酒鋼宏興股份公司煉軋廠 甘肅 嘉峪關(guān) 735100

引言

鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋的國家標準逐年提高,廠家進行螺紋鋼生產(chǎn)需要嚴格按照標準執(zhí)行,最新標準是于2018年11月1日開始實施的新國標(GB/T 1499．2－2018《鋼筋混凝土用鋼第2部分:帶肋鋼筋》),對螺紋鋼的組織成分、力學(xué)性能做了具體要求,隨著要求的提高螺紋鋼生產(chǎn)廠家一般采用增加釩氮合金含量來提高產(chǎn)品的產(chǎn)品質(zhì)量[1],但是釩氮合金成本較高,為了降低成本,本研究利用控軋控冷技術(shù)優(yōu)化螺紋鋼力學(xué)性能,達到國家質(zhì)量標準要求。

1 原生產(chǎn)工藝流程

1．1 工藝流程 主要工藝流程:

連鑄鋼坯加熱→粗中軋機軋制→預(yù)精軋機軋制→精軋機軋制→軋后冷卻→高速剪飛段→冷床自然冷卻→定尺剪切→打捆→稱重、入庫。

1．2 原生產(chǎn)工藝控制

表1 原生產(chǎn)工藝

1．3 主要設(shè)備 主要設(shè)備包括蓄熱式步進梁式加熱爐、φ600×4、φ480×5、φ360×4牌坊式軋機,及φ275×4平立交替軋機,φ210×4平立交替高速軋機、水冷箱,冷床等。

1．4 HRB400E鋼坯成分及螺紋鋼性能的要求 對HRB400E鋼坯成分與鋼筋性能要求見表1。

表1 HRB400E鋼坯成分與HRB400E鋼筋性能要求

2 改造方法與策略

控軋控冷包括熱軋過程和控冷過程,熱軋過程包括在熱軋條件下通過細化鐵素體晶粒,促進材料達到良好的工藝性能?？乩溥^程是降低坯鋼的加熱溫度,不僅有利于燃料的節(jié)約而且可以減少脫碳,減小晶粒尺寸。熱軋過程中組織中晶粒的長大過程一般分為四個階段,奧氏體形核、奧氏體晶核長大、參與滲碳體溶解、奧氏體成分相對均勻化,[2]如圖1所示。

圖1 熱軋過程奧氏體相變過程

再結(jié)晶進行奧氏體晶粒細化是本研究主要的研究目的,但是對奧氏體細化的過程較為復(fù)雜需要每個步驟的準確分析。首先需要制造晶粒形核條件,在950℃左右,此時的軋制溫度較低,晶粒的長大過程達不到進一步長大的溫度,晶粒生長被抑制,但是被其它晶粒及外壁所壓制造成大量晶粒變形,[3]運動帶來位錯的增多,為進一步形核數(shù)量的增加帶來有利條件,為下一步溫度提升的晶粒長大提供充足條件。軋后冷卻階段為通過控制溫度進一步降低冷卻速度,抑制晶粒的長大,促進晶粒的尺寸擴大,有利于晶粒的細化。[4]

2．2 改造方案

1)在預(yù)精軋機組后增加一段冷卻水管,保證預(yù)精軋機組軋制后工件的溫度要求。

2)精軋機組后設(shè)置一段冷卻水管增強溫度的可控度,更好控制冷卻效果,避免溫度升高過程導(dǎo)致晶粒進一步長大的現(xiàn)象,保證產(chǎn)品質(zhì)量。

3 改造后工藝

3．1 改造后工藝流程 連鑄鋼坯加熱→粗中軋機軋制→中軋機組軋制→預(yù)精軋機軋制→軋后冷卻→精軋機軋制→軋后冷卻→高速剪飛段→冷床自然冷卻→定尺剪切→打捆→稱重、入庫。

3．2 改造后生產(chǎn)工藝要求

表3 改造后新生產(chǎn)工藝

4 試驗結(jié)果

4．1 HRB400E鋼坯成分及螺紋鋼性能的前后對比 HRB400E鋼坯力學(xué)性能與化學(xué)成分對比分析

Rel/Mpa Rm/Mpa A/% V 冷彎180°原工藝均值 430 617 16 0．031 位錯較多新工藝均值 423 582 17 0．015 位錯較少

4．2 力學(xué)性能與化學(xué)成分對比分析 通過一段時間試生產(chǎn),按新工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品性能亦滿足,甚至明顯高于國標要求,相比原生產(chǎn)工藝,釩氮合金使用量明顯降低,原工藝生產(chǎn)奧氏體晶粒平均直徑為10．7um,晶粒進一步細化,2具體數(shù)據(jù)見表5。

圖2 原工藝生產(chǎn)金相組織照片

圖3 新工藝生產(chǎn)金相組織照片

通過完善加工工藝流程,調(diào)節(jié)軋制過程中的溫度控制,最終得到晶粒細化的奧氏體,得到高性能的組織成分和性能的提高。

結(jié)論

1)通過控制軋制,將精軋溫度從1050℃～1100℃降低至900℃～950℃,結(jié)合控制冷卻,將鐵素體晶粒平均直徑從15．3μm減小至10．7μm,預(yù)精軋和精軋之間加裝冷卻水箱,長度根據(jù)水箱長度兩端留出合理空隙,進而提高產(chǎn)品性能。

2)通過優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備布局,保持軋機總架數(shù)不變,利用控軋控冷,可將采用單線軋制工藝生產(chǎn)的螺紋鋼精軋溫度降低100℃左右,利用奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制,細化晶粒,提高性能,有效降低合金成本。

3)精確控制晶粒長大過程來控制晶粒的大小,從而控制最終形成的晶體的組織,[5]增強材料的力學(xué)性能,改善工藝降低微合金元素的含量達到降低成本的目的。