帶肋鋼筋生產方法

2023-07-09 23:11:46 4

專利名稱：：帶肋鋼筋生產方法
技術領域：
：本發明屬於軋鋼領域，涉及鋼筋的軋制。
背景技術：
：隨著建築行業的發展，大規模基礎設施和城鎮化建設需要大量的建築鋼筋，特別是帶肋鋼筋，故帶肋鋼筋的應用量越來越大，在我國，2004年其帶肋鋼筋消費量已超過7000萬噸。在這種情況下，提高鋼筋產品的性能和使用效率、降低生產成本，是鋼鐵工作者所面臨的嚴峻而又艱巨的任務，也是大家所關注的重大課題。在現有技術中，提高鋼筋的性能(提高強度等級)的方法主要包括以下幾種(1)微合金化，即向鋼中添加合金元素，最常用的合金元素主要有V、Nb、Ti等，通過合金元素的固溶強化、析出強化和控制晶粒長大的作用來達到提高強度的目的。其中最為典型的鋼種為20MnSiV,該鋼種是在20MnSi的基礎上添加0.04~0.09。/。V元素，從而使其強度從335Mpa(II級)提高到435Mpa(in級)，但由於V的加入使得鋼筋的成本升高。(2)餘熱淬火，即採用高溫軋制，軋後穿水冷卻，自回火，組織為回火馬氏體。該方法生產的鋼筋強度雖高，但強屈比低，焊接性能差，不能採用焊接工藝連接，更不適用高速線材生產線軋機生產盤條。U)晶粒細化，對於通過細化晶粒來提高材料的性能，已經得到普遍的認可，並且被認為是最為經濟有效的強韌化手段。獲得最終的超細晶組織的方法很多，如在奧氏體再結晶區變形，通過奧氏體反覆再結晶細化奧氏體晶粒，然後再通過相變得到細小的鐵素體和第二相組織。或者通過應變誘導相變，細化晶粒。澳大利亞專利9419292.9用0.21C-0.99Mn-0.29Si生產出屈服強度500Mpa，抗拉強度505Mpa的板帶，但由於屈強比太高，達O.99,因此無法在工業生產中應用，缺乏實用性，且其主要針對板帶，對於鋼筋的生產，由於其變形條件與板帶差別很大，板帶在軋制過程中所受的剪切應力非常大，而對於鋼筋的生產，所受的是多向應力，局部受力相對較小，因此不易細化鐵素體晶粒。本發明的目的在於在節約資源和現有的生產條件下，能夠顯著提高帶肋鋼筋性能的、提高強度等級和使用效率的帶肋鋼筋生產方法。基於上述目的，本發明針對設計速度在50m/s以上的高速線材生產線，利用形變誘導鐵素體相變機制，生產細晶粒、超細晶粒帶肋鋼筋，使其獲得較高的強度和良好的塑韋刃性。要實現形變誘導鐵素體相變機制，需要滿足以下條件l.能實現臨界奧氏體區控軋；2.能實現全流程在線控溫軋制。為此，本發明採用了如下技術方案。本發明所述的帶肋鋼筋生產方法是在附圖1所示的帶肋鋼筋生產裝置上進行連續軋制的方法，該帶肋鋼筋裝置包含上料臺、加熱爐、粗軋機組、中軋機組、預精軋機組、精軋機組、減定徑機組、夾送輥、吐絲機組、斯泰爾摩風冷線、集巻筒和打包機，並通過被軋工件的運行輥道，將上述機組及裝備依次連接在一條生產線上。從預精軋機組至吐絲機組，其機組之間均設有穿水冷卻裝置，且穿水冷卻裝置上設有自動化閉環溫度控制系統，以便控制被軋被軋鋼坯的冷卻速度。該生產方法的工藝流程包括加熱、粗軋、中軋、預精軋、精軋、減定徑、吐絲、冷卻、集巻和打包。即經加熱之後的鋼坯，從加熱爐推出後，隨即依次進入粗軋機組進行粗軋、中軋機組進行中軋、預精軋機組進行預精軋、精軋機組進行精軋、減定徑機組進行減定徑、吐絲機組進行最終成型軋制，經斯泰爾摩風冷線空冷後，再進入集巻筒巻曲和打包機打包，連續地完成整個生產過程。本發明所述的帶肋鋼筋生產方法，其關鍵是要在上述工藝過程中，控制各個工藝參數，以便在臨界奧氏體區實施控軋和軋後控冷，實現形變誘導鐵素體相變，最終達到細化鐵素體-珠光體晶粒，既提高帶肋鋼筋的強度，又保持良好的塑韌性。現將各個工藝過程陳述如下(1)鋼坯加熱鋼坯經上料臺進入加熱爐中進行加熱，加熱溫度為900~1050°C，在此加熱溫度下，其奧氏體在豐支短時間內實現了均勻化，奧氏體晶粒也未粗化，氧化燒損少，節省能源，成本大大降低。傳統鋼筋生產的加熱溫度為1000~U0(TC,能耗大，奧氏體組織粗大。本發明在鋼種的化學成分範圍內，降低合金元素含量，使奧氏體均勻化曲線左移，有利於降低加熱溫度、縮短均熱時間，減輕奧氏體粗大化傾向。此外，較低的加熱溫度，有利於後續溫度控制，減輕後續控溫壓力。(2)粗軋經加熱爐加熱之後的鋼坯，從加熱爐推出後，隨即進入粗軋機組進行粗軋，粗軋溫度控制在840100(TC。採用低溫軋制，使工件未再結晶區變形，得到較細小的奧氏體晶粒尺寸，對奧氏體而言，因溫度較低，較細小的奧氏體晶粒長大較為緩慢，得到的較為細小的奧氏體組織在隨後的控制冷卻過程中更容易得到更細小的鐵素體晶粒。(3)中軋和預精軋經粗軋後的坯料緊隨其後，先後進入中軋機組和預精軋機組，進行中軋和預精軋，其中軋軋制溫度為初軋後坯料的自身溫度。即中軋機組溫度不加控制，以正常溫度為宜；預精軋機溫度也不額外控制，以正常軋制溫升為準；一般從粗軋到中軋為降溫軋制過程，表面溫度有所降低，約為40~60°C;鋼坯心部溫度變化不大，預精軋溫度也不額外控制，以正常軋制溫升為準,預精軋過程一般溫升為20~80°C。(4)精軋精軋在精軋機組中進行，經預精軋後的坯料穿過精軋機組前設置的穿水冷卻裝置後進入精軋機組進行精軋，坯料於精軋機組入口溫度控制在750~900°C，該溫度通過穿水冷卻裝置予以控制，而穿水冷卻裝置上具有自動化閉環溫度控制系統，溫度控制精度士10。C。在精軋過程中控溫的目的是軋制過程在臨界奧氏體區進行，如碳素鋼材料，即在的Ae3和Ar3溫度區間進行軋制，採用單道次大變形或多道次累計變形，在變形過程中就會發生形變誘導鐵素體相變，在此溫度變形生成的鐵素體晶粒尺寸均勻細小，在隨後的變形和冷卻過程中進一步控制坯料的溫度，抑制鐵素體晶粒的長大，最終獲得均勻的鐵素體、珠光體細晶粒組織，獲取較高的材料綜合性能。在精軋過程中，精軋機組中機架之間的溫度不控制。(5)減定徑減定徑在減定徑機組中進行，經精軋後的坯料穿過減定徑機組前設置的穿水冷卻裝置後，進入減定徑機組進行減定徑，坯料進入減定徑機組的入口溫度為750-90(TC,控制該溫度的目的是抑制變形後的溫升，防止晶粒尺寸長大；該溫度通過穿水冷卻裝置予以控制，溫度控制精度士1(TC。(6)吐絲吐絲在吐絲機上進行，經減定徑後的坯料穿過吐絲機前設置的穿水冷卻裝置後，通過夾送輥，再進入吐絲機進行最終的帶助鋼筋成型軋制。軋材的出口溫度控制在600~880°C，此溫度的控制目的是抑制軋後鋼筋的溫升，防止晶粒尺寸長大。(7)冷卻經吐絲機吐絲的成型帶肋鋼筋，出吐絲機後，隨即進入斯泰爾摩風冷線進行冷卻，冷至200。C以下。成型帶肋鋼筋進入斯泰爾摩風冷線入口輥道速度為50100m/s,冷卻過程需控制冷卻速度，冷卻速度通過控制斯泰爾摩風冷線上的風機數量及風機開啟程度予以實施，風機數量控制在9~14個，風機開啟程度控制在90%~100%範圍，控制冷卻速度是為了經吐絲機吐絲的成型帶肋鋼筋的晶粒尺寸不再進行長大。(8)集巻和打包成型的帶助鋼筋經斯泰爾摩風冷線冷卻後，進入集巻筒進行巻曲成捆，隨即再進入打包機，對成巻成捆的帶助鋼筋進行打包，至此完成帶助鋼筋的整個生產工藝。採用本發明所述的帶肋鋼筋生產裝備及其生產方法所生產的帶肋鋼筋，其顯微組織為鐵素體+珠光體，均為細晶粒或超細晶粒，晶粒尺寸為2~5(■im,具有較高的強度和良好的塑韌性，如所生產普通碳素鋼帶肋鋼筋，其屈服強度在440MPa以上，抗拉強度在600MPa以上，延伸率在25%以上，冷彎、反彎性能完全滿足GB1499標準，且具有良好的塑韌性和焊接性能。與現有技術相比，本發明具有如下優點1.本發明所述的帶肋鋼筋生產裝備及其生產方法可顯著提高帶肋鋼筋的強度和塑韌性，，如所生產普通碳素鋼帶肋鋼筋，其屈服強度可提高到440MPa以上，抗拉強度提高到600MPa以上，延伸率在25°/。以上，冷彎、反彎性能完全滿足GB1499標準，且具有良好的塑韌性和焊接性能。2.由於可顯著提高帶肋鋼筋的強度和塑韌性，即提高了產品的潛在性能故可大大節約企業成本，提高企業的經濟效益。3.所生產的帶肋鋼筋不僅性能優異，而且性能穩定，組織均勻，具有節約資源和環保的優點，符合可持續發展戰略。現通過附圖對本發明作進一步說明附圖1為本發明帶肋鋼筋生產裝備的結構示意圖。從附圖l看出，本發明所述的帶肋鋼筋生產方法所利用的帶肋鋼筋生產裝置由上料臺1、加熱爐2、粗軋機組3、中軋機組5、預精軋機組6、穿水冷卻裝置7、精軋機組8、穿水冷卻裝置9、減定徑機組10、穿水冷卻裝置11、夾送輥12、吐絲機組13、斯泰爾摩風冷線14、集巻筒15、打包機16組成，並通過被軋工件的運行輥道4依次連接在一條生產線上。穿水冷卻裝置4、6、8上具有自動化閉環溫度控制系統，以便控制被軋工件的冷卻速度，從而進一步控制被軋工件的軋制溫度。穿水冷卻裝置4、6、8分別控制被軋工件進入精軋機組5、減定徑機組7、吐絲機組10的入口溫度。具體實施方式實施例採用本發明所述的帶肋鋼筋生產方法，生產了4批帶肋鋼筋，且分批進行。4批帶肋鋼筋鋼種的化學成份如表1所示。4個批號的鋼坯經加熱爐加熱，並從加熱爐推出後，隨即依次進入粗軋機組粗軋、中軋機組中軋、預精軋機組預精軋、精軋機組精軋、減定徑機組減定徑、吐絲機組完成最終成品軋制，隨後經斯泰爾摩風冷線空冷，再進入集巻筒巻曲和打包機打包，連續地完成整個生產過程。在上述軋制生產過程中，各工序步驟的有關參數如表2所示。生產過程完成後，從成品中取樣，分別進行力學性能檢驗和金相組織檢測，其結果列入表3中。為了對比，列舉了一爐在現有高速線材軋機生產線上所生產的普通碳素鋼帶肋鋼筋的有關工藝參數和力學性能，並將有關參數分別列入相關的表1、表2和表3中。通過對比，從表3的數據看出，採用本發明所述生產方法生產的帶肋鋼筋，不僅顯微組織的晶粒細小，且力學性能優異。表l實施例鋼坯的化學成份(wt%)tableseeoriginaldocumentpage10表3實施例帶肋鋼筋成品的力學性能和晶粒度tableseeoriginaldocumentpage11權利要求1.一種帶肋鋼筋生產方法，其特徵在於該生產方法是在帶肋鋼筋生產裝置上進行連續軋制的方法，即該生產方法的工藝流程包括加熱、粗軋、中軋、預精軋、精軋、減定徑、吐絲、冷卻、集卷和打包；即經加熱之後的鋼坯，從加熱爐推出後，隨即依次進入粗軋機組進行粗軋、中軋機組進行中軋、預精軋機組進行預精軋、精軋機組進行精軋、減定徑機組進行減定徑、吐絲機組進行最終成型軋制，經斯泰爾摩風冷線空冷後，再進入集捲筒捲曲和打包機打包，連續地完成整個生產過程，其中①鋼坯加熱溫度為900～1050℃，；②粗軋溫度控制在840～1000℃；③中軋和預精軋溫度不額外控制，中軋溫度為粗軋後坯料的自身溫度，預精軋溫度為中軋後坯料的自身溫度；④坯料在精軋機組入口的溫度控制在750～900℃；⑤坯料進入減定徑機組的入口溫度為750～900℃；⑥軋材在吐絲機的出口溫度控制在600～880℃；⑦軋材進入斯泰爾摩風冷線冷至200℃以下，軋材進入斯泰爾摩風冷線入口輥道速度為50～100m/s，通過控制斯泰爾摩風冷線上的風機數量及風機開啟程度控制冷卻速度，風機數量控制在9～14個，風機開啟程度控制在90％～100％範圍。2.根據權利要求1所述的帶肋鋼筋生產方法，其特徵在於通過各軋制機組前的穿水冷卻裝置及其自動化閉環溫度控制系統，分別控制坯料在精軋機組和減定徑機組的入口溫度，以及軋材在吐絲機的出口溫度。3.根據權利要求1、2所述的帶肋鋼筋生產方法，其特徵在於溫度控制精度為士1(TC。全文摘要本發明屬於軋鋼領域，涉及鋼筋的生產。本發明帶肋鋼筋生產方法是在帶肋鋼筋生產裝置上進行連續軋制的方法，其工藝過程包括加熱、粗軋、中軋、預精軋、精軋、減定徑、吐絲、冷卻、集卷和打包，其中，鋼坯加熱溫度為900～1050℃；粗軋溫度控制在840～1000℃；中軋和預精軋溫度不額外控制，中軋溫度為粗軋後坯料的自身溫度，預精軋溫度為中軋後坯料的自身溫度；坯料在精軋機組入口的溫度控制在750～900℃；坯料進入減定徑機組的入口溫度為750～900℃；軋材在吐絲機的出口溫度控制在600～880℃。本發明可實現形變誘導鐵素體相變機制，生產細晶粒、超細晶粒帶肋鋼筋，使其獲得較高的強度和良好的塑韌性。文檔編號B21B1/16GK101185938SQ20061011439公開日2008年5月28日申請日期2006年11月9日優先權日2006年11月9日發明者喬明亮,劉曉東,震張,張紅雁,楊忠民,王慧敏,王長生,肖立軍,車彥民,穎陳,陳立勇申請人:鋼鐵研究總院;山東石橫特鋼集團有限公司