CN101514390B - 一种在线调质工艺生产高强度精轧螺纹钢筋的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在线调质工艺生产高强度精轧螺纹钢筋的方法。采用的技术方案是：将钢坯加热至1150-1200℃，轧制成所需要的精轧螺纹钢筋外形，控制终轧温度880-1050℃，轧制出口速度20-30米/分钟，钢筋从轧制机出口在5秒内进入冷却装置，进行淬火处理，以200-400℃/秒冷却，出冷却装置后的钢筋表面温度为50℃-80℃；将淬火处理后的钢筋，通过转移辊道和横移平台输送至回火线，进行回火处理，钢筋以10-15米/分钟的速度通过感应加热器，控制回火温度为520-680℃，下料、切割。本发明热轧后直接淬火，使钢筋完全淬成马氏体组织，而后直接在线回火，使生产成本大幅降低，钢筋的强韧性指标大幅提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强度精轧螺纹钢筋在线生产方法。
背景技术
精轧螺纹钢筋是新型预应力混凝土结构用钢，该材料具有强度高且有可旋接的外型，解决了高强度钢筋不易焊接接长的难题，同时也具有张拉锚固及预制梁拼接方便等独特的优点，适用于大跨度桥梁、厂房施工和岩体锚固等。
目前，精轧螺纹钢筋的生产主要采用两种工艺：一是，采用热轧后穿水，通过自回火方法生产高强度精轧螺纹钢筋。二是，采用热轧成精轧螺纹钢筋外形后的钢筋下线，而后通过离线感应加热调质处理方法生产高强度精轧螺纹钢筋。
采用穿水处理方法生产，主要是利用钢筋热轧后的余热进行表层淬火，再利用心部高温的余热进行自回火，使钢筋表层淬火层回火，此种方法由于利用热轧钢筋的余热淬火回火，成本较低，但该方法由于要通过心部余热进行自回火，所以淬硬层很薄，通常仅有3-5毫米，无法生产屈服强度超过830MPa级别的产品，同时，余热处理精轧螺纹钢筋由于受终轧温度、冷却水量、水压、生产季节等因素影响，性能波动较大，已不能完全满足大型工程对更高强韧性的要求。
采用离线感应加热调质处理方法生产的钢筋，通过调质处理工艺提高钢筋的强度和韧性，其具有产品强度高，性能相对稳定的特点。但由于采用离线方式生产，经热轧后的钢筋，自然空冷，然后经过输送辊道，送至感应加热器，再进行加热，而后进行淬火，因此其生产周期长，成本大幅提高，而且浪费能源。
发明内容
为解决热轧加穿水余热处理钢筋的强度低，韧性不稳定；离线感应调质处理生产的周期长、高成本等问题。本发明提供一种生产周期短、可以使生产成本大幅降低，钢筋的强韧性指标大幅提高的热轧后直接淬火，使钢筋完全淬成马氏体组织，而后直接在线回火的在线调质的生产方法。
本发明采用的技术方案是：一种在线调质工艺生产高强度精轧螺纹钢筋的方法，包括如下步骤：将钢坯加热至1150-1200℃，进行轧制，轧制成所需要的精轧螺纹钢筋外形，控制终轧温度880-1050℃，轧制出口速度20-30米/分钟，使钢筋从轧制机出口处在5秒钟内进入冷却装置，进行淬火处理，以200-400℃/秒的冷却速度冷却，控制出冷却装置后的钢筋表面温度为50℃-80℃；将淬火处理后的钢筋，通过转移辊道和横移平台输送至回火线，进行回火处理，回火线采用两条平行布置的传送辊道，辊轴与钢筋行进方向垂直，在每条传送辊道中间各安装两至三台感应加热器，钢筋交替输送至两条回火线辊道上，钢筋以10-15米/分钟的速度通过感应加热器，控制回火温度为520-680℃，下料、切割。
通常，钢坯采用按重量百分比：C：0.42-0.48％，Si：1.5-1.7％，Mn：0.9-1.1％，Al：0.010-0.05％，P≤0.025％，S≤0.025％，余量为Fe的钢作为钢坯。
本发明中，为了保证钢筋完全淬透呈马氏体组织，经实践确定工艺条件是：钢坯热轧后，要控制终轧温度在880-1050℃之间，轧制出口速度在20-30米/分钟之间(通常，对于Ф32mm钢筋，轧制速度控制在20-25米/分钟，对于Ф25mm钢筋，轧制出口速度控制在25-30米/分钟)，使从轧制机出口处出来的钢筋在5秒钟内进入高速冷却装置中，以200-400℃/秒的冷速快速冷却，出冷却装置后钢筋的表面温度≤80℃，因而保证了热轧后钢筋整个截面完全淬火成马氏体组织。
本发明的有益效果：
1、本发明利用钢筋热轧后的余热进行完全淬火，节省了离线调质处理，所必需的加热奥氏体化过程，使生产成本大幅降低。
2、由于采用完全淬火加回火的调质生产工艺，使钢筋的强韧性指标大幅提高，并且性能稳定，解决了穿水工艺生产钢筋的强度无法满足高级别产品的要求的不足。
3、由于采用热轧后直接淬火工艺，轧制变形动态再结晶所产生的细晶组织在没有长大之前被固定，使成品钢筋的晶粒细小，具有高的强韧匹配。
4、采用双线回火，使钢筋在回火线上的运行速度降低，避免了由于高速运动产生的滑动，使钢筋运行速度不稳定，并造成回火温度波动，导致钢筋性能不稳定问题，同时可以使每条线上的感应加热器长度减小，避免了钢筋对感应加热器的挂碰损坏设备。
5、辊轴与钢筋行进方向垂直，使钢筋以平稳的直线形式快速前进，解决了钢筋旋转所产生的与辊道接触不良打滑和快速前进时所产生的与感应器挂碰问题。
具体实施方式
实施例1：
采用重量百分比为：C：0.45％、Si：1.60％、Mn：1.0％、Al：0.022％、P：0.022％、S：0.010％、余量为Fe的钢坯。
将钢坯加热至1150-1200℃，进行轧制，轧制成所需要的精轧螺纹钢筋外形，控制终轧温度为880℃，轧制出口速度为30米/分钟，使钢筋从轧制机出口处，在2秒内迅速进入冷却装置，进行淬火处理，以200℃/秒的冷却速度冷却，控制出冷却装置后的钢筋表面温度80℃；将淬火处理后的钢筋，通过转移辊道和横移平台输送至回火线，进行回火处理，回火线采用两条平行布置的传送辊道，辊轴与钢筋行进方向垂直，在每条传送辊道中间各安装两台感应加热器，钢筋交替输送至两条回火线辊道上，钢筋到达回火生产线的温度为30-40℃，钢筋以15米/分钟的速度通过感应加热器，回火温度控制在670℃。制成Ф25mm的精轧螺纹钢筋，经回火后的钢筋，离开感应加热器，由拨料机构分别转送至同一下料辊道，由下料辊道将回火后钢筋传送至切料平台，在切料平台上利用切割机按需要切成的定尺，而后打包成成品钢筋。产品物理性能如表1所示。
实施例2
采用按重量百分比：C：0.42％，Si：1.5％，Mn：0.9％，Als：0.010％，P 0.021％，S 0.011％，余量为Fe的钢坯。
将钢坯加热至1150-1200℃，进行轧制，轧制成所需要的精轧螺纹钢筋外形，控制终轧温度为1045℃，轧制出口速度为26米/分钟，使钢筋从轧制机出口处，快速进入冷却装置，进行淬火处理，以390℃/s的冷却速度冷却，控制出冷却装置后的钢筋表面温度为54℃；将淬火处理后的钢筋，通过转移辊道和横移平台输送至回火线，进行回火处理，回火线采用两条平行布置的传送辊道，辊轴与钢筋行进方向垂直，在每条传送辊道中间各安装三台感应加热器，钢筋交替输送至两条回火线辊道上，以12米/分的速度通过感应加热器，回火温度控制在560℃。制成Ф25mm的精轧螺纹钢筋，经回火后的钢筋，离开感应加热器，由拨料机构分别转送至同一下料辊道，由下料辊道将回火后钢筋传送至切料平台，在切料平台上利用切割机按需要切成的定尺，而后打包成成品钢筋。产品物理性能如表1所示。
实施例3
采用按重量百分比：C：0.48％，Si：1.7％，Mn：1.1％，Als：0.05％，P 0.018％、S 0.020％，余量为Fe的钢坯。
将钢坯加热至1150-1200℃，进行轧制，轧制成所需要的精轧螺纹钢筋外形，控制终轧温度为960℃，轧制出口速度为23米/分钟，使钢筋从轧制机出口处，在2秒内迅速进入冷却装置，进行淬火处理，以300℃/s的冷却速度冷却，控制出冷却装置后的钢筋表面温度55℃；将淬火处理后的钢筋，通过转移辊道和横移平台输送至回火线，进行回火处理，回火线采用两条平行布置的传送辊道，辊轴与钢筋行进方向垂直，在每条传送辊道中间各安装三台感应加热器，钢筋交替输送至两条回火线辊道上，钢筋到达回火生产线的温度为30-40℃，以12米/分钟的速度通过感应加热器，回火温度控制560℃。制成Ф32mm的精轧螺纹钢筋，经回火后的钢筋，离开加感应热器，由拨料机构分别转送至同一下料辊道，由下料辊道将回火后钢筋传送至切料平台，在切料平台上利用切割机按需要切成的定尺，而后打包成成品钢筋。产品物理性能如表1所示。
实施例4
采用按重量百分比：C：0.45％，Si：1.6％，Mn：0.95％，A1：0.04％，P 0.020％、S 0.015％，余量为Fe的钢坯。
将钢坯加热至1150-1200℃，进行轧制，轧制后，控制终轧温度为910℃，轧制出口速度21米/分钟，使钢筋从轧制机出口处，快速进入冷却装置，进行淬火处理，以250℃/s的冷却速度冷却，控制出冷却装置后的钢筋表面温度65℃；将淬火处理后的钢筋，通过转移辊道和横移平台输送至回火线，进行回火处理，回火线采用两条平行布置的传送辊道，辊轴与钢筋行进方向垂直，在每条传送辊道中间各安装两至三台感应加热器，钢筋交替输送至两条回火线辊道上，钢筋以10米/分钟的速度通过感应加热器，出感应加热器后，钢筋的温度控制在610℃。制成Ф32mm的精轧螺纹钢筋，经回火后的钢筋，离开加感应热器，由拨料机构分别转送至同一下料辊道，由下料辊道将回火后钢筋传送至切料平台，在切料平台上利用切割机按需要切成的定尺，而后打包成成品钢筋。产品物理性能如表1所示。
表1
| 钢筋规格mm | 钢筋级别 | 抗拉强度Rm，N/mm<sup>2</sup> | 屈服强度Rp 0.2，N/mm<sup>2</sup> | 延伸率A，％ | |
| 实施例1 | Ф25 | PSB785 | 1020 | 820 | 16 |
| 钢筋规格mm | 钢筋级别 | 抗拉强度Rm，N/mm<sup>2</sup> | 屈服强度Rp 0.2，N/mm<sup>2</sup> | 延伸率A，％ | |
| 实施例2 | Ф25 | PSB1080 | 1300 | 1190 | 13 |
| 实施例3 | Ф32 | PSB1080 | 1290 | 1170 | 12 |
| 实施例4 | Ф32 | PSB930 | 1130 | 960 | 15 |
Claims (1)
1.一种在线调质工艺生产高强度精轧螺纹钢筋的方法，其特征在于包括如下步骤：将钢坯加热至1150-1200℃，进行轧制，轧制成所需要的精轧螺纹钢筋外形，控制终轧温度880-1050℃，轧制出口速度20-30米/分钟，使钢筋从轧制机出口处在5秒钟内进入冷却装置，进行淬火处理，以200-400℃/秒的冷却速度冷却，控制出冷却装置后的钢筋表面温度为50℃-80℃；将淬火处理后的钢筋，通过转移辊道和横移平台输送至回火线，进行回火处理，回火线采用两条平行布置的传送辊道，辊轴与钢筋行进方向垂直，在每条传送辊道中间各安装两至三台感应加热器，钢筋交替输送至两条回火线辊道上，钢筋以10-15米/分钟的速度通过感应加热器，控制回火温度为520-680℃，下料、切割；
所述的钢坯按重量百分比组成为：C：0.42-0.48％，Si：1.5-1.7％，Mn：0.9-1.1％，Al：0.010-0.05％，P≤0.025％，S≤0.025％，余量为Fe。
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