CN104561490B - 一种高线小规格热轧带肋抗震钢筋盘卷轧后控冷方法 - Google Patents

一种高线小规格热轧带肋抗震钢筋盘卷轧后控冷方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高线小规格热轧带肋抗震钢筋盘卷轧后控冷方法，所述钢筋经常规冶炼、铸坯和轧制至吐丝温度900±20℃，将吐丝得到的钢筋以12～15℃/S的速度冷却至550±15℃，然后以1～5℃/S的速度冷却至500±15℃,最后以8～13℃/S的速度冷却至230～350℃后空冷。本发明通过降低轧制吐丝后贝氏体组织形成于中温区的最上部大约500℃以上范围的冷却速度，使奥氏体组织充分向珠光体组织转变；然后快速冷却至230～350℃，错开贝氏体组织生成区域，并使先前生成的组织进一步细化，消除贝氏体组织导致的钢筋抗拉强度高、屈服不明显或无屈服现象，达到提高抗震钢筋综合力学性能，保证抗震性能的目的。

Description

一种高线小规格热轧带肋抗震钢筋盘卷轧后控冷方法
技术领域
本发明属于轧钢技术领域，具体涉及一种能明显提高综合力学性能、消除屈服不明显或无屈服现象的高线小规格热轧带肋抗震钢筋盘卷轧后控冷方法。
背景技术
热轧钢筋是经热轧成型并冷却的成品钢筋，由低碳钢和普通合金钢在高温状态下压制而成，主要用于钢筋混凝土和预应力混凝土结构的配筋，是土木建筑工程中使用量最大的钢材品种之一。热轧带肋钢筋的俗称是螺纹钢，分为HRB335、HRB400、HRB500三个牌号，由于具有经济、强度高、韧性好、抗震和易焊接的特点，因此被广泛用于建筑工业、桥梁、道路、水利枢纽等。
热轧带肋钢筋盘卷在大生产流程如下：通过步进式加热炉将方坯加热至1100℃以上；加热后的方坯出炉，进行高压水除鳞；进入粗轧机轧制，粗轧机为热连轧机组；粗盘卷轧后的轧件进入水冷段进行降温，以控制其内部金相组织；离开水冷段后进入中轧机和精轧机进行进一步轧制；精盘卷轧后的轧件由吐丝机吐出形成盘卷状；盘卷状的线材在空冷段中冷却前进；在空冷段的末端，线材由集卷器打成卷筒状；打成卷筒状后的线材送入打捆机打捆；进入成品库。
在GB1499.2–2007中，抗震钢筋除应满足标准所规定普通钢筋所有性能指标外，还应满足以下三个要求：
1）钢筋的实测抗拉强度与实测屈服强度特征值之比不小于1.25；
2）钢筋的实测屈服强度与标准规定的屈服强度特征值之比不大于1.30；
3）钢筋的最大力总伸长不小于9%。
以上三条确保了钢筋的抗震能力，使得抗震钢筋能够在建筑发生倾斜、变形时“稳起”，不发生断裂。热轧带肋钢筋盘卷在生产过程中，中大规格钢筋一般性能检验时经常遇到钢筋无屈服点或屈服不明显导致的力学性能不合格，Rp0.2值不稳定，从而影响其抗震性能。我国同日本、韩国同处地震多发带上，保证建筑用钢的力学性能，特别是抗震性能，具有重要的现实意义。故我国标准同日、韩相近， 对建筑用钢筋的强屈比要求比较高。为此，研制开发一种杜绝钢筋无屈服点、屈服不明显导致力学性能不合格，保证产品抗震指标的高线小规格热轧带肋钢筋盘卷的风冷工艺是非常有必要的。
根据我国建筑业发展的形势，三级螺纹钢筋将代替二级螺纹钢筋、小规格热轧带肋钢筋将取代冷轧螺纹钢筋，φ15mm以下的小规格热轧带肋钢筋需求量将越来越大。但由于小规格热轧带肋钢筋盘条因设备等限制，不仅工艺复杂且其生产成本比热轧直条螺纹钢高，而且屈服点不明显较为突出，严重影响了小规格热轧带肋钢筋盘的应用。
一般认为，影响热轧带肋抗震钢筋无屈服点或屈服不明显的因素很多，带肋钢筋热轧状态下的正常组织为块状铁素体加珠光体 ( F +P )，而屈服强度不明显的钢筋组织中能观察到不同程度的贝氏体组织（B），特别是存在粒状贝氏体组织。因此，减少抗震钢筋中贝氏体组织的含量，就可以减少因粒状贝氏体导致钢筋抗拉强度高、屈服不明显或无屈服现象，达到提高带肋抗震钢筋的综合力学性能，从而保证其抗震性能。由于贝氏体组织的出现是与材料成分、热加工温度和冷却速度等因素息息相关，如何合理、简单、有效的减少乃至避免贝氏体组织，是解决热轧带肋抗震钢筋屈服不明显或无屈服现象的关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能明显提高综合力学性能、消除屈服不明显或无屈服现象的高线小规格热轧带肋抗震钢筋盘卷轧后控冷方法。
本发明的目的是这样实现的：所述钢筋经常规冶炼、铸坯和轧制至吐丝温度900±20℃，将吐丝得到的钢筋以12～15℃/S的速度冷却至550±15℃，然后以1～5℃/S的速度冷却至500±15℃,最后再以8～13℃/S的冷却速度冷却至230～350℃后空冷至室温。
发明人经过大量研究和试验发现，金相组织中出现大量贝氏体组织，特别是大量粒状贝氏体组织是导致抗震钢筋抗拉强度高、屈服不明显或无屈服现象的主要原因。因此，本发明通过提高钢筋吐丝后至贝氏体组织转变温度上限以上一定温度的冷却速度，既能提高冷却效率，又能降低钢筋原始晶粒的大小，有利于后续奥氏体向珠光体组织转变时形成细小的晶粒；然后降低冷却速度至粒状贝氏体形成于中温区的最上部温度，使钢筋中奥氏体组织充分的向珠光体组织转变；最后在钢筋贝氏体组织转变温度上限前快速冷却至230～350℃，减少贝氏体组织转变温度区间的停留时间，避开粒状贝氏体形成于中温区的最上部大约500℃以上的范围，避免和减少贝氏体组织生成，同时使先前生成的金相组织进一步细化，以消除粒状贝氏体组织导致的抗震钢筋抗拉强度高、屈服不明显或无屈服现象，从而达到提高小规格热轧带肋钢筋综合力学性能，有效杜绝小规格热轧带肋抗震钢筋因无屈服和屈服不明显现象而带来的Rp0.2值不稳定的情况，抗震钢筋力学性能稳定性得到大幅提高，保证了抗震性能。
附图说明
图1为HRB400E的CCT曲线，
图2 为现有技术中HRB400E的金相组织，
图3 为本发明HRB400E的金相组织之一，
图4 为本发明HRB400E的金相组织之二，
图中：F-铁素体组织，P-珠光体组织，B-贝氏体组织，M-马氏体组织。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明所述钢筋经常规冶炼、铸坯和轧制至吐丝温度900±20℃，将吐丝得到的钢筋以12～15℃/S的速度冷却至550±15℃，然后以1～5℃/S的速度冷却至500±15℃,最后再以8～13℃/S的冷却速度冷却至230～350℃后空冷至室温。
所述吐丝得到的钢筋以风冷至550±15℃，然后再缓冷冷却至500±15℃。
所述冷却至500±15℃的钢筋经快速风冷冷却至230～350℃。
所述钢筋的显微组织是包括铁素体、珠光体的复相组织。
所述钢筋的显微组织包括体积百分比为15～40％的铁素体、60～90％的珠光体/和小于10%的贝氏体，所述显微组织的百分比之和为100%。
所述钢筋的显微组织为晶粒度10～12级的铁素体和珠光体组织。
所述钢筋截面的直径为φ6～12mm。
所述钢筋截面直径为φ8mm以下的钢筋在29s内自500±15℃冷却至230～350℃。
所述钢筋截面直径大于φ8mm的钢筋在26s内自500±15℃冷却至230～350℃。
所述钢筋的牌号为HRB400E。
实施例1
以常规炼钢工艺冶炼后连铸成棒坯或方坯；加热钢坯并经高线轧制至吐丝温度900±20℃；然后将吐丝得到的钢筋盘卷用风冷以13～15℃/S的速度冷却至550～565℃，以增加生产效率并细化原始晶粒，然后再保温缓慢冷却以1～3℃/S的速度冷却至500±15℃，使钢筋中奥氏体充分的向珠光体转变；最后再快速风冷以10～12℃/S的速度冷却至300～350℃后空冷至室温，得到显微组织（如图3和图4）为体积百分比27％的铁素体和73％的珠光体，规格为φ10mm的HRB400E热轧带肋抗震钢筋轧，现有技术与本发明生产的φ10mm的HRB400E热轧带肋抗震钢筋轧力学性能对比如表1。
表1 盘螺力学性能对比
注：Rel为下屈服强度；Rm为抗拉强度；A为断后延伸率。
实施例2
以常规炼钢工艺冶炼后连铸成棒坯或方坯；加热钢坯并高线轧制至吐丝温度900±20℃；然后将将吐丝得到的钢筋盘卷用风冷以12～13℃/S的速度冷却至550～565℃，以增加生产效率并细化原始晶粒，然后再保温缓慢冷却以3～5℃/S的速度冷却至500±15℃，使钢筋中奥氏体充分的向珠光体转变；最后再快速风冷以8～10℃/S的速度冷却至250～300℃后空冷至室温，得到显微组织为体积百分比38％铁素体和62％珠光体，规格为φ12mm的HRB400E热轧带肋抗震钢筋轧，现有技术与本发明生产的φ12mm的HRB400E热轧带肋抗震钢筋轧力学性能对比如表1。
实施例3
以常规炼钢工艺冶炼后连铸成棒坯或方坯；加热钢坯并高线轧制至吐丝温度900±20℃；然后将将吐丝得到的钢筋盘卷用风冷以13～15℃/S的速度冷却至535～550℃，以增加生产效率并细化原始晶粒，然后再保温缓慢冷却以1～3℃/S的速度冷却至500±15℃，使钢筋中奥氏体充分的向珠光体转变；最后再快速风冷以8～10℃/S的速度冷却至230～300℃后空冷至室温，得到显微组织为体积百分比16％铁素体、82％珠光体和2%贝氏体，规格为φ6mm的HRB400E热轧带肋抗震钢筋轧，现有技术与本发明生产的φ6mm的HRB400E热轧带肋抗震钢筋轧力学性能对比如表1。

Claims (7)

1.一种高线小规格热轧带肋抗震钢筋盘卷轧后控冷方法，其特征在于所述钢筋的牌号为HRB400E，钢筋经常规冶炼、铸坯和轧制至吐丝温度900±20℃，将吐丝得到的钢筋以12~15℃/s的速度冷却至550±15℃，然后以1~5℃/s的速度冷却至500±15℃,最后再以8~13℃/s的冷却速度冷却至230~350℃后空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的钢筋盘卷轧后控冷方法，其特征在于所述钢筋的显微组织是包括铁素体、珠光体的复相组织。
3.根据权利要求2所述的钢筋盘卷轧后控冷方法，其特征在于所述钢筋的显微组织包括体积百分比为15~40%的铁素体、60~90%的珠光体和小于10%的贝氏体，所述显微组织的百分比之和为100%。
4.根据权利要求2或3所述的钢筋盘卷轧后控冷方法，其特征在于所述钢筋的显微组织为晶粒度10~12级的铁素体和珠光体组织。
5.根据权利要求1、2或3所述的钢筋盘卷轧后控冷方法，其特征在于所述钢筋截面的直径为φ6~12mm。
6.根据权利要求5所述的钢筋盘卷轧后控冷方法，其特征在于所述钢筋截面直径为φ8mm以下的钢筋在29s内自500±15℃冷却至230~350℃。
7.根据权利要求5所述的钢筋盘卷轧后控冷方法，其特征在于所述钢筋截面直径大于φ8mm的钢筋在26s内自500±15℃冷却至230~350℃。
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