CN113042525B - 提高高速棒材表面氧化铁皮厚度的方法和hrb400e直条螺纹钢筋的生产方法 - Google Patents

提高高速棒材表面氧化铁皮厚度的方法和hrb400e直条螺纹钢筋的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种提高高速棒材表面氧化铁皮厚度的方法和HRB400E直条螺纹钢筋的生产方法，所述提高高速棒材表面氧化铁皮厚度的方法包括：将高速棒材生产线终轧轧制速度在30～45m/秒，并且采用以下步骤：步骤A:采用Nb微合金化增加高温强度，并提高钢筋常温下力学性能；步骤B:增加制动辊数量来增大制动辊与棒材的接触面积，提高制动摩擦力,以提高钢筋的上冷床温度。本发明还提供一种HRB400E直条螺纹钢筋的生产方法，采用前面的冷床保温方法，本发明可以使钢筋表面氧化铁皮厚度(径向厚度)提高到13μm及以上。

Description

提高高速棒材表面氧化铁皮厚度的方法和HRB400E直条螺纹钢筋的生产方法
技术领域
本发明涉及冶金领域，具体涉及高速棒材的轧制，特别是一种提高高速棒材表面氧化铁皮厚度的方法和HRB400E直条螺纹钢筋的生产方法。
背景技术
目前，高速棒材生产线生产钢筋表面的氧化铁皮偏薄(通常径向厚度小于8μm)，氧化铁皮厚度偏薄则钢筋的防锈能力减弱，影响产品外观及销售。
综上所述，现有技术中存在以下问题：高速棒材表面的氧化铁皮偏薄，影响产品外观及销售。
发明内容
本发明提供一种提高高速棒材表面氧化铁皮厚度的方法和HRB400E直条螺纹钢筋的生产方法，以解决高速棒材表面的氧化铁皮偏薄的问题。
为此，本发明提出一种提高高速棒材表面氧化铁皮厚度的方法，所述提高高速棒材表面(周向表面)氧化铁皮厚度的方法包括：将高速棒材生产线终轧轧制速度在30～45m/秒，并且采用以下步骤：
步骤A:采用Nb微合金化增加高温强度，并提高钢筋常温下力学性能；
步骤B:增加制动辊数量来增大制动辊与棒材的接触面积，提高制动摩擦力,以提高钢筋的上冷床温度。
进一步地，所述提高高速棒材表面氧化铁皮厚度的方法还包括：步骤C:对冷床加装保温罩，减缓散热，增加冷床上棒材在高温区停留时间。
进一步地，所述提高高速棒材表面氧化铁皮厚度的方法还包括：步骤D:冷床棒材存放方式由冷床齿条一齿存放一根棒材变为一齿存放多根棒材。
进一步地，所述步骤B具体为：将高速棒材生产线各线的制动辊数量提高到2组及以上。
进一步地，所述提高高速棒材表面氧化铁皮厚度的方法还包括：步骤E:电磁感应加热提高表面温度：分别在粗轧、中轧、预精轧、精轧前、精轧后增加电磁感应加热装置，利用电磁感应加热的集肤效应将铸坯表面温度提高。
进一步地，所述提高高速棒材表面氧化铁皮厚度的方法还包括：步骤F:优化轧辊冷却方式、避免表面降温：在整个轧制过程中在轧机间不得使用控冷设备降低轧件表面温度，轧机轧辊的表面冷却方式也由全水冷改为气雾冷却。
进一步地，步骤F具体为：通过电磁感应加热装置维持轧件表面温度在980～1040℃，而轧件内部温度则维持在920～970℃。
进一步地，步骤C中:保温罩的俯视方向投影为长方形，保温罩悬挂在冷床上方，所述长方形包括保温罩的长边和保温罩的短边，每个保温罩的短边连接一条钢丝绳，每条钢丝绳连接一个电机，并且，所述钢丝绳通过定滑轮连接电机。
进一步地，步骤C中:对保温罩设定上限位与下限位，防止控制失灵时损坏设备；保温罩下限位最低离冷床平面10cm。
进一步地，所述棒材为光棒或螺纹钢筋，Nb含量为0.020～0.035％Wt。
本发明还提出一种HRB400E直条螺纹钢筋的生产方法，采用前面所述的提高高速棒材表面氧化铁皮厚度的方法，所述棒材为HRB400E直条螺纹钢筋，C：0.20～0.25％Wt，Si：0.50～0.70Wt，Mn：1.15～1.40％Wt，Nb含量为0.020～0.035％Wt。
申请人在研究中发现：普通棒材的终轧轧制速度在18m/秒以内，常规生产通常控制在16m/秒以内，生产中小规格产品(10～20mm的直条钢筋)时其提升生产效率的方法是使用切分工艺。单线及两线高速棒材在终轧后上冷床前，必须使用制动辊来制动，钢筋上冷床温度太高时制动辊如夹紧力过大则易将钢筋压得变形且外形尺寸超国标；如夹紧力过小则制动效果不够。因此国内高速棒材生产线常使用控轧控冷工艺、较低温度上冷床(780～840℃)，提高钢筋强度来抵抗制动的压力，达到制动效果，同时又降低了合金用量及生产成本。但较低的上冷床温度使高速棒材生产线生产钢筋的氧化铁皮偏薄(通常小于8μm)。
基于上述分析，申请人将高速棒材生产线终轧轧制速度在30～45m/秒，能够减少散热。申请人将Nb微合金化成分设计提高高温度强度。使用多组制动辊，提高制动装置摩擦力。通过以上措施，可以使钢筋表面氧化铁皮厚度(径向厚度)提高到13μm及以上。
附图说明
图1为本发明采用的一种保温罩的结构示意图；
图2为本发明采用的另外一种保温罩的结构示意图。
附图标号说明：1、保温罩；2、钢丝绳；3、定滑轮；4、电机。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明。
1.使高速棒材高温上冷床：
采用Nb微合金化增加钢筋高温强度，并提高钢筋常温下力学性能；通过增加制动辊数量来增大与钢筋的接触面积，提高制动摩擦力可以提高钢筋的上冷床温度；冷床加装保温罩，且冷床钢筋存放方式由一齿一根变为一齿多根，减缓散热增加冷床上钢筋的高温区停留时间。具体技术措施包括：
单线高速棒材钢筋的生产工艺为：高炉铁水冶炼→铁水脱硫预处理→转炉钢水冶炼→方坯连铸→加热炉加热→粗轧(6架)→中轧(6架)→预精轧(6架)→单线→控冷及恢复段→精轧(6架)→轧后控冷及恢复段→夹送辊→圆盘倍尺剪→制动装置→转毂装置→冷床冷却→定尺剪切并检验包装入库
双线高速棒材钢筋的生产工艺为：高炉铁水冶炼→铁水脱硫预处理→转炉钢水冶炼→方坯连铸→加热炉加热→粗轧(6架)→中轧(6架)→预精轧(6架)并切分为双线→控冷及恢复段×2→精轧(6架)×2→轧后控冷及恢复段×2→夹送辊×2→圆盘倍尺剪×2→制动装置×2→转毂装置×2→冷床冷却→定尺剪切并检验包装入库
其中，各阶段的工艺特点为：
转炉钢水冶炼：入炉铁水要求S≤0.040Wt％；冶炼过程采用全程底吹氩气，吹炼后期加大气体流量，加强熔池搅拌；转炉终点控制C≤0.15Wt％，P≤0.037Wt％；
方坯连铸:采用钢包下渣检测控制，中间包浇注温度为1520～1540℃，中间包使用普通覆盖剂，使用普通方坯保护渣，铸坯单流拉速为3.0～4.0m/min。
高速棒材轧制：控制铸坯加热温度为1050～1170℃，钢坯加热时间80～120分钟，开轧温度1000～1040℃，采用24架高速无扭轧制(粗轧、中轧、预精轧、精轧各6架)，精轧为双线并在前精轧使用控冷设备，进精轧温度控制为900±20℃。精轧后至上冷床前不安装、不使用控冷设备，使钢筋处于自然冷却状态，钢筋表面获得较高的上冷床温度。
(1)Nb微合金化提高温度强度：在轧制过程中同样的温度下，Nb微合金化钢坯的高温强度略高，应用Nb微合金化，可提升钢筋在制动时抵抗压力变形的能力，提高钢筋的上冷床温度，增加氧化铁皮厚度。同时微合金元素的加入，可以提高钢筋的力学性能，弥补在较高温度下轧制带来的力学性能损失。成分设计如下表(表5)。
表5：HRB400E成分表
C Si Mn P S Nb
HRB400E 0.20～0.25 0.50～0.70 1.15～1.40 ≤0.040 ≤0.035 0.020～0.035
(2)提高制动装置摩擦力：根据上冷床温度的要求，可将高速棒材生产线各线的制动辊数量提高到2组及以上，增加制动辊数量可增大与钢筋的接触面积，提高制动摩擦力可以有效提高钢筋的上冷床温度，增加氧化铁皮厚度。
(3)减缓冷床散热：在冷床上使用保温装置，且冷床钢筋存放方式由一齿一根变为一齿多根，减缓散热增加冷床上钢筋的高温区停留时间。
2.可升降式冷床保温罩
目前直条螺纹钢筋生产时，在冷床上处于自然冷却状态无保温装置，特别是高速棒材生产线，冷床钢筋存放方式均为一齿一根，钢筋在冷床上的散热快，高温区域时间短。
冷床整体为长方形，如图1和图2所示，在冷床长度方向上布置多个横向排列的长方形保温罩1。具体技术措施包括：
(1)保温罩1为长方形，在冷床长度方向上横向排列，保温罩为长方形的平板。
(2)保温罩悬挂在冷床上方，如图2所示，顶部背向冷床一面(上表面)的4个角部由钢丝绳2连接，长方形保温罩的两个短边分别由滑轮及1台电机4带动，通过定滑轮3调整方向，整个保温罩一起由两台电机带动动作，实现对冷床全范围不同高度的覆盖来调整冷床温降。在冷床检修时保温罩可处于高位，方便检修进行，这种结构吊装时，四角都受力，受力较为均衡。另外一种保温罩1的结构是采用钢丝绳2连接直接连接在保温罩短边的中点上，这样，也能实现重力的平衡。
(3)保温罩由两部分构成，面向冷床一面为下表面、背向冷床一面为上表面，上表面为结构层由边部框架、中部X形加强筋、平面板组成，材质用铝合金；下表面为耐火纤维棉保温层，厚度10cm，通过钢带固定在上表面，下表面即能起到保温作用又能避免高温烘烤导致外层变形，同时也减轻了保温罩的重量。
(4)保温罩运动时通过设定钢丝绳长度制定上限位与下限位，防止控制失灵时损坏设备；下限位最低离冷床平面10cm，即能达到保温效果，又可以避免冷床床上钢筋运动时碰触保温罩。
以上措施可有效控制钢筋在冷床上的温降情况。
3.使用电磁感应加热提高高速棒材上冷床温度的方法：
具体技术措施包括：
单线高速棒材钢筋的生产工艺为：高炉铁水冶炼→铁水脱硫预处理→转炉钢水冶炼→方坯连铸→加热炉加热→粗轧(6架)→中轧(6架)→预精轧(6架)→单线→控冷及恢复段→精轧(6架)→轧后控冷及恢复段→夹送辊→圆盘倍尺剪→制动装置→转毂装置→冷床冷却→定尺剪切并检验包装入库
双线高速棒材钢筋的生产工艺为：高炉铁水冶炼→铁水脱硫预处理→转炉钢水冶炼→方坯连铸→加热炉加热→粗轧(6架)→中轧(6架)→预精轧(6架)并切分为双线→控冷及恢复段×2→精轧(6架)×2→轧后控冷及恢复段×2→夹送辊×2→圆盘倍尺剪×2→制动装置×2→转毂装置×2→冷床冷却→定尺剪切并检验包装入库
其中，各阶段的工艺特点为：
转炉钢水冶炼：入炉铁水要求S≤0.040Wt％；冶炼过程采用全程底吹氩气，吹炼后期加大气体流量，加强熔池搅拌；转炉终点控制C≤0.15Wt％，P≤0.037Wt％；
方坯连铸:采用钢包下渣检测控制，中间包浇注温度为1520～1540℃，中间包使用普通覆盖剂，使用普通方坯保护渣，铸坯单流拉速为3.0～4.0m/min。
高速棒材轧制：控制铸坯加热温度为980～1100℃，钢坯加热时间80～120分钟，铸坯出炉温度920～970℃。采用24架高速无扭单线轧制(粗轧、中轧、预精轧、精轧各6架)，分别在粗轧、中轧、预精轧、精轧前、精轧后增加电磁感应加热设备，利用电磁感应加热的“集肤效应”将轧件表面温度提高，而此时轧件内部温度较低。轧件表面的开轧温度、进中轧温度、进预精轧温度、进精轧温度控制980～1040℃，而轧件内部温度则维持在920～970℃，出精轧时的钢筋成品也维持这个状态。钢筋的成品表面温度高、内部温度低，即可以在制动装置压下制动时提供足够的变形抗力，又可以维持钢筋表面高温形成较厚的氧化铁皮。在整个轧制过程中不得使用控冷设备降低轧件表面温度，轧机轧辊的表面冷却方式也由全水冷改为气雾冷却，保证了轧辊的冷却效果又可以避免过多的水流到轧件上，降低轧件表面温度。以上措施可将高速棒材生产线终轧轧制速度30～45m/秒时的钢筋表面氧化铁皮厚度(径向厚度)提高到16μm及以上，且力学性能合格。
4.一种高速棒材高温上冷床的方法：
(1)双线高速棒材生产Φ10～20mm直条螺纹钢筋工艺为：高炉铁水冶炼→铁水脱硫预处理→转炉钢水冶炼→方坯连铸→加热炉加热→粗轧(6架)→中轧(6架)→预精轧(6架)并切分为双线→控冷及恢复段×2→精轧(6架)×2→轧后控冷及恢复段×2→夹送辊×2→圆盘倍尺剪×2→制动装置×2→转毂装置×2→冷床冷却→定尺剪切并检验包装入库
(2)控制铸坯加热温度为1050～1170℃，钢坯加热时间80～120分钟，开轧温度1000～1040℃，采用24架高速无扭轧制(粗轧、中轧、预精轧、精轧各6架)，精轧为双线并在前精轧使用控冷设备，进精轧温度控制为900±20℃。
(3)精轧后至上冷床前不安装、不使用控冷设备，使钢筋处于自然冷却状态，钢筋表面获得较高的上冷床温度。
(4)各线的制动辊数量为2组，且在冷床上使用保温装置，冷床钢筋存放方式为一齿2根。
(5)采用下述成分配比和具体工艺。其中，表1是各实施例钢的成分(按重量百分比计)。表2是与表1所述实施例钢对应的生产规格、工艺参数、力学性能、氧化铁皮厚度。
表1：产品化学成分(wt％)
实例 C Si Mn P S Nb
实例1 0.21 0.55 1.28 0.030 0.021 0.026
实例2 0.22 0.58 1.31 0.026 0.022 0.027
实例3 0.25 0.59 1.32 0.032 0.030 0.031
实例4 0.23 0.54 1.30 0.027 0.033 0.024
实例5 0.24 0.60 1.29 0.028 0.025 0.026
表2：各实施例具体的工艺参数与力学性能
Figure BDA0002950111210000061
2.可升降式冷床保温罩
24机架的高速棒材热连轧生产线的冷床整体为长方形，长120m、宽11.5m，在冷床长度方向上横向布置12个宽度10m、长11.5m的保温罩。
(1)保温罩悬挂在冷床上方，顶部背向冷床一面(上表面)的4个角部由钢丝绳连接，长方形保温罩的两个短边分别由滑轮及1台电机带动。
(2)保温罩运动时设定有上限位与下限位，上限位最高离冷床平面3.5m，下限位最低离冷床平面10cm。
(3)外界为冬季、气温0℃时，调整12个保温罩位于最低位，减少了钢筋在冷床上的温降。
3.一种使用电磁感应加热提高高速棒材上冷床温度的方法：
(1)单线高速棒材钢筋生产工艺为：高炉铁水冶炼→铁水脱硫预处理→转炉钢水冶炼→方坯连铸→加热炉加热→粗轧(6架)→中轧(6架)→预精轧(6架)→单线→控冷及恢复段→精轧(6架)→轧后控冷及恢复段→夹送辊→圆盘倍尺剪→制动装置→转毂装置→冷床冷却→定尺剪切并检验包装入库
(2)控制铸坯加热温度为980～1100℃，钢坯加热时间80～120分钟，铸坯出炉温度920～970℃。采用24架高速无扭单线轧制(粗轧、中轧、预精轧、精轧各6架)，分别在粗轧、中轧、预精轧、精轧前、精轧后增加电磁感应加热设备，利用电磁感应加热的“集肤效应”将轧件表面温度提高。
(3)在整个轧制过程中在轧机间不使用控冷设备降低轧件表面温度，轧机轧辊的表面冷却方式也由全水冷改为气雾冷却，保证了轧辊的冷却效果又可以避免过多的水流到轧件上，降低轧件表面温度。
(4)制动辊数量为2组，且在冷床上使用保温装置，冷床钢筋存放方式为一齿2根。
(5)采用下述成分配比和具体工艺。其中，表3是各实施例钢的成分(按重量百分比计)。表4是与表3所述实施例钢对应的生产规格(钢筋)、工艺参数、力学性能、氧化铁皮厚度。
表3：产品化学成分(wt％)
实例 C Si Mn P S Nb
实例1 0.23 0.43 1.15 0.031 0.025 0.030
实例2 0.24 0.45 1.20 0.022 0.028 0.025
实例3 0.22 0.42 1.16 0.033 0.031 0.029
实例4 0.25 0.46 1.13 0.035 0.029 0.026
实例5 0.21 0.48 1.19 0.029 0.033 0.025
表4：各实施例具体的工艺参数与力学性能
Figure BDA0002950111210000081
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种提高高速棒材表面氧化铁皮厚度的方法，其特征在于，所述提高高速棒材表面氧化铁皮厚度的方法包括：将高速棒材生产线终轧轧制速度在30～45m/秒，并且采用以下步骤：
步骤A:采用Nb微合金化增加高温强度，并提高钢筋常温下力学性能；Nb含量为0.020～0.035％wt；
步骤B:增加制动辊数量来增大制动辊与棒材的接触面积，提高制动摩擦力,以提高钢筋的上冷床温度；
所述步骤B具体为：将高速棒材生产线各线的制动辊数量提高到2组及以上；
所述提高高速棒材表面氧化铁皮厚度的方法还包括：步骤C:对冷床加装保温罩，减缓散热，增加冷床上棒材在高温区停留时间；
钢筋表面氧化铁皮厚度，径向厚度，提高到13μm及以上；
控制铸坯加热温度为980～1100℃，钢坯加热时间80～120分钟，铸坯出炉温度920～970℃；采用24架高速无扭单线轧制，粗轧、中轧、预精轧、精轧各6架，分别在粗轧、中轧、预精轧、精轧前、精轧后增加电磁感应加热设备，利用电磁感应加热的集肤效应将轧件表面温度提高，而此时轧件内部温度较低，轧件表面的开轧温度、进中轧温度、进预精轧温度、进精轧温度控制980～1040℃，而轧件内部温度则维持在920～970℃，出精轧时的钢筋成品也维持这个状态，钢筋的成品表面温度高、内部温度低，在制动装置压下制动时提供足够的变形抗力，又维持钢筋表面高温形成较厚的氧化铁皮；在整个轧制过程中不得使用控冷设备降低轧件表面温度，轧机轧辊的表面冷却方式也由全水冷改为气雾冷却，保证了轧辊的冷却效果又避免过多的水流到轧件上，降低轧件表面温度；
所述棒材为HRB400E直条螺纹钢筋，规格为Φ18mm。
2.如权利要求1所述的提高高速棒材表面氧化铁皮厚度的方法，其特征在于，所述提高高速棒材表面氧化铁皮厚度的方法还包括：步骤D:冷床棒材存放方式由冷床齿条一齿存放一根棒材变为一齿存放多根棒材。
3.如权利要求1所述的提高高速棒材表面氧化铁皮厚度的方法，其特征在于，步骤C中:保温罩的俯视方向投影为长方形，保温罩悬挂在冷床上方，所述长方形包括保温罩的长边和保温罩的短边，每个保温罩的短边连接一条钢丝绳，每条钢丝绳连接一个电机，并且，所述钢丝绳通过定滑轮连接电机。
4.如权利要求1所述的提高高速棒材表面氧化铁皮厚度的方法，其特征在于，步骤C中:对保温罩设定上限位与下限位，防止控制失灵时损坏设备；保温罩下限位最低离冷床平面10cm。
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