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1、三安$8mm盘螺轧制工艺的制定及优化摘要：三安钢铁有限公司轧钢厂高速线材生产线针对盘螺 HRB400E力学性能偏低的情况，通过控制轧制和控制冷却参数，优 化轧制工艺，解决了盘螺屈服强度偏低的问题，且通过对盘条通条性 能进行优化，产品质量有显著的提高。在原料成分下限较低、设备装 备水平不占优势的情况下，使盘螺的力学性能达到国家标准，产品的 屈服强度得到进一步稳定。关键词：盘螺轧制工艺优化1前言中华人民共和国住房和城乡建设部颁布的混凝土结构设计规范 GB50010-2010混凝土结构设计规范于2011年7月1日开始正 式执行。GB50010规定：混凝土结构设计中不再设计使用HPB235 线材。纵向
2、受力普通的钢筋和箍筋中可以使用HPB300线材：混凝土 结构设计中HRB335螺纹钢只可以在纵向受力普通的钢筋和箍筋中 使用，不能作为梁、柱纵向受力钢筋使用。IV级、V级盘螺产品将 迅速在设计中得到广泛应用。建筑用钢材将逐步向高强度过渡。为应 对国家设计规范和市场变化，需开发系列盘螺产品。2工艺制定及优化2.1工艺制定的方向提高并稳定盘螺的性能有两种途径：一是提高钢坯成分，加钒； 二是不加钒，通过精确控轧控冷，调整轧钢工艺。现在钢铁市场的竞 争必须建立在低成本的基础之上。因此调整轧钢工艺，通过优化控轧 控冷工艺来稳定和提高高速线材生产线盘螺质量成为当前解决问题 的关键。随着市场需求的变化和三安
3、钢铁产品结构的调整，在三安钢铁有 限公司轧钢厂高速线材生产线生产盘螺已势在必行，于2011年进行 了盘螺试生产。在试生产过程中盘螺的屈服强度极不稳定，HRB400E 的屈服强度最高为490MPa，而最低为395MPa，最低值低于了国家 标准要求，在其后对全线设备进行了处理后，组织了一次批量生产， 但性能还是不稳定。为此我们对影响产品力学性能的原因进行了分析 并对相应的控轧控冷参数进行了修改和调整。2.2 HRB400盘螺力学性能问题分析三安钢铁有限公司轧钢厂高速线材生产线全轧线共有26架轧 机，加热炉为蓄热式步进梁式，轧机布置为：粗轧6架、中轧6架、 预精轧4架及精轧机10架（图1），其生产工
4、艺流程为：加热炉加热- 粗轧-1#飞剪-中轧-2#飞剪-预精轧-1#水箱-3 #飞剪-精轧 -2#4#水箱-夹送辊-吐丝机-斯太尔摩风冷线。控制轧制工艺 主要是通过控制轧制工艺参数，如加热温度、变形速度与应变速率、 终轧温度等。在经过奥氏体向铁素体和珠光体的相变后，形成细化的 铁素体品粒和较细小的珠光体球团，从而达到提高钢的强度、韧性和 焊接性能的目的。控制冷却是为了细化铁素体品粒，减小珠光体片层 间距，阻止碳化物在高温下析出，以提高析出强化效果。2.2.1存在问题在试轧8 mm HRB400E盘螺的过程发现不足之处：盘螺成品 性能合格率较低，成品性能不达国标，判废及改判率高；盘螺屈服点 不明
5、显，Rp0.2较低；精轧机设备负荷大，精轧电流101%左右，精 轧机各架辊箱所受的长时间负载以及瞬间冲击加大，精轧机辊箱、锥 箱故障增多；屈服强度和抗拉强度波动较大，成品通条性不均匀，头、 中、尾和搭接处与非搭接处成品性能差距大。2.2.2对以上问题的分析造成问题的主要原因有以下三点：盘螺轧制工艺存在进精轧机温 度偏高，使用的水冷器结构简单，水冷导槽呈密闭状，穿水冷却的能 力不足；在保证成品性能情况下，轧制速度过快，导致精轧机负荷过 大（精轧机电流开轧时最大达到101%）；盘卷在辊道上运行时由于线 材两侧重叠搭接，搭接点不能错开，搭接处温度偏高，造成盘卷的通 条冷却速度的不均匀。2.3改进措施
6、控制好加热温度，保证开轧温度。加热温度和开轧温度直接影 响原始奥氏体品粒大小，也影响粗中轧、预精轧及精轧道次之间奥氏 体再结品程度及其晶粒大小。因此对加热炉炉温控制进行了优化。 为了保证燃料燃烧充分，提高燃烧效率，重新制定了空燃比。正常过 钢时，加热段空气过剩系数为11. 1,均热段空气过剩系数为1。 残氧量控制在1. 5%。修订加热炉各段温度控制范围：加热段炉 温980-1000C，均热段炉温1000-1030C。开轧温度由1000-1020C 降为 980-1000C。改造穿水器。精轧机由于轧速快，轧件通过精轧机变形热大于 轧件散热，属于升温轧制。在实际生产过程中，1#水箱水冷的冷却能 力
7、有限，影响成品性能的提高。要获得更高的成品性能，必须降低进 精轧温度。为此，对1#水箱进行改造。使用棒材026内孔的穿水器 （图3）代替高线预精轧后穿水器（图2），采用改进后的水冷器，水 量设置可以提高较多，加强高线预精轧后穿水冷却的能力。表3为使 用改造后穿水器后批量生产成品性能的情况。精轧机改由25#出成品。采用精轧机末架26#出成品时，成品 性能都能达到要求，但精轧机电机负载过大，电流大，对设备造成损 伤。而采用从24#出成品，25#、26#两架轧机空过时，精轧机电机负 载较轻，但无形中降低了线材轧机的生产能力。第24#出口速度仅为 50m/s，试用阶段，班产量一直徘徊在600t之内。设
8、计一套精轧机25#出盘螺8 mm线材的孔型系统，满足生产 所需是十分必要的。通过对各道次孔型和导卫的重新设计，满足正常 生产的要求且解决了精轧机电机负载过高这一问题。经过剖析6.5mm线材的孔型系统，进行合理的工艺参数选择，设备强度(主 要是点击功率)校验。原来第8架轧制盘螺8mm线材时电机负荷 较轻。现在通过加大入口坯料，为第9架轧制盘螺8 mm线材，正 是充分挖掘设备潜力。25#出口速度达到了 70m/s，由于轧速提高， 轧件在相对高速情况下变形，线材表面质量有所提高。又由于末架轧 速提高，使夹送辊、吐丝机的速度相应提高，接近了设计速度的中间 值，对设备运行有利。投产后班产量就达到了 90
9、0t，取得明显的经济 效益。通过生产实践证明，设备性能满足生产要求，实测工艺参数与 设计基本吻合，该孔型系统的设计方法正确，工艺参数选择基本合理。对风冷线的改造。采取的措施主要有：将高速线材生产线风 冷线上的12台冷却风机改造为变频风机，吨钢电耗由174 kwh/t降低 到159kwh/t。通过调整风机开启的台数、风量，以及辊道输送速度， 控制变相时的冷却曲线，达到控制成品的金相组织，保证产品力学性 能；生产过程中不同季节开启不同风机，保证冷床两侧风量大，中 间风量小。盘螺因两侧搭接在一起，热量多，两侧风量大有利于带走 热量。在冷床上的6个跌落段，调节跌落段前后辊道速度。跌落段位 置在风机的交
10、接位置。冷床前段设置三个连续分段，后段设置三个连 续分段。前三个连续的跌落段高度相等(100150mm)，后三个连续的 跌落段高度相等(200250mm)，此高度既能保证盘螺头部不会产生倾 翻，又能保证一定的高度差。调节每个跌落段前后的辊道速度，在前 后辊道速度不一致和跌落段的高度差的作用下，可以让盘螺的搭接点 产生相对的位移，从而均匀的冷却，提高盘螺的通条性能；在风冷 辊道上增加几组侧边辊，使盘卷在辊道上运行时搭接点能够错开； 在风冷线上的1-3#风机处增加喷雾模式，解决盘卷头部性能偏低。3优化并确定轧制工艺对盘螺成品性能、通条性能探究及攻关，采用轧前穿水，控制水 箱开度，轧后风冷、风冷头部
11、喷雾等方式综合控制轧制，通过大量试 验摸索制定较为适宜的稳定的工艺方案。如表1、2所示：4取得效果工艺优化前，盘螺性能较低且不稳定，优化后性能较高且稳定， 8mm HRB400E盘螺的力学通条性能比较见表3。表3中的数据为工 艺调整前后随机抽出的批号的性能对比，从表中可以计算出，工艺调 整后中8. 0mmHRB400E盘螺的屈服强度由平均411MPa提高到 437.5MPa；抗拉强度由633MPa降到622MPa、延伸率由26.2%提高 到30. 6%。从几组数据看，工艺调整后，抗拉强度变化不明显，但 屈服强度和延伸率变化较大。优化前后的拉伸曲线如图4、图5所示。5结语通过严格控制和调整三安钢铁有限公司轧钢厂高速线材生产线开轧、精轧入口温度和提高水冷、风冷速度等控制轧制和控制冷却参 数，使机架间再结晶程度得到了有效控制，使终轧后的控冷工艺进一 步得到优化，有力地保证了相变产物的组织与形态，产品综合性能得 到稳定和提高，有效地降低钢坯的合金元素使用量。解决了生产该产 品抗拉强度与屈服强度几乎成反比的问题，在技术上有了更深的认 识。参考文献1温东，提高HRB400盘螺力学性能的轧制工艺优化J，河 北冶金，2012年3期2张志斌，斯泰尔摩凤冷线的改进J，山西科技，2012年2期3练吕，李力，提高HRB400盘螺力学性能的轧制工艺优化J， 水钢科技，2013年124期
