三安Φ8 mm盤螺軋制工藝的制定及優(yōu)化

黃海平

摘 要：三安鋼鐵有限公司軋鋼廠高速線材生產線針對盤螺HRB400E力學性能偏低的情況，通過控制軋制和控制冷卻參數，優(yōu)化軋制工藝，解決了盤螺屈服強度偏低的問題，且通過對盤條通條性能進行優(yōu)化，產品質量有顯著的提高。在原料成分下限較低、設備裝備水平不占優(yōu)勢的情況下，使盤螺的力學性能達到國家標準，產品的屈服強度得到進一步穩(wěn)定。

關鍵詞：盤螺 軋制 工藝 優(yōu)化

中圖分類號：TG33 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（b）-0090-03

中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部頒布的混凝土結構設計規(guī)范GB50010—2010《混凝土結構設計規(guī)范》于2011年7月1日開始正式執(zhí)行。GB50010規(guī)定：混凝土結構設計中不再設計使用HPB235線材?？v向受力普通的鋼筋和箍筋中可以使用HPB300線材：混凝土結構設計中HRB335螺紋鋼只可以在縱向受力普通的鋼筋和箍筋中使用，不能作為梁、柱縱向受力鋼筋使用。IV級、V級盤螺產品將迅速在設計中得到廣泛應用。建筑用鋼材將逐步向高強度過渡。為應對國家設計規(guī)范和市場變化，需開發(fā)系列盤螺產品。

1 工藝制定及優(yōu)化

1.1 工藝制定的方向

提高并穩(wěn)定盤螺的性能有兩種途徑：一是提高鋼坯成分，加釩；二是不加釩，通過精確控軋控冷，調整軋鋼工藝?，F在鋼鐵市場的競爭必須建立在低成本的基礎之上。因此調整軋鋼工藝，通過優(yōu)化控軋控冷工藝來穩(wěn)定和提高高速線材生產線盤螺質量成為當前解決問題的關鍵。

隨著市場需求的變化和三安鋼鐵產品結構的調整，在三安鋼鐵有限公司軋鋼廠高速線材生產線生產盤螺已勢在必行，于2011年進行了盤螺試生產。在試生產過程中盤螺的屈服強度極不穩(wěn)定，HRB400E的屈服強度最高為490 MPa，而最低為395 MPa，最低值低于了國家標準要求，在其后對全線設備進行了處理后，組織了一次批量生產，但性能還是不穩(wěn)定。為此我們對影響產品力學性能的原因進行了分析并對相應的控軋控冷參數進行了修改和調整。

1.2 HRB400盤螺力學性能問題分析

三安鋼鐵有限公司軋鋼廠高速線材生產線全軋線共有26架軋機，加熱爐為蓄熱式步進梁式，軋機布置為：粗軋6架、中軋6架、預精軋4架及精軋機10架（見圖1），其生產工藝流程為：加熱爐加熱—粗軋—1#飛剪—中軋—2#飛剪—預精軋—1#水箱—3#飛剪—精軋—2#～4#水箱—夾送輥—吐絲機—斯太爾摩風冷線。控制軋制工藝主要是通過控制軋制工藝參數，如加熱溫度、變形速度與應變速率、終軋溫度等。在經過奧氏體向鐵素體和珠光體的相變后，形成細化的鐵素體晶粒和較細小的珠光體球團，從而達到提高鋼的強度、韌性和焊接性能的目的?？刂评鋮s是為了細化鐵素體晶粒，減小珠光體片層間距，阻止碳化物在高溫下析出，以提高析出強化效果。

1.2.1 存在問題

在試軋Φ8mm HRB400E盤螺的過程發(fā)現不足之處：盤螺成品性能合格率較低，成品性能不達國標，判廢及改判率高；盤螺屈服點不明顯，Rp0.2較低；精軋機設備負荷大，精軋電流101%左右，精軋機各架輥箱所受的長時間負載以及瞬間沖擊加大，精軋機輥箱、錐箱故障增多；屈服強度和抗拉強度波動較大，成品通條性不均勻，頭、中、尾和搭接處與非搭接處成品性能差距大。

1.2.2 對以上問題的分析

造成問題的主要原因有以下三點：盤螺軋制工藝存在進精軋機溫度偏高，使用的水冷器結構簡單，水冷導槽呈密閉狀，穿水冷卻的能力不足；在保證成品性能情況下，軋制速度過快，導致精軋機負荷過大（精軋機電流開軋時最大達到101%）；盤卷在輥道上運行時由于線材兩側重疊搭接，搭接點不能錯開，搭接處溫度偏高，造成盤卷的通條冷卻速度的不均勻。

1.3 改進措施

（1）控制好加熱溫度，保證開軋溫度。加熱溫度和開軋溫度直接影響原始奧氏體晶粒大小，也影響粗中軋、預精軋及精軋道次之間奧氏體再結晶程度及其晶粒大小。因此，對加熱爐爐溫控制進行了優(yōu)化。①為了保證燃料燃燒充分，提高燃燒效率，重新制定了空燃比。正常過鋼時，加熱段空氣過剩系數為1～1.1，均熱段空氣過剩系數為1。殘氧量控制在1.5%；②修訂加熱爐各段溫度控制范圍：加熱段爐溫980～1000°C，均熱段爐溫1000～1030°C；③開軋溫度由1000～1020°C降為980～1000°C。

（2）改造穿水器。精軋機由于軋速快，軋件通過精軋機變形熱大于軋件散熱，屬于升溫軋制。在實際生產過程中，1#水箱水冷的冷卻能力有限，影響成品性能的提高。要獲得更高的成品性能，必須降低進精軋溫度。為此，對1#水箱進行改造。使用棒材Ф26內孔的穿水器（見圖3）代替高線預精軋后穿水器（見圖2），采用改進后的水冷器，水量設置可以提高較多，加強高線預精軋后穿水冷卻的能力。表3為使用改造后穿水器后批量生產成品性能的情況。

（3）精軋機改由25#出成品。采用精軋機末架26#出成品時，成品性能都能達到要求，但精軋機電機負載過大，電流大，對設備造成損傷。而采用從24#出成品，25#、26#兩架軋機空過時，精軋機電機負載較輕，但無形中降低了線材軋機的生產能力。第24#出口速度僅為50 m/s，試用階段，班產量一直徘徊在600 t之內。

設計一套精軋機25#出盤螺Φ8 mm線材的孔型系統(tǒng)，滿足生產所需是十分必要的。通過對各道次孔型和導衛(wèi)的重新設計，滿足正常生產的要求且解決了精軋機電機負載過高這一問題。經過剖析Φ6.5 mm線材的孔型系統(tǒng)，進行合理的工藝參數選擇，設備強度（主要是點擊功率）校驗。原來第8架軋制盤螺Φ8 mm線材時電機負荷較輕?，F在通過加大入口坯料，為第9架軋制盤螺Φ8 mm線材，正是充分挖掘設備潛力。25#出口速度達到了70 m/s，由于軋速提高，軋件在相對高速情況下變形，線材表面質量有所提高。又由于末架軋速提高，使夾送輥、吐絲機的速度相應提高，接近了設計速度的中間值，對設備運行有利。投產后班產量就達到了900 t，取得明顯的經濟效益。通過生產實踐證明，設備性能滿足生產要求，實測工藝參數與設計基本吻合，該孔型系統(tǒng)的設計方法正確，工藝參數選擇基本合理。endprint

（4）對風冷線的改造。采取的措施主要有：①將高速線材生產線風冷線上的12臺冷卻風機改造為變頻風機，噸鋼電耗由174 kwh/t降低到159 kwh/t。通過調整風機開啟的臺數、風量，以及輥道輸送速度，控制變相時的冷卻曲線，達到控制成品的金相組織，保證產品力學性能；②生產過程中不同季節(jié)開啟不同風機，保證冷床兩側風量大，中間風量小。盤螺因兩側搭接在一起，熱量多，兩側風量大有利于帶走熱量。在冷床上的6個跌落段，調節(jié)跌落段前后輥道速度。跌落段位置在風機的交接位置。冷床前段設置三個連續(xù)分段，后段設置三個連續(xù)分段。前三個連續(xù)的跌落段高度相等（l00～150 mm），后三個連續(xù)的跌落段高度相等（200～250 mm），此高度既能保證盤螺頭部不會產生傾翻，又能保證一定的高度差。調節(jié)每個跌落段前后的輥道速度，在前后輥道速度不一致和跌落段的高度差的作用下，可以讓盤螺的搭接點產生相對的位移，從而均勻的冷卻，提高盤螺的通條性能；③在風冷輥道上增加幾組側邊輥，使盤卷在輥道上運行時搭接點能夠錯開；④在風冷線上的1-3#風機處增加噴霧模式，解決盤卷頭部性能偏低。

2 優(yōu)化并確定軋制工藝

對盤螺成品性能、通條性能探究及攻關，采用軋前穿水，控制水箱開度，軋后風冷、風冷頭部噴霧等方式綜合控制軋制，通過大量試驗摸索制定較為適宜的穩(wěn)定的工藝方案。如表1、表2所示。

3 取得效果

工藝優(yōu)化前，盤螺性能較低且不穩(wěn)定，優(yōu)化后性能較高且穩(wěn)定，Φ8 mm HRB400E盤螺的力學通條性能比較見表3。表3中的數據為工藝調整前后隨機抽出的批號的性能對比，從表中可以計算出，工藝調整后中8.0 mmHRB400E盤螺的屈服強度由平均411 MPa提高到437.5 MPa；抗拉強度由633 MPa降到622 MPa、延伸率由26.2%提高到30.6%。從幾組數據看，工藝調整后，抗拉強度變化不明顯，但屈服強度和延伸率變化較大。優(yōu)化前后的拉伸曲線如圖4、圖5所示。

4 結語

通過嚴格控制和調整三安鋼鐵有限公司軋鋼廠高速線材生產線開軋、精軋入口溫度和提高水冷、風冷速度等控制軋制和控制冷卻參數，使機架間再結晶程度得到了有效控制，使終軋后的控冷工藝進一步得到優(yōu)化，有力地保證了相變產物的組織與形態(tài)，產品綜合性能得到穩(wěn)定和提高，有效地降低鋼坯的合金元素使用量。解決了生產該產品抗拉強度與屈服強度幾乎成反比的問題，在技術上有了更深的認識。

參考文獻

[1] 溫東.提高HRB400盤螺力學性能的軋制工藝優(yōu)化[J].河北冶金，2012（3）.

[2] 張志斌.斯泰爾摩鳳冷線的改進[J].山西科技，2012（2）.

[3] 練昌，李力.提高HRB400盤螺力學性能的軋制工藝優(yōu)化[J].水鋼科技，2013（124）.endprint