高速線材盤螺AGT指標控制及生產優化

石 佳

（河鋼集團宣化鋼鐵公司，河北，075100）

0 引言

高線盤螺是一種建筑工程用小直徑螺紋鋼筋，廣泛用于房屋、橋梁、道路等土建工程建設。盤螺最主要的力學性能指標包括：屈服強度、強屈比，最大力伸長率（AGT）等，其中最大力伸長率（AGT）是盤螺重要的塑性指標，它關乎著盤螺的使用安全性。國家《鋼筋混凝土用鋼第2 部分：熱軋帶肋鋼筋》（GB/T1499.2—2018）新版標準正式實施后，對高線盤螺產品的力學性能指標的要求越來越嚴苛，其中明確規定鋼筋的最大力伸長率AGT≥9.0%。

新標實施以來客戶對宣化鋼鐵公司（后稱宣鋼）高線盤螺產品的力學性能反饋異議較多，不論是宣鋼內部檢測還是市場客戶均反應，宣鋼高線盤螺出現AGT 不穩定，局部低于9.0%的控制要求，已經嚴重影響了產品合格率和公司品牌形象，因此需要進行生產過程控制優化。本文對宣鋼高線盤螺產品出現的AGT不穩定的問題進行分析，重點繞著提高盤螺產品的AGT指標，對高線生產工藝提出優化方案。

1 生產現狀及工藝流程

（GB/T1499.2—2018）新版標準正式實施以來，宣鋼高線盤螺產品存在屈服強度低或AGT 值低于控制標準9.0%的現象[1]。目前，北京、承德等客戶也屢次提出進一步穩定螺紋線材性能，提高AGT的要求。面對此情況，從自身實際出發，加強生產過程控制，穩定盤螺AGT 指標，就成為了高線盤螺生產工作中的重中之重。

宣鋼高速線材產線于2008 年投產，設計規模為年產60 萬噸卷材，主要承擔公司Φ8.0mm、Φ10 mm、Φ12 mm 等規格盤螺的生產任務。宣鋼高線主要生產工藝流程如圖1所示。

圖1 高速線材工藝流程圖

2 生產過程控制與優化

從實際生產管控出發，通過連續取樣加密檢測，發現搭接點處試樣約40%檢測結果顯示其AGT小于9.0%，不符合新標準要求，因此需優化生產過程控制，提高盤螺綜合性能特別是AGT指標。

影響盤螺性能的因素除了主要的屈服強度、最大力總伸長率、化學成分等，還存在其它影響因素。研究表明，可以通過提高螺紋線材中V 的下限含量并嚴格執行窄成份控制，同時優化軋后冷卻工藝等手段得到理想的金相組織，保障盤螺性能均勻，特別是最大力伸長率≥9.0，滿足產品標準要求[2]。

2.1 化學成分優化

化學成分是滿足性能要求的基礎條件。鋼中P、S 含量會影響到盤螺的力學性能，特別是AGT 指標，尤其是較高的P 含量會提高盤螺的冷脆性、降低塑性，因此要大幅降低鋼中P、S含量；鋼中C含量的增加可以使奧氏體更趨于穩定，降低相變溫度，易析出貝氏體，但過高的碳含量也會降低盤螺的塑性指標，因此在保證性能的前提下，盡可能將C 含量控制在中限，可有效控制盤螺性能，穩定AGT值[3]；少量的V 可使晶粒細化、提高盤螺的韌性，因此將盤螺中V 的下限含量提高，有利于穩定AGT值。

依據上述原理，結合生產實踐，調整并優化各元素成分。螺紋鋼調整前后化學成分對比如表1所示。

表1 螺紋鋼調整前后化學成分對比

2.2 軋后冷卻工藝的優化

由于盤螺規格小，在同樣自然條件下冷卻，其冷卻速度較快，極易產生貝氏體組織。從金相分析的結果看，凡出現屈服不明顯、AGT 偏低等試樣，其組織中或多或少含有貝氏體組織，而貝氏體屬于冷奧氏體（500℃-Ms）轉變產物，在吐絲溫度較高或冷卻速度較快時極易產生。因此優化軋制過程，控制相變后的組織和性能，可提高盤螺綜合性能進而提高搭接點處AGT。

通過與承鋼、敬業等鋼廠工藝對標，提出工藝優化法案。首先優化并嚴格控制進精軋溫度；其次結合精軋后水箱冷卻能力，降低盤條吐絲溫度；最后制定合理的風機、保溫罩控制工藝，確保盤條最佳冷卻速度。

2.2.1 控制進精軋溫度

預精軋水箱的主要作用是對軋件進行冷卻，防止精軋過程溫度過高使奧氏體晶粒快速長大，根據實際控制經驗，精軋入口溫度控制在920～950℃時，塑性較好。此時終軋溫度不大于1100℃，為后續控制冷卻提供良好條件。

2.2.2 優化吐絲溫度

高速線材的吐絲溫度主要通過軋后冷卻水箱來控制，其高低直接影響著線材的力學性能。吐絲溫度過高，相變前奧氏體晶粒快速長大，不利于后續散卷冷卻時的晶粒細化；吐絲溫度過低，對吐絲前水箱冷卻強度提出更高要求，堆鋼事故率大幅提高，不利于生產過程的穩定。因此，統籌考慮高速線材在吐絲前的水冷強度、吐絲溫度、吐絲后冷卻強度，打造最佳組合，對高速線材的控制冷卻具有重要意義[4]。通過大量數據積累，結合精軋后水箱冷卻能力，對吐絲溫度調整如表2所示。

2.2.3 調整風機風量，控制風冷速度

（1）風冷風機風量調控。線材的軋后二次冷卻，即風冷，需考慮搭接點與非搭接點的冷卻速度差異問題，對此，通過現場測量，將風機佳靈裝置夾角調整至27°后，可確保搭接點與非搭接點線材的冷卻速度一致。風冷風機調控情況如表3所示。

表3 風冷風機風量調控情況

（2）開展多種方案實驗。通過與承鋼對標，多次組織工藝調整試驗，發現調整輥道速度、風機風量、降低軋后二次冷卻速率，可有效改善最大力總伸長率AGT值，不同吐絲溫度和風機風量對應AGT結果如表4 所示。同時實驗期間，測得不同風冷速度連續冷卻轉變點溫度及鐵素體組織的比例如表5所示。另外成品風冷后，根據軋制規格，確定相應保溫罩工藝，以滿足盤條緩冷保溫、釋放應力的作用，進而改善產品延展性，提高盤螺AGT。保溫罩工藝制定如下：Φ8.0mm 螺紋，關閉9～14 號保溫罩，其余開；Φ10.0mm 螺紋，關閉11～14 號保溫罩，其余開。

表4 不同吐絲溫度和風機風量對應AGT

表5 不同風冷速度連續冷卻轉變點溫度及組織鐵素體的比例

3 實施效果

化學成分及軋制工藝優化措施實施以來，發現新的控制難點在于水冷系統問題制約著吐絲溫度的控制。通過更換水冷系統故障電磁閥、問題調整節門等部件，定期疏通供水管路和水冷導槽，穩定了水冷裝置保障能力；另外通過優化水冷系統水壓和水溫、調整軋制速度等一系列管控措施的實施，確保了關鍵工藝吐絲溫度處于受控范圍。在水冷工藝符合調整標準后，作業區實施了多種方案的風冷工藝調整，目前盤螺搭接處和非搭接處的綜合性能特別是AGT 均有明顯改善，運行以來，未發生一起因AGT不和而待判降級。

優化措施實施前，外部市場反饋盤螺異議4起，公司內部因盤螺AGT 不和待判降級14 批次；實施后，盤螺通條AGT 整體提升16%～19%，最大力總伸長率AGT 短期西格瑪水平由原來的2.65 提高到3.08。金相組織檢驗結果如見圖2 所示，由圖2（a）可以看出，其顯微組織為P+F，其中P 約占35%；由圖2（b）可以看出，其晶粒度為8.5級。

圖2 顯微組織檢驗情況

4 結語

通過對宣鋼高線盤螺產品出現的AGT 不穩定的問題的分析，圍繞著提高盤螺產品的AGT 指標，本文從化學成分及軋制后控冷工藝等方面提出優化改進措施。措施實施以來，有效的改善了盤螺的AGT 指標，滿足市場及客戶需求。同時通過生產實踐獲得下述結論：

（1）進精軋溫度控制920℃～950℃，有效防止進精軋溫度過高、導致奧氏體晶粒過分長大。

（2）吐絲溫度是控制相變開始溫度的關鍵參數，適當降低Φ8.0mm、Φ10.0mm 螺紋吐絲溫度，提高鐵素體、珠光體相變的形核率和驅動能，促進過冷奧氏體向鐵素體、珠光體的轉變。

（3）通過調整風機佳靈裝置夾角，可以增大搭接點處風量、減小非搭接點風量，確保了散卷搭接點和非搭接點等速冷卻。對于想要得到理想組織的盤螺來說，協同控制吐絲前的水冷強度、吐絲溫度、吐絲后冷卻強度，打造最佳組合，才能獲得最優的綜合力學性能。