度螺纹钢筋作为重要的建筑钢材所占比例越来越大，并将逐步淘汰HRB335级别，目前国内HRB400级别以上牌号多采用微合金化生产，主要微合金采用Nb、V或Nb与V复合，合金成本较高，影响企业生产和推广应用高强度螺纹钢筋；而采用轧后余热处理生产的螺纹钢表层有回火马氏体组织，强屈比难以满足抗震钢筋要求。借鉴北营轧钢厂采用热机轧制工艺生产HRB400盘螺方面所取得的经验，提出采用热机轧制工艺应用到生产高强度抗震螺纹钢筋的可行性。2.热机轧制工艺生产高强度螺纹钢2.1工艺要点热机轧制工艺主要是指低温精轧，即终轧道次轧制温度在热机轧制温度范围。采用低温精轧工艺时，在粗轧机组和中轧机组采用常规轧制，在中轧机组后或精轧机组中装有冷却段和回复段，使轧件温度降到部分再结晶或未再结晶温度范围之中，回复段保证进入精轧前有一段均温过程。在连轧情况下应保证在精轧最后几个机架出成品。低温轧制可使结构组织细化，改善低温韧性，获得良好的机械性能，提高疲劳强度，较好的表面质量，并通过控制冷却工艺使钢材得到理想的内部组织结构。孔型系统可以采用现有的孔型系统，最后两道次的压下率为21%~31%。如粗中轧具备低温轧制能力更好，新建或改造棒材厂要保证具备开轧温度900~950℃的能力，中轧机组要具备850~900℃的低温轧制能力。低温精轧温度范围：780~850℃。轧后快冷，冷却到相变区后停止冷却。2.2工艺布置及设备由于轧制温度比较低，尤其是精轧机组温度低，相应的轧制力、轧制力矩也比较高，电机功率也需提高，与现有棒材热连轧生产线相比，为利用热机轧制工艺，一般需要对现有生产线进行必要的技术改造，具体如下。(1)需增加中轧机组和精轧机组间的距离，并设置控冷水箱和回复均温段，实现机组间冷却均温。有条件的企业如能增加精轧间距离并设置机架间冷却装置。如中轧成品（大规格），则需在粗轧和中轧之间同样设置控冷水箱和回复均温段。(2)精轧机组前切头剪的剪切能力要能满足低温剪切要求，必须切除头部低温部分，保证精轧咬入。(3)精轧机组和电机满足低温轧制和大规格产品成品架次负荷大的需要。(4)轧后配置穿水冷却装置。(5)配置必须的测温和控温系统、检测设备。(6)导卫及轧辊材质应予以改进，以满足低温轧制的要求。2.3化学成分设计HRB400、HRB400E以20MnSi化学成分为基础，适当降低Mn含量。采用热机轧制工艺生产500MPa仍需添加微量微合金，HRB500、HRB500E以20MnSi化学成分为基础，推荐采用Nb和V复合微合金化,Nb含量推荐0.02~0.03%，强度不足部分添加V。只加V也可以，但比钒铌复合合金成本增加。采用热机轧制工艺比只采用常规轧制减少50%以上微合金。2.4产品组织45以下为不同工艺生产的产品组织上的区别。不同工艺方式组织特点常规轧制+轧后空冷比较均匀的粗大铁素体和珠光体组织常规轧制+轧后穿水冷却表层回火马氏体、心部铁素体+珠光体、过渡区组成热机轧制+轧后穿水冷却表层细小铁素体、心部铁素体+珠光体、过渡区与轧后穿水冷却生产螺纹钢相比，热机轧制之后也采用穿水冷却工艺，前者主要目的为出现奥氏体—马氏体相变，形成马氏体表层，而后者通过热机轧制导致铁素体动态再结晶，轧后快冷能抑制铁素体晶粒的长大，表层一直是细晶粒铁素体组织。表层的超细铁素体组织除提高屈服强度外，还能改善冷弯性能、提高韧性和疲劳性能。2.5产品性能采用热机轧制工艺生产螺纹钢，可以将强度提高100MPa左右，强屈比能够满足抗震钢筋要求；晶粒度达到9级以上，并满足超细晶钢筋标准要求。3.热机轧制生产高强度螺纹钢技术和经济分析采用热机轧制工艺技术生产高强度螺纹钢及抗震钢筋，降低了合金消耗，有利于可持续发展；高强度钢筋的推广应用，又可减少20%以上的钢筋用量，对钢铁企业和建筑企业双方都有利，因此具有广泛的推广价值。