[發明專利]一種棒材螺紋鋼切分軋制無微合金化控軋控冷方法

在審

• 申請號: 202110851346.2
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113546960A
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 張璽成;楊紅;趙璟珠
• 申請（專利權）人: 山西通才工貿有限公司
• 主分類號: B21B1/16
• 分類號: B21B1/16;B21B15/00;B21B37/74;B21B45/02
• 代理公司: 太原華弈知識產權代理事務所 14108
• 代理人: 溫霞云

本發明公開了一種棒材螺紋鋼切分軋制無微合金化控軋控冷方法，屬于螺紋鋼生產技術領域，涉及無微合金軋制工藝。一種棒材螺紋鋼切分軋制無微合金化控軋控冷方法，步驟為：（1）高溫開軋：1000?1050℃高溫開軋；（2）臨界奧氏體區控制軋制：控制進精軋溫度750?850℃進行精軋；（3）軋后冷卻：軋后分3級進行水冷；（4）冷床增加保溫罩控制相變。本發明具打破切分軋制精軋機組傳統工藝布局和控軋控冷布局，通過精軋控軋、軋后分級冷卻工藝和冷床控制相變等手段，實現了棒材切分軋制HRB400E無微合金細晶鋼的順行生產；節約了大量的Nb、V、Ti的貴重稀有合金，噸鋼成本可降低200元以上。

技術領域

本發明屬于螺紋鋼生產技術領域，涉及無微合金軋制工藝，具體涉及一種棒材螺紋鋼切分軋制無微合金化控軋控冷方法。

背景技術

HRB400(三級螺紋鋼)與HRB400E(三級抗震螺紋鋼)鋼筋的工藝流程為將鑄造完成的鋼坯加熱后依次通過粗軋機組、中軋機組、精軋機組然后到達冷床。400MPa及以上鋼筋要實現力學性能達標，在常規工藝中必須添加Nb、V、Ti等微合金元素，通過把本質粗晶粒鋼變為本質細晶粒鋼, 即利用合金的性質來提高鋼筋的性能。但由于微合金屬于稀有合金，成本高，同時合金的大量使用也不利于資源的的合理利用，不符合目前工業要求的資源節約型的發展模式，不利于可持續發展的目標，因此,在棒材切分工藝基礎上開發無微合金化控軋控冷工藝是目前的研究熱點。

在無微合金化控軋控冷工藝的研發過程中，由于受切分軋制工藝布置、切分軋輥材質、切分導衛材料和切分工藝自身特點限制，在棒材切分工藝上實施控軋控冷工藝難度大。為解決這一問題，部分廠家在切分控軋時為保證切分輥、導衛壽命和生產順行基本控制在奧氏體未在結晶區以上溫度控軋，但是這一方法的細化晶粒效果非常有限。

傳統的低溫開軋的控軋控冷工藝在高線進口設備上容易實現，此工藝在進口高線重型設備基礎上實現低溫開軋和精軋機組臨界奧氏體區軋制，通過高線精軋機組的特點高應變速率促使形變誘導鐵素體相變，在配合風冷線組織相變控制實現細晶粒軋制。但傳統的棒材生產線由于設備能力受到限制，無法實現低溫軋制（900-950℃），其原始奧氏體晶粒粗大，對后續控軋帶來困難。控軋時如按理想化四個精軋道次軋制，由于受切分軋輥材質、切分導衛壽命限制，很難實現終精軋4道次的工藝布局。

常規棒材線工藝布局：高溫開軋（1000-1050℃）+6架（粗軋）+6架（中軋）+6架(精軋)+軋后水冷+冷床自然冷卻；但是該工藝軋制400MPa以上的熱軋鋼筋時，必須添加鈮/釩/鈦的微合金，利用微合金的固溶強化、細晶強化和析出強化提高強度，但是無法實現無微合金化的目的，生產成本高。

余熱處理棒材線工藝布局：高溫開軋（1000-1050℃）+6架（粗軋）+6架（中軋）+6架(精軋)+軋后強冷（大于臨界冷卻速度，淬火+回火）+冷床自然冷卻；該工藝軋制400MPa以上的熱軋鋼筋無需添加鈮/釩/鈦的微合金，利用組織強化表層回火馬氏體、心部鐵素體+珠光體、過渡區組成，生產成本低；但是該工藝無法滿足GB1499.2-2018熱軋帶肋鋼筋關于組織基圓不得有回火馬氏體等有害組織的要求，另外其抗震性能差，無法滿足焊接性能。余熱處理三個階段：第一階段是鋼筋表面淬成馬氏體階段。鋼筋離開精軋機后，在終軋溫度下盡快地進入高效冷卻裝置進行快速冷卻，表面溫度急劇下降到馬氏體轉變溫度 (Ms)以下，發生奧氏體向馬氏體轉變。內部由于溫度高仍處在奧氏體狀態，表層則為馬氏體及殘余奧氏體組織。第二階段是自回火階段。鋼筋經過第一階段快速冷卻后，將在冷床上空冷。由于第一階段快冷造成鋼筋橫截面上各點溫差較大，心部熱量將向表面層擴散，形成馬氏體的自回火，根據自回火溫度的高低，可以得到回火馬氏體或回火索氏體，表面的殘余奧氏體轉變為馬氏體，靠近表面層的過渡層，根據鋼的成份和冷卻條件的不同，奧氏體轉變成貝氏體、屈氏體或索氏體。心部仍處在奧氏體狀態。第三階段為鋼筋的心部奧氏體轉變階段。鋼筋在冷床上空冷一段時間后，斷面上溫度趨于一致，并同時降溫，達到奧氏體轉變溫度，開始相變，根據鋼的成份、鋼筋直徑大小以及前階段的冷卻效果，心部將轉變成鐵素體和珠光體或索氏體或貝氏體組織。