控軋控冷工藝在螺紋鋼盤條降錳中的應用

方慶卓

（本鋼集團北營軋鋼廠，遼寧 本溪 117017）

控軋控冷工藝在螺紋鋼盤條降錳中的應用

方慶卓

（本鋼集團北營軋鋼廠，遼寧 本溪 117017）

介紹HRB400螺紋鋼盤條的生產流程、工藝特點。通過技術改造，采用控軋控冷技術對HRB400盤螺錳的成份下調0．3%，并且保證性能滿足標準要求。不但降低了生產成本，還提高了產品質量。

螺紋鋼盤條；降錳；生產工藝；控軋控冷

螺紋鋼盤條是由高速線材軋機生產線生產的熱軋帶肋鋼筋，交貨狀態為盤條，以小規格為主。HRB400螺紋鋼盤條強度高、握緊力優于HRB235、HRB300光圓鋼筋，深受用戶歡迎，市場需求量非常大。為降低企業成本，北營公司軋鋼廠通過對軋制工藝的研究，采用控軋控冷工藝，降低錳含量，同時保證螺紋鋼盤條的強度和韌性，滿足標準要求，進而降低成本。

1 HRB400螺紋鋼盤條的工藝流程

北營軋鋼廠有四條高速線材生產線，生產能力350萬噸，均可生產高強度螺紋鋼盤條，現以一高線為主。一高線年產能50萬噸，主要設備及工藝流程如下：

連鑄鋼坯（熱裝和冷裝）→推鋼式加熱爐加熱→出鋼機出爐→出爐輥道運輸→粗軋機組（6架）→1#剪（切頭，事故碎斷）→中軋機組（4架）→預精軋機組（4架）→預水冷箱→2#飛剪（切頭、事故碎斷）→精軋機組（10架）→三組水冷箱及均溫段→夾送輥→吐絲機→延遲型斯太爾摩運輸線（下有10臺風機，上有保溫罩）→集卷站集卷→P/F鉤式懸掛運輸機（散卷冷卻）→打包→稱重→掛標簽→入成。

2 降錳方案

根據對HRB400螺紋鋼盤條的生產經驗，北營軋鋼廠參照現行標準要求，制定了下述表1的成分設計方案。

3 試驗過程

3.1 常規軋制

國標GB1499.2-2007中要求，HRB400的屈服強度不小于400Mpa，抗拉強度不小于540 Mpa，根據此次螺紋鋼盤條降錳的試驗步驟，批量組織了兩批不同成份的方坯，即高錳和低錳成份的坯料。通過常規的軋制方法軋制，高錳成份的螺紋鋼盤條平均強度為438Mpa，錳平均含量為1.32%。 低錳成份的螺紋鋼盤條平均強度為423 Mpa，錳平均含量為1.06%。

3.2 軋后控冷工藝軋制

軋后控冷工藝是利用軋后鋼材的余熱給予一定的冷卻速度，控制其相變過程，不用熱處理，控制冷卻的目的就是要模擬一個鉛浴淬火過程，使線材得到具有良好綜合機械性能的索氏體組織。

表1 HRB400螺紋鋼盤條化學成份 /%

表2 HRB400螺紋鋼盤條加熱制度 /℃

表3 Ф8mm、HRB400螺紋鋼盤條試樣成份 /%

線材的軋后控制冷卻分為水冷段的強制冷卻和空冷段的相變冷卻兩個階段。控制冷卻工藝由水冷區和空冷區構成，線材經水冷卻至一定的溫度后，進行吐絲，使直條線材形成散圈狀分布在風冷線上，進行風冷。本文是通過常規工藝軋制后，采用控軋控冷工藝小批量試制了低錳成份的螺紋鋼盤條，并與原工藝高錳螺紋鋼盤條進行比較。

3.2.1 加熱溫度控制

加熱爐的加熱溫度和加熱時間，可影響鋼坯的組織和性能。而加熱溫度對組織性能的影響則不是由于對終軋溫度的影響造成的，而是由于不同的加熱條件引起了軋后線材冷卻過程中組織轉變機理的變化。根據HRB400螺紋鋼盤條的特性，北營軋鋼廠在生產實踐中將加熱爐的溫度控制在1050-1150℃，開軋溫度控制在950-980℃。

3.3.2 軋制溫度控制

精軋是盤條進行塑性變形的最后階段，在這一階段，奧氏體產生再結晶過程，奧氏體再結晶形核的多少與軋制溫度有關，入精軋溫度越低，再結晶形核越多，這有利于盤條最終組織索氏體或珠光體的細化，從而提高盤條的韌性和強度。所以，在工藝條件允許的條件下，適當降低入精軋溫度，將入精軋溫度設定在830℃左右。

表4 Ф8mm、HRB400螺紋鋼盤條試樣性能 /Mpa

3.3 控軋控冷系統

（1）精軋前預水冷水箱1組，長度8m，恢復段長度12m，水箱降溫能力100℃；

（2）精軋后控冷水箱3組，每組長度8m，恢復段長度8m，每組水箱降溫能力100℃；

（3）斯太爾摩控制冷卻線、10臺大風量風機、保溫罩、風門及佳靈裝置。

3.4 吐絲溫度控制

吐絲溫度是控制相變開始溫度的關鍵控制點。冷卻段數的數量直接影響著吐絲溫度的高低，進而影響奧氏體的晶粒尺寸。

軋件在出精軋后，由奧氏體向其它相轉變前，奧氏體會進行回復、再結晶以及晶粒長大過程，且這一過程與溫度和時間有直接關系。控制吐絲溫度也就是控制這一過程的溫度，溫度越高，時間越長，奧氏體晶粒也就越大。因此，吐絲溫度也就影響著盤條發生相變前的奧氏體晶粒的大小。為確定合適的吐絲溫度，我們做了大量試驗，試驗結果表明:隨著吐絲溫度的升高，強度指標上升;吐絲溫度下降，塑性指標上升；根據試驗結果，我們選擇了810℃-850℃的吐絲溫度。

3.5 冷卻速度控制

冷卻速度的控制主要是控制冷卻風機和輥道速度。而輥道速度則決定于線還間距、直徑和軋件的速度。這里我們主要控制線還的間距，而線環間距與盤條的直徑有關，而這個間距的距離則決定冷卻的效果。經過生產實踐證明，在快速冷卻時，冷卻輥道的速度使相鄰盤條環間距大于40mm時，可獲得細珠光體所需要的冷卻速度。

而當環間距為40mm時，相鄰兩條盤條的熱量互相影響很小，冷卻速度主要由風機的風量控制。40mm的間距值是標準型冷卻工藝參數—輥道速度的控制界限值。此外，各段的輥道速度應逐漸增加，使盤條的搭接點錯開，消除熱點影響，提高同圈強度的均勻性。防止在較低冷卻速度下產生先共析Fe3C，不利于拉拔。

冷卻過程控制參數如表2所示。

4 軋制結果

此次采用控軋控冷工藝批量軋制了300噸Ф8mm、HRB400螺紋鋼盤圓，平均屈服強度為472Mpa，平均Mn含量為1.08%，具體成份及性能如表3、表4所示。

根據此次軋制的數據分析，目前軋鋼廠一高線降Mn最低可以達到1.05左右%，相比原成份1.35%，降低了0.30%。屈服強度平均值474Mpa，抗拉強度平均值646 Mpa，屈服強度比常規軋制成份提高了36Mpa，尺寸符合標準要求，并且達到了抗震級別要求。

5 工藝改進

根據現有工藝及設備，為保證控制軋制溫度和冷卻工藝，本次軋制共采取了以下措施：

（1）中軋11#出口加冷卻水管，使用前后鋼表面溫度相差20℃

（2）更換1-4#水冷箱加強冷卻能力。

（3）精軋奇架次增加冷卻水路，采用末端壓力1.0MPa：使用前后精軋出口成品表面可減少軋制溫升20-30℃，吐絲溫度降低10-15℃。

（4）盤圓出口空過導槽改為水冷導槽。

（5）增加1#風機風量。

6 結論

通過采用控軋控冷工藝，使晶粒細化和組織細化，提高了螺紋鋼條圓強度和韌性，獲得了高屈服強度和抗拉強度，并且效果明顯，強屈比達到了抗震鋼筋要求，有效降低了合金使用成本和資源消耗，為增加企業經濟效益，為下游用戶減少成本，有利于經濟建設和社會的長遠可持續發展。

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