CN105057356A - 二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺，主要提供一种在钢坯中少添加微合金元素但仍能生产符合要求的螺纹钢生产工艺。本发明二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺包括精轧区二段控轧阶段，轧件经第一次冷却控轧后的温度为900～950℃，轧件经第二次冷却控轧后的温度为800～850℃。本发明二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺，提出了一个新的生产工艺路线，使钢坯中减少微合金元素的含量，稳定高效地生产HRB400(三级螺纹钢)与HRB400E(三级抗震螺纹钢)，产品的各项性能指标满足对应级别钢筋的要求，使产品合格率达到99％以上，大幅度地降低生产成本，经济效益非常显著。

Description

二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺

技术领域

本发明涉及螺纹钢的生产工艺领域，尤其涉及一种在精轧区采用二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺。

背景技术

随着我国钢材总产量达到七亿吨，螺纹钢产量突破一亿吨，国家进一步加强了宏观调控，着力结构调整，淘汰落后产能，关注节能降耗、提倡绿色钢铁，努力打造资源节约型的发展模式，实现可持续发展，我国钢铁产业正从以量取胜转入以质求发展的阶段，生产出能耗低、资源省、质量高产品的新工艺成为大家追求的目标。

目前，我国生产HRB400(三级螺纹钢)与HRB400E(三级抗震螺纹钢)钢筋的工艺流程为将铸造完成的钢坯加热后依次通过粗轧机组、中轧机组、精轧机组然后到达冷床。为了达到其本身要求的强度和韧性一般钢坯均采用钒铁、钒氮等微合金化工艺，然而这些工艺生产主要是利用合金的性质来提高钢筋的性能，所以在生产过程中需要加入较多的合金，例如钒等。从而使HRB400(三级螺纹钢)与HRB400E(三级抗震螺纹钢)生产成本较高，在市场上竞争力不强。同时合金的大量使用也不利用资源的的合理利用，不符合目前工业要求的资源节约型的发展模式，不利于可持续发展的目标。

发明内容

针对上述螺纹钢生产过程中使用微合金较多的问题，本发明提供一种钢坯中不添加或者少添加微合金元素的二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺。

为达到上述目的，本发明二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺，包括精轧区二段控轧阶段：

S1轧件进行第一次冷却控轧，控轧后轧件表面温度为900～950℃；

S2所述轧件进入依次设置的4架精轧机进行第一段精轧；

S3所述轧件进行第二段冷却控轧，控轧后轧件表面温度为800～850℃；

S4所述轧件进入依次设置的2架精轧机进行第二段精轧。

进一步地，还包括精轧后分级水冷阶段，所述的轧件经过第二段精轧后进行分级水冷，控制所述轧件进入冷床后表面的返热温度为750～800℃。

进一步地，所述轧件微合金成分及含量为：碳0.21％，硅0.45％，锰1.25％，钒0.00％。

进一步地，所述轧件微合金成分及含量为：碳0.21％，硅0.45％，锰1.35％，钒0.005％～0.015％。

进一步地，所述的轧件经过第二段精轧后直接进入冷床，控制所述轧件进入冷床后表面的返热温度为800～850℃。

进一步地，所述轧件的微合金成分及含量为：碳0.21％，硅0.45％，锰1.45％，钒0.01％～0.02％。

进一步地，所述轧件的微合金成分及含量为：碳0.21％，硅0.45％，锰1.45％，钒0.02％～0.03％。

本发明二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺提出了一个新的生产工艺路线，即通过精轧区二段控制轧制，使钢坯中不添加微合金元素或减少微合金元素的含量，稳定高效地生产HRB400(三级螺纹钢)与HRB400E(三级抗震螺纹钢)，产品的各项性能指标满足国家标准GB1499.2—2007《钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋》对相应级别钢筋的要求，使产品合格率达到99％以上，大幅度地降低生产成本，经济效益非常显著。

附图说明

图1是实施例二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺的布置简图；

图2是实施例二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺的轧机孔型系统图；

图3是采用本发明二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产Φ25mm规格HRB400精轧后冷却温度曲线图。

具体实施方式

以下各实施例二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺精轧区二段控轧阶段设备的布置均为依次设置的第一控制冷却装置4、第一精轧机组5、第二控制冷却装置6、第二精轧机组7；

经中轧机组轧制后的轧件首先通过第一控制冷却装置进行第一次水冷控轧，然后进入第一精轧机组进行第一段精轧、经过第一段精轧后的轧件通过第二控制冷却装置进行第二段水冷控轧、然后进入第二精轧机组进行第二段精轧。

以下实施例中所述的第一控制冷却装置、第二控制冷却装置均采用是冷却水箱冷却装置。

下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。

实施例1

采用二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产规格Φ16mm-Φ22mmHRB400(三级螺纹钢)，包括精轧区二段控轧和轧精轧后分级水冷两部分，并不需要添加微合金元素(NiVTi),生产出符合国家标准GB1499.2—2007《钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋》中HRB400(三级螺纹钢)。具体步骤为其工艺包含如下步骤是：

(1)钢坯在加热炉1加热，开轧温度控制在1000℃左右。

(2)轧件在粗轧机组2、中轧机组3的区域进行常规轧制，在精轧机组区域进行二段控制轧制，第一控制轧制段：轧件经过第一控制冷却装置4后，在第一精轧机组5入口处的温度控制在900～950℃，经过第一精轧机组轧制后进入第二控制轧制段：轧件经第一段精轧机组轧制后首先经过第二控制冷却装置6进行冷却，控制轧件在第二精轧机组7入口处的温度控制在800-850℃。

(3)轧件出第二精轧机组后进入精轧后分级水冷阶段：轧件经第二精轧机组轧制后通过分段式控制水冷装置8进行冷却，控制水冷装置的开启段数须依据生产规格，调整精轧后控制水冷装置的冷却水流量和冷却水压力。

(4)轧件经精轧后分级水冷阶段冷却后送上冷床，冷却并返温后螺纹钢上冷床温度控制在750-800℃。

所述的分段式水冷控制装置为依次间距设置的多个水箱。

下面就Φ18mmHRB400(三级螺纹钢)采用二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产的步骤做详细介绍：

如图1、2所述本实施例二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺采用18架轧机，粗、中轧机组各6架平立交替布置，按照排列顺序6台粗轧机组序号依次为1#、2#、3#、4#、5#、6#，6台中轧机组的序号依次为7#、8#、9#、10#，11#、12#，；第一精轧机组包括4架精轧机，第一精轧机组序号为13#、14#、15#、16#，且四台精轧机立平平平布置；第二精轧机组包括2架精轧机，序号依次为17#、18#，平立布置。采用钢坯规格160mm方坯，采用二切分轧制。钢坯内微合金元素成分及含量的百分比为：C0.20-0.25；Si0.45；Mn1.25。开轧温度为1000℃，13#轧机入口温度为910℃，17#轧机入口温度为830℃，上冷床温度为780℃。

在室温状态下对本实施例二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产的Φ18mmHRB400(三级螺纹钢)的各项性能指标进行检验，屈服强度420MPa，抗拉强度570MPa,延伸率22％。各项性能指标满足国家标准GB1499.2—2007《钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋》的要求。

实施例2

如图1、2所示，二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产Φ25mm-Φ36mmHRB400(三级螺纹钢)的实施方式与上述实施例1中Φ16mm-Φ22mmHRB400(三级螺纹钢)类似，仅在钢坯内添加0.01％-0.02％的微合金元素钒。

下面就下面就Φ28mmHRB400(三级螺纹钢)采用二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产的步骤做详细介绍：

本实施例二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺采用18架轧机，粗、中轧机组各6架平立交替布置；第一精轧机组包括4架精轧机，立平平平布置；第二精轧机组包括2架精轧机，平立布置。钢坯规格160mm方坯，单线轧制。钢坯内微合金元素成分及百分含量为：C0.20-0.25；Si0.45；Mn1.35；V0.01。开轧温度为1000℃，17#轧机入口温度为850℃，上冷床温度为760℃。

在室温状态下对本实施例二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产的ΦΦ28mmHRB400(三级螺纹钢)的各项性能指标进行检验，屈服强度440MPa，抗拉强度570MPa,延伸率20％。各项性能指标满足国家标准GB1499.2—2007《钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋》的要求。

实施例3

采用二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产规格Φ16mm-Φ22mmHRB400(三级螺纹钢)，只需在钢坯中添加0.01％-0.02％微合金元素钒，就可生产出符合国家标准GB1499.2—2007《钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋》中HRB400E的螺纹钢。具体步骤为其工艺包含如下步骤是：

(1)钢坯在加热炉1加热，开轧温度控制在1000℃左右。

(2)轧件在粗轧机组2、中轧机组3的区域进行常规轧制，在精轧机组区域进行二段控制轧制，第一控制轧制段：轧件经过第一控制冷却装置4后，在第一精轧机组5入口处的温度控制在900～950℃，经过第一精轧机组轧制后进入第二控制轧制端：轧件经第一段精轧机组轧制后首先经过第二控制冷却装置6进行冷却，控制在在第二精轧机组7入口处的温度控制在800-850℃。

(3)轧件经第二精轧机组轧制后直接送上冷床，抗震螺纹钢筋上冷床温度控制在800-850℃。

下面就Φ18mmHRB400E(三级抗震螺纹钢)采用二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产的步骤做详细介绍：

如图1、2所示，本实施例二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺采用18架轧机，粗、中轧机组各6架平立交替布置；一精轧机组包括4架精轧机，立平平平布置；第二精轧机组包括2架精轧机，平立布置。钢坯规格160mm方坯，采用二切分轧制。钢坯内微合金元素的成分及百分含量为：C0.20-0.25；Si0.45；Mn1.45；V0.015。开轧温度为1000℃，13#轧机入口温度为910℃，17#轧机入口温度为830℃，上冷床温度为820℃。

在室温状态下对本实施例二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产的Φ18mmHRB400E(三级抗震螺纹钢)的各项性能指标进行检验，屈服强度420MPa，抗拉强度600MPa,延伸率25％。各项性能指标满足国家标准GB1499.2—2007《钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋》的要求。

实施例4

二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产Φ25mm-Φ36mmHRB400E(三级抗震螺纹钢)的实施方式与上述实施例3中Φ16mm-Φ22mmHRB400E(三级抗震螺纹钢)类似，仅在钢坯内添加微合金元素钒的含量为0.02％-0.03％。

下面就Φ28mmHRB400E(三级抗震螺纹钢)采用二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产的步骤做详细介绍：

本实施例二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺采用18架轧机，粗、中轧机组各6架平立交替布置；一精轧机组包括4架精轧机，立平平平布置；第二精轧机组包括2架精轧机，平立布置。钢坯规格160mm方坯，采用二切分轧制。钢坯内微合金元素的成分及百分含量为：C0.20-0.25；Si0.45；Mn1.45；V0.03。开轧温度为1000℃，17#轧机入口温度为850℃，上冷床温度为860℃。

在室温状态下对本实施例二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产的Φ28mmHRB400E(三级抗震螺纹钢)的各项性能指标进行检验，屈服强度435MPa，抗拉强度610MPa,延伸率24％。各项性能指标满足国家标准GB1499.2—2007《钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋》的要求。

本发明的原理是通过轧机间水冷来使轧件在未再结晶区变形温度；同时普通螺纹钢轧后采用分级冷却控制上冷床温度，抗震钢筋经过两组精轧机组的轧制后不水冷直接送至冷床。具体原理如下：

精轧区二段控制轧制：螺纹钢的控制轧制是通过用预定的工艺参数来控制热轧螺纹钢的变形温度和累计变形量的轧制工艺。通过对变形温度和累计变形量的合理控制，以便控制轧制时增加铁素体相变核，以获得相变组织的微细化，细化晶粒，提高钢材的综合力学性能。

第一控制轧制阶段，轧件在第一精轧机组控制在900℃-950℃间轧制，此时螺纹钢处在奥氏体相的未再结晶型区域，其累计变形量为60﹪-75﹪；第二控制轧制阶段，轧件通过第二精轧机组进行终轧时轧件的表面温度控制在Ar3附近(800℃-850℃)，其累计变形量为35﹪-50﹪。

变形奥氏体的晶界是奥氏体向铁素体转变的有利形核部位。在二阶段的控制轧制过程中，奥氏体相在未再结晶型区，变形奥氏体晶粒被拉长。随着变形量的加大，变形带的数量增多，分布更加均匀；变形带提供了相变时的形核地点，因而使的相变后的铁素体晶粒细小均匀。

普通螺纹钢经精轧区二段控轧后分级水冷阶段:螺纹钢的轧后控冷工艺要保证最终产品具有足够的强度和良好的塑性、韧性，即良好的综合力学性能，其组织应为铁素体和珠光体；贝氏体和马氏体使塑性降低，因此要避免贝氏体和马氏体的生成。

棒材轧后冷却方式主要有一段控冷方式和分级控冷方式，分级控冷方式就是在传统的一段控冷方式的基础上加入了中间的空冷过程。中间空冷的主要目的是为了减小水冷后表面和心部的温差，防止表层产生过冷组织，并为获得均匀一致的室温组织创造了条件。

轧后冷却采用二级分级冷却方式，如图3所示，Φ25mm规格螺纹钢轧后分级冷却温度曲线图与螺纹钢典型钢种20MnSi的CCT曲线相结合，可以看出控制上冷床温度在750℃-800℃间，则可控制其最终组织为：珠光体+铁素体。

通过采用在精轧区域二段控轧和轧后控冷技术，大大提高螺纹钢的综合力学性能，可以不使用微合金元素或少加微合金元素生产HRB400(三级螺纹钢)与HRB400E(三级抗震螺纹钢)，节约资源，极大的降低了生产成本；该技术的应用符合现有的生产工艺，对轧制过程的操作和年产量基本没有影响，对轧线设备的能力要求不高，生产过程的控制要求比较宽松，生产过程稳定。生产的产品完全满足国家标准要求，提高企业的经济效益，增强企业的竞争力。下面是本本发明生产出的螺纹钢与原有螺纹钢微合金元素含量的对比表。就对比表中可以明显的看出，本发明二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产出的各种型号的螺纹钢，在钢坯中添加钒的含量明显降低，而对普通螺纹钢中锰元素的含量也相应的减少，符合现在工业生产的要求，增强了产品的市场竞争力。

表1钢坯合金含量对比表(一)

表2钢坯合金含量对比表(二)

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺，其特征在于：包括精轧区二段控轧阶段：

S1轧件进行第一次冷却控轧，控轧后轧件表面温度为900～950℃；

S2所述轧件进入依次设置的4架精轧机进行第一段精轧；

S3所述轧件进行第二段冷却控轧，控轧后轧件表面温度为800～850℃；

S4所述轧件进入依次设置的2架精轧机进行第二段精轧。

2.根据权利要求1所述的二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺，其特征在于：还包括精轧后分级水冷阶段，所述的轧件经过第二段精轧后进行分级水冷，控制所述轧件进入冷床后表面的返热温度为750～800℃。

3.根据权利要求2所述的二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺，其特征在于：所述轧件微合金成分及含量为：碳0.21％，硅0.45％，锰1.25％，钒0.00％。

4.根据权利要求2所述的二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺，其特征在于：所述轧件微合金成分及含量为：碳0.21％，硅0.45％，锰1.35％，钒0.005％～0.015％。

5.根据权利要求1所述的二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺，其特征在于：所述的轧件经过第二段精轧后直接进入冷床，控制所述轧件进入冷床后表面的返热温度为800～850℃。

6.根据权利要求5所述的二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺，其特征在于：所述轧件的微合金成分及含量为：碳0.21％，硅0.45％，锰1.45％，钒0.01％～0.02％。

7.根据权利要求5所述的二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺，其特征在于：所述轧件的微合金成分及含量为：碳0.21％，硅0.45％，锰1.45％，钒0.02％～0.03％。