热轧带肋钢筋(讲课)

热轧带肋钢筋

钢轧指挥部

轧钢工艺组：王庆贺一、概述

螺纹钢是热轧带肋钢筋的俗称。其牌号由HRB和牌号的屈服点最小值构成。H、R、B分别为热轧（Hotrolled）、带肋（Ribbed）、钢筋（Bars）三个词的英文首位字母。热轧带肋钢筋分为HRB335（老牌号为20MnSi）、HRB400（老牌号为20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi）、HRB500三个牌号。

主要用途：广泛用于房屋、桥梁、道路等土建工程建设。

主要产地：螺纹钢的生产厂家在我国主要分布在华北和东北，华北地区如首钢、唐钢、宣钢、承钢等，东北地区如西林、北台、抚钢等，这两个地区约占螺纹钢总产量50%以上。

二、热轧带肋钢筋新旧标准的比较

标准更新后，从新标准的字面表向上、钢筋的标识上和技术要求上都或多或少的变化，在使用过程中应加以注意，防止错误引用废止规范的和混淆新旧规范的差别而引起钢筋在订货和使用过程中带来的不必要的麻烦。

l.表象上的变化

1.1标准名称和适用范围的改变。

标准名称的字面理解，新标准适用范围扩大；普通热轧钢筋、细晶粒热轧钢筋(热轧后控轧和控冷工艺处理形成的细晶粒钢筋(注：晶粒度不粗于9级)，均适用此规范。同时对钢筋牌号进行了调整，见表.

同时还规定了有较高要求的抗震结构用钢筋在上表已有牌号后增加“E”，例如：HRBF335E等，在施工使用过程中，施工单位要详细查阅施工图纸，在订货和使用过程中要注意钢筋的牌号和标志，防止错用。

1.2根据规范对钢筋牌号的调整。

钢筋在包装、标志也有所变化，带肋钢筋除在表面轧上牌号标志外，可依次轧上经注册的厂名(或商标)和直径毫米数字。钢筋牌号以阿拉伯数字加上英文字母表示，见上表。厂名以汉语拼音字头表示；直径毫米以阿拉伯数字表示。与旧标准的规定有较大变动，在订货、验收货和使用过程中应引起注意。也就是今天看到的钢筋表面刻着“3”就是HRB335，旧时常说的“II、III级钢”的说法停止使用。

2.钢筋技术要求的更新

2.1新标准规定钢筋的外形尺寸、重量及允许偏差对旧标准进行了补充，增加了不带纵肋的月牙钢筋的规定，对此种钢筋的内径偏差稍有放宽，但重量偏差不得大于标准规定(公称直径6-12mm，不超过±7％；公称直径14～20mm,不超过±5％；公称直径22～50mm,不超过±4％)。在交货时长度允许偏差增加了“当要求最小长度时，其偏差为+50mm；当要求其最大长度时，其偏差为-50mm”。在钢筋表面质量的控制上尺度适当的放宽，从钢筋的力学性能规定了表面质量是否符合标注要求，规定更客观化。只要钢筋经过钢丝刷刷过的试样的重量、尺寸、截面积和拉伸性能不低于标准要求，锈皮、表面不平整或氧化铁皮不作为钢筋拒收

的理由，但带有以上规定以外表面缺陷的试验不符合拉伸性能和弯曲性能要求是，则认为缺陷是有害的。对钢筋的表面裂纹、结疤、折叠、凹凸等表面缺陷不做表面的具体评价。根据上述新标准的规定，在钢筋现场表面质量的检查过程中已提请施工同仁和个相关方注意进场表管质量验收的尺度。

2.2新标准在钢材技术要求方面做了较大调整，增加了“特征值”的概念(特征值在无限多次的检验中，与某一规定概率所对应的分位值)，并对钢筋性能特征值进行了调整，相关指标如下表所示：

新标准对钢筋的抗拉性能要求比就标准有所降低，钢筋的断后延伸率作了适当的提高，而最大力下的总延伸率作为考核该钢筋性能的主要指标，比原标准有较大幅度的提高。对于有较高要求的抗震结构使用的钢筋{HRB(F)XXXE}，除满足旧规范规定的屈强比

要求以外，增加了“最大力总伸长率Ag不小于9％”的规定。在钢筋材质单检查和复试报告是否合格时应注意这些项目的检查。

3.检验方法和规则的变化

新标准检验规则分成了特征值的检验和交货检验。

3.1特征值的检验适用于：a.供方对产品质量的控制检验|；b.需方提出要求，经供需双方协议一致的检验；

c.第三方产品认证及仲裁检验。一般属于供方出场前质量控制检验。

3.2施工现场的检验即交货检验新规范规定的检验批次比旧规范有所改变“钢筋应按批进行检查和验收，每一由同一牌号、同一炉罐号、同一规格的钢筋组成。每批重量通常不大于60t。超过60t的部分，每增加40t(或不足40t的余数)，增加一个拉伸试验试样和一个弯曲试样。”对于混合批的规定要求混合批的重量不大于60t的情况下，碳当量和锰含量在规范范围内可以按上述办法取样。

3.3重量偏差的测量，试样的规定有所改变，试样数量不少于5支，长度不小于500mm，长度精确到1mm，测量试验总重量精确度不大于总重量的1％。

3.4同时新标准在钢筋的工艺性能要求上增加了“疲劳性能、焊接性能、晶粒度”三项技术指标的要求。疲劳试验可以根据供需双方协商确定；晶粒度检验不应粗于9级，在供方能保证的情况下可不做晶粒度检验。弯曲性能新标准增加对“>40～50mm”的要求，弯心直径较“28～40mm”增加一个直径的倍数。比旧标注分得更细。反向弯曲试验方法上也有所改变为“先正弯900 ,再反弯200，弯曲角度均应在去载之前测量，钢筋弯曲部位表面不得产生裂纹”。以上的检验项目和方法在使用过成中应引起注意，防止在使用过程中引用标注的错误，而带来合格品与不合格品的混淆。

三、国内几条热轧钢筋生产线情况

1.马钢六十万吨连续式棒材车间

该条生产线的主要工艺技术及机械设备由POMINI 公司提供；电气及自动化控制系统由瑞典ABB公司提供。该生产线具有九十年代国际先进水平。年产量60万吨，于1998年10月初投产。

1.1工艺流程

经检查合格的连铸坯或连轧坯由上料台架经入炉辊道送入150t／h的粱底组合式步进加热炉内进行加热，加热后的钢坯由出钢机送人十八架平／立交替布置的轧机中进行连续轧制。十八架轧机分为粗、中、

精轧三个机组。在第六架和第十二架轧机后备设一台启停式飞剪进行切头、切尾和事故碎断。粗、中轧进行微张力轧制，中、精轧进行无张力活套轧制。生产Φ12-40mm螺纹钢时进行控制冷却轧制，其他规格和品种有辊道输出。轧件由倍尺飞剪进行最优化剪切后，经冷床输入辊道和制动裙板送入冷床冷却。3.5-12m 的短尺由倍尺飞剪后的短尺收集装置收集，保证上冷床的轧件均为倍尺。冷却后的棒材由冷定尺飞剪进行定尺剪切。定尺飞剪前预留了矫直机的位置，以便将来生产型钢时进行矫直加工。定尺捧材经检查台架检查、自动计数，由自动打捆机打捆(方钢和扁钢由简易堆垛装置堆垛后打捆)，然后称重、收集、挂牌、入库。

1.2 坯料与产品大钢

1.2.1坯料

坯辩采用本公司生产的连铸坯或连轧坯，规格为140mm×140mm×(12000-16000)mm和150mm×150mm×(12000-16000)mm二种。

1.2.2产品大纲

产品为热轧圆钢、螺纹钢、方钢和扁钢。

规格:圆钢ф12-ф60nml；螺纹钢ф12-ф50mm；方钢14mm×14mm-50mm×50mm ；扁钢6mm×35mm-25mm ×100mm，直条交货。产品精度要求达到DIN标准的1

／2。

钢种:碳素结构钢，优质碳素结构钢、低合金结构钢、铆螺钢、弹簧钢和轴承钢。

定尺长度:6-12(15)m。

该车间在设计和设备选型上考虑了今后生产相应规格型钢的可髓性。璜冒了在线矫直机和型钢堆垛装置的位置。

1.3工艺技术特点

1.3.1全连续轧制技术

全部十八架轧机分为粗、中、精轧三个机组，每机组各六槊轧机，轧机呈乎一立交替布置，交流变频电机单独传动。轧线采用计算机自动控制，实现无扭、微张力或无张力全连续轧制。终轧最大速度为18m／s。

1.3.2低温轧制技术

目前国内棒材轧机的开轧温度一般为

1050-1150℃。由于该套轧机强度高、主电机功率大，故可采取低温轧制(开轧温度为950℃)，这不仅大大降低了加热工序的能耗，而且改善了钢材的组织性能。

1.3.3高精度轧制技术

全部轧机均为无牌坊、短应力线、高刚度“红圈”轧机，1-1O#轧机间实现徽张力轧制，lO-18#轧机间采用立式可控活套，实现无张力轧制。并且实现了全线

无扭、微张力或无张力轧制，从而保证了产品的精度。

1.3.4切分轧制技术

该车间在轧制ф12mm、ф14mm、ф16mm螺纹钢时，采用切分轧制技术。三种规格均采用二切分，ф12mm 还可采用三切分。为此，精轧机组的第十四、十六架轧机采用平／立可转换轧机。在切分轧制时，将第十四、十六架轧机由立式转为水平。采用切分轧崩可减少轧机机架数目，降低能耗，提高产量。

1.3.5控制冷却技术

由成品轧机轧出的螺纹钢经过穿水冷却装置，进行高温淬火，使轧件表面形成马氏体，芯部仍为奥氏体。由于轧件芯部热量向外传递．使表面马氏体圆火，产生回火马氏体，芯部转变为细球光体组织，从而获得了高屈服强度和高延展性的组织结构。一般能使二缀钢菇的屈撮强度和延晨性达到三级钢筋的水平，同时可减少二次氧化铁皮的生囊量。

1.3.6最优化倍尺剪切技术

钢材进人冷床冷却前，通过热金属检测器和计算机对倍尺长度进行控制，由倍尺飞剪对其进行分段剪切，使进入冷床的钢材皆为定尺长度的倍数(一

般>60m)，提高了冷床利用率，并有利于提高定尺率。

1.3.7精整工序自动化

精整采用飞剪定尺剪切、自动计数、自动打捆(对方钢和扁钢先进行自动堆垛)，提高了生产效率。

2.唐钢全连续式棒材厂

由意大利达涅利公司引进了具有90年代先进水平的全连续式棒材生产线，其中精整设备除了冷剪、打包机为达涅利制造外，其余均为国内配套制造。电气及自动化控制系统由美国通用电气公司提供。

唐钢棒材厂年产量设计为60万t，主要产品规格：ф12～40mm带肋钢筋，ф14～50mm圆钢，直条供货。产品执行GB1499．2-2007标准。所轧钢种主要有：普碳钢、优质碳素结构钢、低合金钢。坯料使用165mm ×165mm×12m连铸方坯，单重2．5t，成品交货定尺为6～12m。

2.1加热炉为全梁步进式加热炉，产量为150t／h。步进周期为45s，燃料为煤气，该加热炉具有加热均匀、烧损少、生产灵活、易控制等优点。

粗轧机组为8架节能型紧凑式悬臂轧机，第1至第6架为ф685mm轧机，第7至第8架为ф510mm轧机。粗轧机组的特点如下：

(1)重量轻、能力大、结构紧凑、操作维护及换辊方便、密封性好、寿命长。

(2)采用平立交替布置，可实现连续微张无扭轧

制，利于减少生产事故。

(3)孔型系统为平箱-立箱-扁椭-圆-椭-圆-椭-圆，为共用孔型系统，以减少轧辊储备量，为组织生产提供方便。165mm×165mm连铸坯经粗轧机组轧成ф76mm圆钢进入中轧机组。

(4)轧辊轴承的径向负荷由油膜轴承承受，轴向负荷由轴向推力锥滚子轴承承受，承载能力大，轴的强度高，工作寿命长。

(5)当油膜轴承、止推轴承及轧辊轴等关键零部件发生故障时，可整体更换轧辊轴组件，缩短事故停产时间。

(6)7#和8#轧机带有一个三明治结构套件装置，可同时整体更换上、下辊环。另外，导卫装置、水冷管都在三明治组件上，可随辊环一起更换，因此可节省换辊时间，保证换辊质量。

2.2中、精轧机组各有6架卡盘式短应力轧机，平立交替布置。

(1) 由于采用了卡盘式机架和四拉杆机构，使得轧机结构紧凑、体积小、刚度高。

(2) 根据成品分组不同而采用不同的孔型系统。轧制ф12、ф14、ф16mm带肋钢筋时，采用了切分孔型系统，其中ф12螺纹钢采用先进的四线切分技术，

ф14、ф16mm采用了3线切分，以达到提高产量、降低成本的目的，其他品种采用椭一圆孔型系统，尽量采用共同孔型，使轧槽充分发挥其优越的共用性，且可缩短更换品种的时间。

(3)中、精轧6架卡盘式机架可以互换。

(4)对于ф12、ф14、ф16mm带肋钢筋，采用切分轧制技术;16#、18#、2O#轧机根据孔型进行平立布置形式的转换。在8#轧机后设有1#剪，14#轧机设有2#剪，20#出口后面设置3#剪，其中l#和2#剪为切头切尾及事故时碎断用，3#剪为倍尺剪。

2.3为了达到最佳的产品质量性能，棒材生产线采用了多项先进的技术以保证产品性能的稳定。

(1)采用低温轧制技术。钢坯开轧温度为950℃。采用低温轧制不仅使能耗降低，同时可改善钢材的组织性能。

(2)加热炉使用部分热送热装连铸坯．。在工艺布置上考虑了加热炉热装500℃左右的连铸坯问题。实现部分连铸坯热送、热装。与冷装炉相比，可节约燃料30％左右，提高成材率0.5％左右。

(3)长尺冷却技术。为适应高速、大坯重、长轧件轧制，以及提高钢材外形质量，采用飞剪将棒材剪切成长倍尺在冷床上冷却。步进式冷床长132m，宽12．5m。

它是目前我国同类生产厂中最大的冷床，在国际上也处于领先地位。因为棒材在刚进入冷床时温度较高，易变形。因此，在冷床入口端，齿条的排列较密，而出口端的齿条排列较稀。该冷床具有矫直功能，棒材在冷床横移的过程中可以通过白重得到矫直。

2.4生产工艺流程如下：165mm×165mm×12m连铸方坯- 称重-加热炉加热-粗轧机组-1#剪-中轧机组-2#剪-精轧机组-3#剪-冷床-冷剪-计数打捆-称重堆放。

3.南昌钢铁国产化连续棒材生产线

此条生产线由马鞍山钢铁设计研究院设计，于2000年4月破土动工，经整l0个月的建设安装，2001年2月18日热负荷试轧成功。

整个项目投资1.3亿元人民币，全部采用国产设备，设计能力4O万t／，年，采用150×150×9300mm 连铸坯，生产ф14-40mm光面圆钢、ф1O-4Omm螺纹钢。

主要轧机设备为18架平、立交替布置的高刚度轧机，其中16号、18号轧机为平立可转换轧机。设计最大成品速度18m／s。目前主要生产ф12 mm、ф14 mm、ф16 mm、ф20 mm、ф22 mm、ф25 mm、ф28mm、ф32mm螺纹与圆钢等规格。2004年已具备了年产钢材

9O～100万t以上的能力。

这条棒材生产线的主要特点：工艺先进，设备全

国产化，生产过程实现了四高一低，即高热装率、高作业率、高成材率、高产能、低消耗。

3.1工艺先进与设备国产化

1工艺先进

南钢棒材生产线采用了目前连轧棒材生产线先进的轧钢新技术，新工艺：连铸坯热送热装；加热炉以高、焦炉混合煤气为燃料；轧机全线平立交替布置，实现全线无扭，微张力及无张力轧制；小规格的螺纹采用切分轧制技术；提高钢材的定尺率及金属收得率的倍尺飞剪优化剪切技术及先进的电气自动化控制技术。主要设备布置在5 m平台上。由于一次资金投人的有限，预留了钢坯无头焊接新工艺及控制冷却，热轧钢筋淬火技术的位置。

3.1.2设备全国产化

一座以高、焦炉混合煤气为燃料的推钢式加热炉，主要轧线设备为18架平立交替布置高刚度轧机，分粗、中、精轧三组，粗、中轧之间以及中、精轧之间设切头、碎断飞剪。精轧机后布置有3号倍尺飞剪。粗、中轧机为闭口式牌坊轧机，精轧机为短应力线轧机，其中精轧16号、18号轧机为平立可转换轧机。轧制最大成品速度18 m／s。加热炉为本公司的建筑安装队伍安装；粗、中轧闭口轧机为首钢冶金设备制造有限公司

制造；精轧机为西安西航冶金设备有限公司制造；1号、2号、3号飞剪，所有轧机的减速箱为南京高精齿轮股份有限公司制造；冷床为西安冶金设备制造有限公司制造。

3.2国产化的背景

2000年以前国内新建的全连轧棒材生产线，大部分是从国外引进。由于技术的进步，引进的全连轧棒生产线逐步得到消化，南钢棒材是第二条国内设计制造的国产化全连轧棒材生产线。当时的国产化设备主要问题：设备加工精度达不到进口设备的要求，有些零部件的材料过不了关，影响设备的寿命和稳定性。尤其是关键设备，如3号飞剪及自动打捆机设备，不如引进设备；电控部分的自动化的准确性，稳定性，可靠性不如引进设备。

3.3运用连铸坯热送热装，提高热装率。

(1)连铸坯热送热装的不利因素：转炉连铸与棒材能力不配备，1台连铸机供坯不足，2台连铸机供坯能力过剩；转炉连铸坯的质量得不到保证，成分难以控制；转炉连铸坯2号连铸机为火焰切割，1号连铸机为大剪剪切，造成连铸坯头部剪切变形，影响推钢式加热炉装钢，出钢。

(2)连铸坯热送热装工艺现状：转炉连铸坯直接用

辊道输送至棒材原料跨，用转盘将钢坯旋转90度后，送人提升机辊道，由提升机提升至5 m平台热坯移钢台架上，钢坯经移钢台架移至人炉辊道，再由卷扬式装钢机从加热炉侧面顶人加热炉，平均热装温度在800 0C。

(3)2002年连铸坯的平均热送热装率达68.5％，2003年达75％，最高月份87％。热送热装提高了加热炉能力、降低了连铸坯的二次氧化，提高了成材率、缩短了加热时间。

(4)提高加热炉的加热能力：加热炉原设计能力为冷装生产能力100 t／h，热装生产能力120 t／h，现能力可高达150 t／h。已具备年产100万t的加热能力。

(5)减少烧损：由于实现连铸坯的热送热装，降低了加热炉的二次氧化烧损，现烧损率在0.8％～

1.1％，2003年烧损率为1.05％，烧损比冷装料降低0.5％左右。

(6)降低煤气消耗：连铸坯的热送热装，提高连铸坯的热送热装率及热送热装温度，可以降低加热炉的煤气消耗，目前南钢公司的吨钢焦炉煤气消耗冷装在70.5Nm3，热装55.3Nm3。比冷装料吨钢降低焦炉煤气15.2 Nm3。

(7)南钢棒材推钢式加热炉，通过理顺连铸坯的热

送热装解决了：①转炉连铸的生产能力与棒材生产能力的配备问题；②用大剪剪切的lOm长的高温(600℃～900℃)连铸坯在推钢式加热炉内运行中两头弯曲问题。加热炉的能力提高了30.8％，加热炉能耗降低了21.5％。

4.红河钢铁公司8O万t棒材生产线

红河钢铁公司8O万t棒材轧钢生产线为全连续式

小型轧钢生产线，产品主要为热轧螺纹钢筋和热轧直条圆钢，该车间的设计产量为8O万t／a，最高轧制速度为18m／s。该工程为北京首钢设计院总承包工程，2006年11月破土动工，2007年8月16日热负荷试车一次成功，提前l6天顺利投产。该车间全线设备全部国产化，工艺装备水平、生产自动化水平处于当今国内生产线最好水平和世界先进水平。

4.1主要工艺技术参数

原料：150×150mm ，坯长12m，坯重2065kg。

产品：фl2-40mm的热轧螺纹钢筋和ф14-40mm的热轧直条圆钢，定尺长度为6-12m。

钢种：普通碳素结构钢(Q195-Q275)、优质碳素结构钢(15-60)及低合金钢(20MnSi)等。

交货状态：成捆交货，捆径фl5O-ф500mm；长度：6-12 m；捆重：≤3 t。

年产量：8O万t／a。

最高终轧速度：18m／s。

车间设备总重：2860t，其中工艺设备23lOt，起重运输设备490t，液压润滑设备60t。

电气设备总容量20300 kW，直流主传动电机容量17800kW。

主厂房建筑面积：30400 m2，操作平台标高+5.0 m。

吨钢产品消耗：钢坯：1.042 t；燃料：1.19GJ；

电：115kWh；循环水：26.9 m ；新水：0.816 m ；

压缩空气：3Nm ；轧辊：0.3kg；

4.2工艺流程

1热送辊道-2热坯下料翻转冷床-3冷坯上料台架-4入炉辊道-5加热炉-6出炉辊道-7卡断剪-8粗轧机组-9 1#飞剪-10中轧机组-11 1#穿水冷却装置-12 2#飞剪-13精轧机组-14 2#穿水冷却装置-15 3#飞剪-16冷床上料系统-17冷床本体-18冷飞剪-19移钢台架-20短尺收集辊道-2l打捆机-22成品收集台架。

4.3工艺特点

(1)坯料采用热送热装工艺。轧线的上料系统通过热送辊道与连铸的出坯系统相连，平均人炉温度达到750℃以上，可节能40％以上。通过采用热送热装工艺，不但可以实现节能降耗、减少生产成本，还可以提高

加热炉产量，减少轧机故障，从而提高成材率。

(2)采用低温轧制技术。国内常规棒材生产线的开轧温度为1050-1150℃，本套机组采用了低温轧制技术，开轧温度约为950℃。设计中增加了轧机的强度和主电机容量，虽然低温轧制增加了轧制电耗，但加热炉的燃耗大大降低，综合节能约为20％，当低温轧制温度为950℃左右时可保证粗、中轧在950℃以下奥氏体非再结晶区对轧件进行大变形量轧制，以获得具有大量变形带的奥氏体未再结晶晶粒，相变后得到细小的铁素体晶粒，从而改善了钢材的组织结构性能。同时低温轧制可减少加热时氧化铁皮的生成量，提高成材率。

(3)采用双蓄热步进梁式炉，工业微机和PLC构成控制系统，具有生产操作灵活、钢坯加热均匀、氧化烧损少和节能等优点。同时减少了氮氧化物的生成，环境得到改善。加热炉内水管采用净环水冷却，在炉子支承梁上设置耐热垫块，将水冷管低温面与加热的钢坯相隔开，有效减少和消除水管处“黑印”。根据加热炉的不同温度段采取不同高度和材质的耐热合金垫块。

(4)电气系统采用两级自动化控制系统，从上料开始即对坯料进行全线自动跟踪，实现炉批号的自动化

管理。

(5)全线l8架轧机均为高刚度短应力线轧机，分为粗、中、精轧机组，采用平、立交替布置，实现全线无扭转轧制，轧机选型先进，应力线短，弹跳小。在精轧机组共设有6个自动活套，每个活套均配有光电扫描器，将信号送人计算机系统，调整轧制速度，实现无张力轧制，在粗轧机和中轧机上采用微张力轧制，从而有效保证产品的尺寸精度。

(6)对小规格螺纹钢筋(ф12-18mm)采用双切分、三切分轧制，并预留四切分能力，大大提高轧机生产率，减少轧制道次，降低轧辊消耗，节约能源，平衡轧机各规格产品产量，从而大大提高轧机生产效率。

(7)精轧机组前配有穿水冷却装置，实现控轧控冷工艺，精轧机组后配有穿水冷却装置，实现轧后余热淬火加芯热回火处理工艺，使轧件经穿水冷却装置后获得高屈服强度和高延展性的组织结构，从而为生产III级螺纹钢筋提供必要的技术保证。

(8)冷床上料采用单裙板多位制动，可提高制动效果，减少制动距离，同时有利于多切分轧制。冷床本体为步进齿条式，产品平直度好，冷却均匀，表面质量高。

(9)孔型系统设计采用椭圆一圆孔型系统，轧件变