14 低成本细晶粒热轧盘条钢筋HRBF400E的开发

R/R0P0.2
≥1.25 1.34~1.58 1.44 ---1.33~1.54 1.41 ----
R0P0.2/Rel
≤1.30 1.06~1.21 1.12 ---1.08~1.23 1.13 ----
Agt，%
≥9 12.0~17.3 15.0 6.0 13.6 13.7~20.0 13.1~18.0 15.7 6.7 12.3 14.2~21.0
以上规格按GB1499.2要求分别按炉进行了弯曲和反向弯曲工艺性能试验，同时随机抽样进行了部分焊接性能试验，结果均合格。
图2 HRBF400E金相组织（100×）
图3 宏观金相试样
6、分析讨论

盘条钢筋无明显屈服平台。这是由于在轧制过程精轧机集体 传动，轧件采用微张力控制，热状态下张力引起的形变量超 过屈服变形量，轧后水冷和风冷速度快，没有足够的时间完 成静态回复和再结晶软化过程，加之盘条拉伸前需进行仔细 矫直，内圈受拉外圈受压存在加工硬化，致使屈服平台消失 或不明显3]。为促进轧件静态回复和软化，凌钢在斯太尔摩 风冷线控冷时创新性地采用了“风冷+保温”的联合型冷却 工艺，拉伸试验时虽无屈服平台但确有明显拐点，弹性和屈 服阶段曲线过度变陡，引伸计采集Rp0.2数值稳定，减少了
图1 细晶钢实际温度趋势曲线
5、 产品实物情况

2014年8~10月凌钢按细晶粒工艺生产φ8mm和φ10mm热轧盘 条钢筋合计约5.76万吨，力学性能全部达到GB1499.2细晶粒热 轧钢筋和抗震结构用钢要求，具体产品性能见表2， 金相组织 （主要为铁素体+珠光体，无有害组织，晶粒度均在11.0级以上， 完全满足细晶粒热轧钢筋标准）见图2，从横断面宏观金相试样 （见图3）看，基圆外围未见整圈的连续回火组织，经边缘和中 心部位维氏硬度检验，两者差均在15Hv以内，符合GB1499.2标 准中不得有影响使用性能的其它组织存在之规定。



4.2、典型成分设计 4.3、轧钢工艺设计
4.1、设计原理

根据热轧过程中奥氏体再结晶状态，控制轧制分三种类型： 奥氏体再结晶区控制轧制（轧制温度＞950℃）、奥氏体未 再结晶区控制轧制（轧制温度950℃~ Ar3）、奥氏体和铁 素体两相区控制轧制（轧制温度Ar3~ Ar1）。控轧控冷 （TMCP）工艺是指在稳定奥氏体区域（＞Ar3）或亚稳定 区域（Ar3~Ar1）内进行轧制，然后控制冷却，具有形变 强化和相变强化的综合作用，降低成本的同时即能提高钢 材的强度，又能改善韧性和塑性，而且产品的抗震性能和 焊接性能良好2]。
0.027 — —
4.3、轧钢工艺设计

为满足细晶粒热轧盘条钢筋的高强度及抗震性能要求， 凌钢HRB400E盘条采用了低温加热控制奥氏体原始晶粒度、 粗中轧低温轧制细晶强化、精轧形变诱导相变细晶强化等 技术，使钢筋得到了整体强化，不但没有“穿水冷却”那 种明显的内外温度、组织和性能不均，而且减少了“穿水 冷却”遇到的“时效”和“焊接”问题，防锈蚀能力也得 到了保证。
≤0.25
≤1.60
≤0.80
≤0.045
≤0.045
----
凌钢 国内某厂 凌钢
微合金 普通 细晶粒
HRB400E HRB400 HRBF400E
0.22 0.23 0.23
1.27 1.30 1.10
0.25 0.40 0.35
0.025 0.023 0.026
0.024 0.020 0.022

综合考虑确定加热制度如下：加热原料断面160*160mm2 和150*150mm2两种,加热炉炉膛温度均热段900~960℃，加热段 900~950℃，预热段850~900℃，炉膛保持微正压，钢坯在炉内 停留时间100~150分钟。参考相近钢种CCT曲线，结合产品标准 的金相组织和性能要求，确定控轧控冷工艺制度如下：开轧温 度870~930℃，预水冷出口温度740±20℃，吐丝温度800±20℃； 斯太尔摩风冷线工艺为投用1~5#风机（转速＋80%），风冷辊 道主速度φ10mm0.42m/s、φ8mm0.45m/s，11~18#保温罩关闭 （其余均开启），“佳灵”装置开口度20%。凌钢工矿条件下 生产细晶钢HRBF400E时轧机及风冷线处各结点线材实际温度 趋势曲线见图1。
3、细晶粒热轧钢筋技术要求

钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋（GB1499.2-2007） 标准中定义：细晶粒热轧钢筋即在热轧过程中，通过控轧 和控冷工艺形成的细晶粒钢筋，其金相组织主要是铁素体 加珠光体，不得有影响使用性能的其它组织（如回火马氏 体）存在，晶粒度不低于9级。
4、工艺设计
4.1、设计原理
Rm，MPa
≥540 595~715 641 101 621 590~695 590~690 644 104 628 590~685
A，%
≥16 27~34 31 15 28 30~36 28~35 31 15 29 30~37
Agt，%
≥7.5 12.0~17.3 15.0 7.5 13.6 13.7~20.0 13.1~18.0 15.7 8.2 12.3 14.2~21.0
曲线不好导致的抗拉较高但屈服低现象。采用“风冷+保温” 联合型冷却工艺前后曲线变化见图4和图5。
图4 联合型冷却工艺采用前
图5 联合型冷却工艺采用后
7、结论

凌钢工况条件下，预水冷出口温度740±20℃，吐丝温度 800±20℃，风机转速80%以及风冷辊道冷却等工艺设计合理， 装备满足工艺要求，采用多种强化方式并举的HRB400E产品实 物质量符合细晶钢热轧钢筋标准要求。
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2、凌钢生产细晶盘条的工艺装备


步进梁蓄热式加热炉1座 高压水除鳞装置1套 顺列式平立交替6-8布置二辊短应力线粗中轧机14架;单独 传动平立交替布置预精轧机4架;设计最大终轧速度90m/s集 体传动45°顶交碳化钨辊环精轧机10架 飞剪3座 精轧前预水冷装置1套，精轧后穿水冷装置4套 吐丝机、斯太尔摩散卷风冷运输线、P&F运输线以及卧式 自动打包机、在线温度检测、测径仪等装置。
表2 产品性能情况
力学性能 规格 项目 抗震要求
RP0.2，Mpa
GB1499.2 实物范围 平均值 Φ8mm 富裕量 特征值 时效1周后 实物范围 平均值 Φ10mm 富裕量 特征值 时效1周后 54 445 420~480 ≥≥400 425~485 447 47 441 420~480 430~490 454
4.2、典型成分

细晶粒工艺实施前后凌钢盘条钢筋典型化学成分见表1， 与实施前比取消了V微合金工艺，且Mn含量低，吨钢成本 降低达40元以上。

表1 钢筋典型化学成分
化学成分(成品)，wt% 厂家 工艺路线 牌号 C Mn Si S P V Ceq ≤0.5 4 0.44 0.45 0.44
GB1499.2—2007（最大值）
低成本细晶粒热轧盘条钢筋 HRBF400E的开发
凌源钢铁股份有限公司优特钢事业部 杜东福
1、研发背景 2、主要装备 3、细晶粒热轧钢筋技术要求 4、工艺设计 5、产品实物情况 6、分析讨论 7、结论
1、研发背景

市场形势 降成本需要 微合金化和轧后余热处理工艺优劣势对比 细晶理论及其应用技术、工艺优势