CN111360066B

CN111360066B - 一种低成本少红锈高强抗震螺纹钢钢筋生产方法及系统

Info

Publication number: CN111360066B
Application number: CN202010107382.3A
Authority: CN
Inventors: 周民; 白亚斌; 韩会全; 马靳江; 牛强
Original assignee: CISDI Engineering Co Ltd; CISDI Research and Development Co Ltd
Current assignee: CISDI Engineering Co Ltd; CISDI Research and Development Co Ltd
Priority date: 2020-02-21
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2022-08-12
Anticipated expiration: 2040-02-21
Also published as: CN111360066A

Abstract

本发明公开了一种低成本少红锈高强抗震螺纹钢钢筋生产方法及系统，属于钢铁冶金工业螺纹钢棒材轧制技术领域，本生产方法包括将轧件依次经过粗轧、中轧、精轧切分轧制后，由多段分级的冷却压缩空气实施控冷回复，再送入冷床并收集打捆。本生产方法改变了传统轧制前后快速水冷+空冷回复的冷却方式，而是采用多段分级高压压缩空气+回复冷却方式，实现准确控制冷却速度和冷却路径，利于细化晶粒，且不会造成过冷产生有害的低温贝氏体甚至马氏体组织，冷却后棒材表面无残留水，无氧化铁皮产生，棒材表面质量好。

Description

一种低成本少红锈高强抗震螺纹钢钢筋生产方法及系统

技术领域

本发明属于钢铁冶金工业螺纹钢棒材轧制技术领域，具体涉及一种低成本少红锈高强抗震螺纹钢钢筋生产方法及系统。

背景技术

随着建筑行业的迅速发展，大规模基础设施和城镇化建设需要大量额建筑钢筋，特别是带肋钢筋，因此带肋钢筋的应用量越来越大，在我国，2018年钢筋产量为20961万吨。2018 年11月1日，GB/T 1499.2-2018钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋实施，其取消了335MPa级钢筋，增加了600MPa级钢筋，对长度允许偏差、弯曲允许偏差适当加严；对重量允许偏好擦进行了适当加严，明确重量偏差不允许复验；降牌号带E的钢筋反向弯曲试验要求作为常规检查项目；增加了金相组织检验的规定等。规定钢筋的金相组织应主要为铁素体和珠光体，基圆上不应出现回火马氏体组织，钢筋宏观金相维氏硬度、微观组织应符合附录 B的规定，若试样宏观金相出现截面基圆外围有明显不同于内部区域衬度的封闭环，则判定为非热轧钢筋，若试样宏观金相出现截面基圆外围有明显不同于内部区域衬度的不封闭环则通过截面维氏硬度进行检验，其中截面维氏硬度差值不大于40HV时为合格，或者热轧钢筋基圆的微观组织在金相显微镜下，放大倍数为500×条件下金相组织应为铁素体+珠光体形貌。

目前，螺纹钢生产主要采用以下三种工艺：

(1)低温大压下细化晶粒及控轧控冷工艺

通过晶粒细化来提高材料的性能，例如可以通过奥氏体反复再结晶细化奥氏体组织，进而通过相变获得细小的显微组织，或者通过应变诱导相变，细化晶粒，使钢筋得到良好的综合性能。专利申请CN101185938A及澳大利亚专利9419292.9均可以通过应变诱导相变获得细晶粒钢，然而专利9419292.9所制造出的产品屈强比太高，缺乏实用性，且多针对于板材。 CN101185938A问题在于坯料加热温度较低，粗轧温度较低，大大增加了设备负荷，降低了轧机、剪机等设备的使用寿命。采用风冷线对钢筋盘卷进行冷却，受设备能力的限制，冷却效率不高。

(2)微合金化及控轧控冷生产工艺

通过向钢中添加微合金元素，如Nb、V、Ti等，通过合金元素的固溶强化、第二相强化及抑制晶粒长大等作用提高强度，例如添加微量的V，通过控制轧制及控制冷却可以使螺纹钢屈服强度提高。但是由于要增加微合金元素，原料成本较高，国内V、Nb等合金元素储量不足，后期要依靠进口；由于加入了合金元素，回炉后，钢水中含有大量合金，二次使用轧制质量不稳定。分离合金技术不成熟，分离成本高。

(3)余热淬火生产工艺

利用钢筋终轧后在奥氏体状态下直接进行表面淬火，随后由心部传出余热进行自回火，以提高强度，改善塑韧性，使钢筋得到良好的综合力学性能。通过这种工艺获得的产品组织一般为回火马氏体+回火索氏体+铁素体+珠光体，虽然产品力学性能较高，但是应力腐蚀开裂倾向较大，强屈比较低，抗震性能较差，焊接性能较差，施工适应性相对较差。

随着新国标的实施，余热淬火生产工艺逐渐被淘汰，同时考虑到螺纹钢生产成本及企业竞争力，采用低温大压下细化晶粒及控轧控冷工艺越来越被各螺纹钢生产厂家所接受，然而采用该生产工艺尽管通过低温大压下轧制控制了晶粒尺寸，提高了螺纹钢强度，可以节省合金添加量，降低企业生产成本，然而，该种工艺需要配合控制冷却工艺，才可达到细化晶粒，提高强韧性目的。

目前各个厂家均采用高压水冷的方式控制轧件的温度，达到控制冷却的目的，然而该种工艺存在轧后螺纹钢筋红锈的问题，不利于后续加工及使用，为防止螺纹钢红锈，很多厂轧后不再控冷，然而此方案造成合金成本升高，提高了企业运行成本。在目前钢铁产品的利润越来越薄的当下，该问题愈发明显。

发明内容

针对目前螺纹钢棒材生产线中存在的问题，本发明的目的在于提供一种低成本少红锈高强抗震螺纹钢钢筋生产方法及系统，以实现低成本螺纹钢生产，并有效降低合金成本，杜绝红锈，提高企业市场竞争力，提高企业的经济效益。具有较好的发展前景，符合可持续发展战略。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的一种低成本少红锈高强抗震螺纹钢钢筋生产方法，用于生产切分棒材，包括将轧件依次经过粗轧、中轧、精轧切分轧制后，由多段分级的冷却压缩空气实施控冷回复，再送入冷床并收集打捆。

优选的，控制轧件轧制的规格为Φ10.0mm～Φ25.0mm、速度为5.0m/s～18m/s、切分线数为2～6。

优选的，控制冷却压缩空气的气压为0.05MPa～0.50MPa，使轧件在控冷回复后进入冷床的温度为700℃～800℃。

本发明还提供一种低成本少红锈高强抗震螺纹钢钢筋生产方法，用于生产高速棒材，包括将轧件依次经过粗轧、中轧、预精轧、精轧轧制后送入冷床并收集打捆，并将轧件在预精轧轧制和精轧轧制后均使用多段分级的冷却压缩空气实施控冷回复。

优选的，控制轧件轧制的规格为Φ10.0mm～Φ25.0mm、速度为8.0m/s～45m/s；并控制精轧轧制道次为2、4或6，且每道次变形压缩比为1.15～1.32。

优选的，控制冷却压缩空气的气压为0.05MPa～0.50MPa，使轧件在精轧轧制前的轧件表层温度为730℃～800℃、精轧轧制后的轧件表层温度为780℃～850℃、控冷回复后进入冷床的温度为650℃～800℃。

优选的，将轧件在预精轧轧制中进行两切分轧制，形成双高棒生产工艺。

本发明还提供一种低成本少红锈高强抗震螺纹钢钢筋生产系统，包括根据轧制方向依次设置的粗轧机组、切头飞剪、中轧机组、切头飞剪、精轧机组、倍尺飞剪和冷床，用于实现上述的生产方法，还包括在精轧机组后设置的多段分级冷却装置，所述多段分级冷却装置采用多个串联布置的冷却结构，所述冷却结构由冷却环缝、冷却导管组成，冷却环缝与压缩空气站连接，冷却导管与冷却环缝连接并用于轧件贯穿。

本发明还提供一种低成本少红锈高强抗震螺纹钢钢筋控冷系统，包括根据轧制方向依次设置的粗轧机组、切头飞剪、中轧机组、切头飞剪、预精轧机组、倍尺飞剪、精轧机组、高速上钢系统和冷床，用于实现上述的生产方法，还包括在预精轧机组和精轧机组后均设置的多段分级冷却装置，所述多段分级冷却装置采用多个串联布置的冷却结构，所述冷却结构由冷却环缝、冷却导管组成，冷却环缝与压缩空气站连接，冷却导管与冷却环缝连接并用于轧件贯穿。

进一步，在相邻的两个冷却结构之间设置多组夹送辊。

本发明的优点在于：

1)本发明优化传统水冷式控制冷却工艺，且冷却速度可控，可准确控制冷却速度和冷却路径，利于细化晶粒，且不会造成过冷产生有害的低温贝氏体甚至马氏体组织，造成产品不合格现象。

2)本发明较传统水冷式控制冷却工艺，冷却后棒材表面无残留水，无氧化铁皮产生，即无红褐色的羟基氧化铁和三氧化二铁产生，棒材表面质量好。

3)本发明冷却介质采用采用高压压缩空气，轧件表面无因水冷产生的氧化膜，冷却效率高。

4)本发明控制冷却方法的高压压缩空气仅配置压缩空气站就可以实现，投资低，且压缩空气为可循环资源，无污染。

5)本发明控制冷却方法无水冷时产生的“水堵”现象，且喷嘴之间可任意添加夹送辊，棒材的成材率高。

6)本发明控制冷却方法生产，生产方法简单可靠，工艺布置紧凑，设备结构紧凑。

7)本发明的生产方法产品覆盖面广，可以生产螺纹钢棒材所有规格范围内所有产品。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明实施案例应用于切分棒材工艺布置图；

图2为本发明实施案例应用于高速棒材工艺布置图；

图3为本发明实施案例中多段分级冷却装置结构示意图；

图4为螺纹钢成品生产对比图；a为采用现有技术生产，b为采用本方案生产；

元件标号说明：粗轧机组1；切头飞剪2、4、10；中轧机组3；精轧机组5；多段分级冷却装置6；倍尺飞剪7；冷床8；预精轧机组9；高速上钢系统11；冷却环缝61；冷却导管62。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一：

如图1、3所示，本实施例中的低成本少红锈高强抗震螺纹钢钢筋生产系统，用于生产切分棒材，其生产工艺顺序包括粗轧机组轧制、粗轧后飞剪切头切尾、中轧机组轧制、中轧后飞剪切头切尾、精轧机组切分轧制、精轧后控制冷却及回复、倍尺飞剪剪切、冷床冷却及收集打捆。具体的：

1)粗中轧机组轧制及切头尾：采用平立交替或者平辊轧制的方式对加热后的方坯或矩形坯进行多道次粗轧机组1及中轧机组3轧制，对于矩形坯，采用计数道次轧制，对于方坯采用偶数道次轧制，轧制时每一架轧机前后均设有导卫，粗轧机组1及中轧机组3后设均有切头飞剪2、4，轧制过程中控制每道次变形压缩比为1.20～1.45，变形温度为880℃～1150℃，轧制过程中轧件运行速度为0.075m/s～15.00m/s；

2)精轧机组切分轧制：对步骤1)中经粗轧机组1及中轧机组3轧制后的轧件，进行精轧机组5切分轧制，切分轧制时轧件表面温度为880℃～950℃，根据规格不同切分数不同，其为2切分至6切分。切分轧制后轧件规格为Φ10.0mm～Φ25.0mm，轧制速度5.0m/s～18m/s，轧件表面温度为900℃～980℃；

3)精轧后控制冷却及回复：对步骤2)中经精轧机组5切分轧制后轧件通过精轧后的多段分级冷却装置6进行控制冷却，多段分级冷却装置为多组环状冷却喷嘴，采用多个串联布置的冷却结构，由冷却环缝61、冷却导管62组成，冷却环缝与压缩空气站连接，冷却导管与冷却环缝连接并用于轧件贯穿；喷射的冷却介质为高压压缩空气，压缩空气的气压为0.05MPa～0.50MPa，可使轧件表层冷却速度为5℃/s～100℃/s；经多段分级冷却后轧件通过倍尺飞剪7进行倍尺剪切；

4)冷床冷却及收集：棒材经精轧机后控制冷却进入冷床8，轧件上冷床8温度为700℃～800℃；棒材经冷床8冷却后，棒材表面温度≤350℃，而后进行定尺、计数、打捆、称重收集。

实施例二：

如图2、3所示，本实施例中的低成本少红锈高强抗震螺纹钢钢筋生产系统，用于生产高速棒材，其生产工艺顺序包括粗轧机组轧制、粗轧后飞剪切头切尾、中轧机组轧制、中轧后飞剪切头切尾、预精轧机组切分轧制、预精轧后控制冷却及回复、精轧机组轧制、精轧后控制冷却及回复、倍尺飞剪剪切、高速上钢系统上冷床冷却及收集打捆。

2)预精轧机组轧制：对步骤1)中经粗轧机组1及中轧机组3轧制后的轧件，进行预精轧机组9轧制，轧制时轧件表面温度为880℃～950℃；若采用双高棒轧制时则进行预精轧机组9切分轧制。切分轧制时轧件表面温度为880℃～950℃，切分数为两切分。轧制后轧件速度3.0m/s～18m/s，不切分时，每道次变形压缩比为1.15～1.32，切分时，每道次变形压缩比为1.10～1.22，轧件表面温度为900℃～980℃；

3)预精轧后控制冷却及回复：对步骤2)中经预精轧机组9轧制后轧件通过预精轧后的多段分级冷却装置6进行控制冷却，多段分级冷却装置为多组环状冷却喷嘴，采用多个串联布置的冷却结构，由冷却环缝61、冷却导管62组成，冷却环缝与压缩空气站连接，冷却导管与冷却环缝连接并用于轧件贯穿；喷射的冷却介质为高压压缩空气，压缩空气的气压为 0.05MPa～0.50MPa，经多段分级冷却后棒材通过切头飞剪10进行精轧机组5前切头；

4)精轧机组轧制：对步骤3)中经预精轧后控制冷却及回复后的轧件，进行精轧机组5 进行控制轧制，经控制冷却后轧件进入精轧机组5表层温度为730℃～800℃；轧件规格为Φ 10.0mm～Φ25.0mm，轧制速度8.0m/s～45m/s，轧制过程中控制每道次变形压缩比为1.15～1.32，轧制道次为2道次、4道次或6道次，轧制完成后轧件表面温度为780℃～850℃；

5)精轧后控制冷却及回复：对步骤4)中经精轧机组5控制轧制后轧件通过精轧后的多段分级冷却装置6进行控制冷却，多段分级冷却装置为多组环状冷却喷嘴，喷射的冷却介质为高压压缩空气，压缩空气的气压为0.05MPa～0.50MPa，表层冷却速度为5℃/s～100℃/s；经多段分级冷却后棒材通过倍尺飞剪7进行倍尺剪切；

6)冷床冷却及收集：棒材经精轧机后通过高速上钢系统11进入冷床8，轧件上冷床8 温度为650℃～800℃；棒材经冷床8冷却后，棒材表面温度≤350℃，而后进行定尺、计数、打捆、称重收集。

此种抗震钢筋螺纹钢生产方法，改变了传统轧制前后快速水冷+空冷回复的冷却方式，采用多组分段高压压缩空气+回复冷却方式，生产方法简单可靠，工艺布置紧凑，设备结构紧凑，与采用水冷控制冷却方式相比，冷却速度可控，可准确控制冷却速度和冷却路径，利于细化晶粒，且不会造成过冷产生有害的低温贝氏体甚至马氏体组织，造成产品不合格现象；冷却后棒材表面无残留水，无氧化铁皮产生，即无红褐色的羟基氧化铁和三氧化二铁产生，棒材表面质量好，如图4所示的对比图；采用高压压缩空气冷却，轧件表面无因水冷产生的氧化膜，冷却效率高；高压压缩空气仅配置压缩空气站就可以实现，投资低；且压缩空气为可循环资源，无污染，无水冷时产生的“水堵”现象，同时喷嘴冷却结构之间可任意添加夹送辊，棒材的成材率高。本发明的生产方法可以生产螺纹钢棒材所有规格范围内所有产品。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种低成本少红锈高强抗震螺纹钢钢筋生产方法，用于生产切分棒材，包括将轧件依次经过粗轧、中轧、精轧切分轧制后送入冷床并收集打捆，其特征在于，将轧件在精轧切分轧制后使用多段分级的冷却介质实施控冷回复，且冷却介质采用高压压缩空气，并控制高压压缩空气的气压为0.05MPa～0.50MPa，使轧件表层冷却速度为5℃/s～100℃/s并在控冷回复后进入冷床的温度为700℃～800℃。

2.根据权利要求1所述的低成本少红锈高强抗震螺纹钢钢筋生产方法，其特征在于，控制轧件轧制的规格为Φ10.0mm～Φ25.0mm、速度为5.0m/s～18m/s、切分线数为2～6。

3.一种低成本少红锈高强抗震螺纹钢钢筋生产方法，用于生产高速棒材，包括将轧件依次经过粗轧、中轧、预精轧、精轧轧制后送入冷床并收集打捆，其特征在于，将轧件在预精轧轧制和精轧轧制后均使用多段分级的冷却介质实施控冷回复，且冷却介质采用高压压缩空气，并控制高压压缩空气的气压为0.05MPa～0.50MPa，使轧件表层冷却速度为5℃/s～100℃/s并在精轧轧制前的轧件表层温度为730℃～800℃、精轧轧制后的轧件表层温度为780℃～850℃、控冷回复后进入冷床的温度为650℃～800℃。

4.根据权利要求3所述的低成本少红锈高强抗震螺纹钢钢筋生产方法，其特征在于，控制轧件轧制的规格为Φ10.0mm～Φ25.0mm、速度为8.0m/s～45m/s；并控制精轧轧制道次为2、4或6，且每道次变形压缩比为1.15～1.32。

5.根据权利要求3或4所述的低成本少红锈高强抗震螺纹钢钢筋生产方法，其特征在于，将轧件在预精轧轧制中进行两切分轧制，形成双高棒生产工艺。

6.一种低成本少红锈高强抗震螺纹钢钢筋生产系统，包括根据轧制方向依次设置的粗轧机组(1)、切头飞剪(2)、中轧机组(3)、切头飞剪(4)、精轧机组(5)、倍尺飞剪(7)和冷床(8)，其特征在于，用于实现如权利要求1-2任一项所述的生产方法，还包括在精轧机组后设置的多段分级冷却装置(6)，所述多段分级冷却装置采用多个串联布置的冷却结构，所述冷却结构由冷却环缝(61)、冷却导管(62)组成，冷却环缝与压缩空气站连接，压缩空气站配置的冷却介质采用高压压缩空气，冷却导管与冷却环缝连接并用于轧件贯穿。

7.一种低成本少红锈高强抗震螺纹钢钢筋生产系统，包括根据轧制方向依次设置的粗轧机组(1)、切头飞剪(2)、中轧机组(3)、切头飞剪(4)、预精轧机组(9)、倍尺飞剪(7)、精轧机组(5)、高速上钢系统(11 )和冷床(8)，其特征在于，用于实现如权利要求3-5任一项所述的生产方法，还包括在预精轧机组和精轧机组后均设置的多段分级冷却装置(6)，所述多段分级冷却装置采用多个串联布置的冷却结构，所述冷却结构由冷却环缝(61)、冷却导管(62)组成，冷却环缝与压缩空气站连接，压缩空气站配置的冷却介质采用高压压缩空气，冷却导管与冷却环缝连接并用于轧件贯穿。

8.根据权利要求6或7所述的低成本少红锈高强抗震螺纹钢钢筋生产系统，其特征在于，在相邻的两个冷却结构之间设置多组夹送辊。