何路，左茂方，2，賈寧，于榮，李超

（1淄博張鋼有限公司，山東淄博 255007；2北京科技大學(xué)，北京 100083）

生產(chǎn)技術(shù)

HPB300熱軋光圓鋼筋盤(pán)條的控軋控冷工藝優(yōu)化

何路1，左茂方1，2，賈寧1，于榮1，李超1

（1淄博張鋼有限公司，山東淄博 255007；2北京科技大學(xué)，北京 100083）

為充分發(fā)揮設(shè)備的控軋、控冷能力，優(yōu)化控軋控冷工藝，將精軋入口溫度、減定徑入口溫度、吐絲溫度降低，溫度變化范圍控窄并加大了風(fēng)冷強(qiáng)度。產(chǎn)品組織為F+P，晶粒均勻細(xì)小，最低屈服強(qiáng)度315 MPa，抗拉強(qiáng)度500 MPa，各項(xiàng)指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，減少了HPB300熱軋光圓鋼筋盤(pán)條頭尾剪切損失，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

熱軋光圓鋼筋；HPB300；盤(pán)條；控軋控冷

1 前言

熱軋光圓鋼筋是建筑用熱軋鋼筋的一種，大量被用作箍筋、分布筋，是建筑行業(yè)常見(jiàn)的、使用量很大的鋼鐵材料。2012年底國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)已明確取消了HPB235級(jí)光圓鋼筋，而使用更高級(jí)別的HPB300級(jí)光圓鋼筋。為適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)高級(jí)別熱軋光圓鋼筋盤(pán)條的需求并降低生產(chǎn)成本，對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，滿(mǎn)足了用戶(hù)需要。

2 設(shè)備和工藝流程

張鋼高線(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)于2011年10月建成投產(chǎn)，其中2架預(yù)精軋機(jī)組、8機(jī)架精軋機(jī)組、飛剪、夾送輥和吐絲機(jī)等設(shè)備從意大利引進(jìn)。粗、中軋機(jī)組及4架預(yù)精軋機(jī)組由國(guó)內(nèi)制造，其他輔助設(shè)備由國(guó)內(nèi)配套。全線(xiàn)設(shè)有7個(gè)水冷箱，采用“溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)”，在軋制過(guò)程中，微處理器通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥對(duì)冷卻水進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)，設(shè)定溫度的偏差在±10℃范圍內(nèi)，風(fēng)冷線(xiàn)總長(zhǎng)度108 m。

生產(chǎn)HPB300熱軋光圓鋼筋盤(pán)條的主要工藝流程為：鑄坯加熱—粗軋—中軋—預(yù)精軋—精軋—減定徑軋機(jī)—吐絲機(jī)—風(fēng)冷線(xiàn)—集卷—打包入庫(kù)。

3 工藝方案的設(shè)定

3.1 化學(xué)成分優(yōu)化

GB 1499.1—2008標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)C、Si、Mn只有上限要求，因此，采用控制軋制和控制冷卻工藝，以充分發(fā)揮設(shè)備潛力及斯太爾摩風(fēng)冷細(xì)化晶粒作用，降低生產(chǎn)成本，對(duì)鋼坯化學(xué)成分進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，鋼坯化學(xué)成分內(nèi)控及標(biāo)準(zhǔn)要求見(jiàn)表1。

表1 HPB300鋼坯內(nèi)控及標(biāo)準(zhǔn)要求成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%

3.2 軋制工藝優(yōu)化

開(kāi)軋溫度、終軋溫度和吐絲溫度決定了奧氏體的晶粒尺寸。初始奧氏體晶粒直接決定了軋后盤(pán)條的晶粒尺寸［1］，要想獲得細(xì)小的F+P組織來(lái)提高HPB300熱軋光圓鋼筋的力學(xué)性能，一般要求嚴(yán)格控制開(kāi)軋、精軋、終軋和吐絲溫度。為此，對(duì)軋制工藝進(jìn)行優(yōu)化并對(duì)兩種工藝下生產(chǎn)的HPB300熱軋光圓鋼筋盤(pán)條的力學(xué)性能進(jìn)行分析。

工藝優(yōu)化前后軋制方案設(shè)定見(jiàn)表2。

表2 HPB300熱軋光圓鋼筋軋制方案

4 產(chǎn)品性能分析

4.1 工藝優(yōu)化前

2014年4月在張鋼高線(xiàn)B線(xiàn)進(jìn)行了試軋，軋制產(chǎn)品為Φ8 mm的HPB300熱軋光圓鋼筋盤(pán)條，按表2優(yōu)化前工藝執(zhí)行。實(shí)際生產(chǎn)中，由于從精軋機(jī)出來(lái)的線(xiàn)材速度快、溫度高、尺寸小、硬度低，如果頭部從水中通過(guò)很容易在水箱中堆鋼。因此線(xiàn)材頭部到達(dá)吐絲機(jī)之前的夾送輥，水箱是不開(kāi)水冷卻的?？紤]到前后兩根鋼之間的間隔時(shí)間短，在尾部未通過(guò)水冷箱之前就對(duì)水箱斷水，即尾部不水冷［2］。為了避免頭尾部鋼筋的力學(xué)性能不穩(wěn)定，盤(pán)條頭部剪去20圈，尾部剪去10圈，取樣檢驗(yàn)產(chǎn)品的力學(xué)性能，結(jié)果見(jiàn)表3。產(chǎn)品的彎曲試驗(yàn)全部合格。

表3 工藝優(yōu)化前產(chǎn)品的化學(xué)成分及力學(xué)性能

從表3可以看出，產(chǎn)品的力學(xué)性能完全能夠達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。為了解頭部和尾部不噴水部分的力學(xué)性能情況，對(duì)頭部和尾部不噴水部分取不同批次不同卷的4組樣品做了力學(xué)性能檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。樣品的彎曲試驗(yàn)全部合格。

表4 頭尾部不噴水樣品的力學(xué)性能

從表4可以看出，不噴水冷卻的頭尾部樣品力學(xué)性能雖能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，但是屈服強(qiáng)度明顯偏低?？紤]到晶粒細(xì)化可能存在時(shí)效情況，內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定屈服強(qiáng)度≮315 MPa。為了更嚴(yán)格地控制HPB300熱軋光圓鋼筋盤(pán)條的力學(xué)性能，免去減頭去尾造成的損失，故將軋制工藝方案做了優(yōu)化調(diào)整（見(jiàn)表2）。

4.2 工藝優(yōu)化后

工藝優(yōu)化調(diào)整后將精軋入口溫度、減定徑入口溫度、吐絲溫度都降低，溫度變化范圍控窄，加大了風(fēng)冷的強(qiáng)度。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，不穿水的部分屈服強(qiáng)度都在315 MPa以上，抗拉強(qiáng)度都在500 MPa以上，力學(xué)性能穩(wěn)定，冷彎性能全部合格，表面質(zhì)量好，尺寸精度高。此后按優(yōu)化后工藝又生產(chǎn)了Φ6.5 mm及Φ 10 mm規(guī)格的HPB300熱軋光圓鋼筋盤(pán)條，性能檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。軋制工藝優(yōu)化調(diào)整后產(chǎn)品的金相組織為鐵素體＋珠光體（F＋P），晶粒均勻，晶粒度10～11級(jí)（見(jiàn)圖2）。從2014年5月份開(kāi)始批量生產(chǎn)，5—12月共生產(chǎn)HPB300光圓鋼筋盤(pán)條6.8萬(wàn)t，成材率提高了0.6%，各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)要求。

表5 工藝優(yōu)化后不同規(guī)格HPB300盤(pán)條的性能

圖1 工藝優(yōu)化后HPB300盤(pán)條的金相組織100×

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低開(kāi)軋溫度、精軋溫度、減定徑溫度及吐絲溫度，加大風(fēng)冷強(qiáng)度，有利于頭尾不噴水部分盤(pán)條的晶粒細(xì)化，可以提高HPB300盤(pán)條頭尾力學(xué)性能并滿(mǎn)足內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)屈服強(qiáng)度不低于315 MPa的要求，減少剪頭去尾造成的損失，提高了成材率及經(jīng)濟(jì)效益。

［1］王有銘，李曼云.鋼材的控制軋制和控制冷卻［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

［2］袁志學(xué)，楊林浩.高速線(xiàn)材生產(chǎn)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2010：157-158.

Process Optimization of Controlled Rolling and Controlled Cooling for HPB300 Hot Rolled Round Steel Bar Coil

HE Lu1,ZUO Maofang1,2,JIA Ning1,YU Rong1,LI Chao1

（1 Zibo Zhanggang Co.,Ltd.,Zibo 255007,China;2 University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China）

In order to give full play to the equipment capacity of controlled rolling and controlled cooling,the controlled rolling and controlled cooling process was optimized,the inlet temperature of finishing mill and reducing sizing mill and laying head were reduced, narrowing the temperature variation range and strengthen the air-cooling intensity.The microstructure of the product is F+P and grain size is fine and uniform,the minimum yield strength is 315 MPa and tensile strength is 500 MPa,all indexes can meet the requirements of national standards,the HPB300 hot rolled round steel wire head and tail shearing loss were reducd,the economic benefit was improved.

hot rolled round steel bar;HPB300;coil;controlled rolling and controlled cooling

TG335.6+1

B

1004-4620（2015）03-0011-02

2014-04-02

何路，男，1987年生，2010年畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)?，F(xiàn)為山鋼集團(tuán)淄博張鋼有限公司科技品質(zhì)部助理工程師，從事軋鋼工藝、材料研究及新產(chǎn)品研發(fā)工作。