三安Φ8mm盘螺轧制工艺的制定及优化

三安Φ8mm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，形成细化的铁素体晶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晶粒，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Φ8 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

⑴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

响原始奥氏体晶粒大小，也影响粗中轧、预精轧及精轧道次之间奥氏体再结晶程度及其晶粒大小。因此对加热炉炉温控制进行了优化。①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1～1．1，均热段空气过剩系数为1。残氧量控制在1．5％。②修订加热炉各段温度控制范围：加热段炉温980-1000~C，均热段炉温1000-1030~C。③开轧温度由1000-1020~C 降为980-1000~C。

⑵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Ф26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。

⑶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。

设计一套精轧机25#出盘螺Φ8 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Φ6.5mm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Φ8mm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Φ8 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900t，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。

⑷对风冷线的改造。采取的措施主要有：①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；②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(l00～150mm)，后三个连续的跌落段高度相等(200~250mm)，此高度既能保证盘螺头部不会产生倾