控轧控冷工艺基本原理

东北大学硕士学位论文控轧控冷工艺研究及其在热轧螺纹钢生产中的应用姓名：于漫子申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：郭长武;高秀华20030701东北大学硕士学位论文摘要

摘要

随着科学技术的发展，钢铁行业也在不断的进步，人们对钢材的需

求越来越多，对钢材的质量要求也越来越高。螺纹钢为建筑工程中混凝土结构体广泛应用的钢材，在国民经济中

耗用量很大。但是几十年来，强度级别为３３５ＭＰａ的热轧２０ＭｎＳｉ（早期为１６ＭｎＳｉ）ＩＩ级钢筋的生产和使用在我国居于绝对主导地位，约占８０％

以上。根据多年来的生产、使用实践证明，２０ＭｎＳｉＩＩ级热轧钢筋，由于规格尺寸的大小、生产季节的更迭、冷却速度的差异等不同，其力学性

能波动范围较大，性能有很多不足之处。目前螺纹钢生产过程中采用的控制轧制和控制冷却是国内建筑钢筋

生产厂家用来提高钢筋强度级别，它是指在比常规轧制温度稍低的条件下，采用强化压下和控制冷却等措施来提高热轧钢材的强度和韧性等综

合性能的一种轧制方法，它更广义得解释为从轧前的加热到最终轧制道

次结束为止的整个轧制过程实行最佳控制，以使钢材获得良好性能的轧制方法，这种方法具有节约合金，简化工序，减少能耗，提高钢材强度，

改善钢材塑性和韧性等优点。本论文是与生产实践相结合，一方面通过大量的实验研究得到理论

依据，另一方面利用通化钢铁集团公司小型连轧厂的实际生产条件，提

出一种切实可行的生产方案来提高２０ＭｎＳｉ螺纹钢筋的强度级别。

论述了控制轧制和控制冷却工艺的发展现状：介绍了论文的背景及

主要研究内容；阐述了论文所采用的实验方法；通过现场取样和反复的实验测得２０ＭｎＳｉ的动态ＣＣＴ曲线；建立２０ＭｎＳｉ变形抗力的数学模型；

进行不同的变形条件下试样组织性能的实验研究；同时利用有限元开发

出适合现场实际的温度场模拟软件，为设备的校核奠定基础；最后根据理论研究结果做了大量的工业实验，实验结果表明，在设备允许的条件

下降低加热温度和轧制温度来提高钢筋的性能是可行的。提出轧后进行

第２９卷第４期　２００８年８月　特殊钢　ＳＰＥＣＩＡＬ　ＳＴＥＥＬ　Ｖｏ１．２９．Ｎｏ．４　Ａｕｇｕｓｔ　２００８・３３・　

采用控轧控冷工艺生产车轮用轮辐钢板　

马海涛　吴迪　张永富　

（１东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，沈阳１１０００４；２辽宁科技学院　

冶金工程系，本溪１　１７０２２；３本溪钢铁（集团）公司技术中心，本溪１　１７０００）　

摘要通过１７００　ｍｍ热连轧机组对轮辐钢（％：０．０９Ｃ、０．１２Ｓｉ、０．９８Ｍｎ、０．ＯＩＯＰ、０．００５Ｓ、０．０１０Ｎｂ、０．０４Ａｌｓ）　

进行８３０～８９０℃终轧温度和６２０～６８０℃卷取温度的轧制试验。结果表明，板坯加热温度１　２３０～１　２５０℃、终轧温　

度（８７０±１５）℃、卷取温度（６６０±１５）℃生产的车轮用轮辐钢板的组织为细铁素体加少量的珠光体，屈服强度３３５　

３８０　ＭＰａ，抗拉强度４３０～４８５　ＭＰａ，伸长率２６％一３１％，每卷带钢的纵向强度差为ｌ３—３７　ＭＰａ，在车轮制作过程　

中冲压成型良好，冲废率小于０．３％。　

关键词车轮钢控轧控冷性能　

Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｔｅｅｌ　Ｐｌａｔｅ　ｆｏｒ　Ｗｈｅｅｌ　Ｓｐｏｋｅ　ｂｙ　

Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｒｏｌｌｉｎｇ　ａｎｄ　Ｃｏｏｌｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

Ｍａ　Ｈａｉｔａｏ　一．Ｗｕ　Ｄｉ　ａｎｄ　Ｚｈａｎｇ　Ｙｏｎｇｆｕ　

（１　Ｔｈｅ　Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂ　ｏｆ　Ｒｏｌｌｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１　１０００４　２　Ｄｅｐｔ　ｏｆ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｎｘｉ　１　１７０２２；　

３　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｂｅｎｘｉ　Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅｅｌ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ　Ｌｔｄ，Ｂｅｎｘｉ　１　１　７０００）　

第３６卷第１期　２０１４年２月　山　东　Ｓｈａｎｄｏｎｇ　冶　金　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ　Ｖ０ｌ＿３６　Ｎｏ．１　Ｆｅｂｒｕａｒｙ　２０１４　高碳８２Ｂ线材控轧控冷工艺优化实践　李长胜，马志军，王进，张先轶　（张家港联峰钢铁研究所有限公司，江苏张家港２１５６２８）　摘　要：对８２Ｂ线材控轧控冷工艺进行了优化，通过改变终轧温度、吐丝温度和斯太尔摩辊道速度及冷却工艺参数，盘条的　组织和力学性能基本达到了使用要求，索氏体化率达到８５％以上，月产量稳定在５　０００ｔ以上。　关键词：８２Ｂ线材；控轧控冷；索氏体　中图分类号：ＴＧ３３５．６　３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４—４６２０（２０１４）０１—００２０—０２　１　前言　高碳８２Ｂ线材主要用于制作１　８６０　ＭＰａ及以上　级别的预应力钢丝和钢绞线，广泛应用于高速公　路、铁路桥梁、高层大跨度建筑、海港码头等领域。　随着预应力行业的快速发展，作为该产品主要原料　的８２Ｂ钢，其市场发展前景将更为广阔，同时质量要　求也越来越高，不但要求有稳定的化学成分、纯净　的钢质，同时要求有较高的索氏体含量和均匀的金　相组织…。联峰钢铁优化探讨了规格为　１３　ｍｍ的　８２Ｂ线材的控冷工艺，以期为批量生产提供依据。　２质量要求与工艺流程　质量要求。除应具有较高的尺寸精度、良好的　表面质量外，还要求：抗拉强度１　１３０～１　２２０　ＭＰａ，　断面收缩率≥３０％，伸长率≥１０％；不允许出现马氏　体、贝氏体、网状渗碳体等异常组织；索氏体化率≥　８５％，且要均匀，减少边部与中心的差异。　高碳８２Ｂ线材采用如下工艺流程：步进梁蓄热　轧机组６架一飞剪　中轧机组８架一预精轧机４架　一水箱　飞剪　精轧机组８架　水箱＿÷减定径机４　架＿÷水箱一吐丝机一斯太尔摩控冷一集卷一Ｐ／Ｆ线　运输一打包一称重挂牌一成品入库。　全线主体设备从国外引进，设有７套水箱，自动　化控冷系统控制精度高，大风量斯太尔摩冷却线，　带有可关闭的保温罩，既可强制冷却实现索氏体化　处理，又可实现缓慢冷却，得到所需要的组织和性能。　３工艺优化　３．１　试验方案与试验结果　试验材料的化学成分要求：Ｃ　０．８１％，Ｓｉ　０．２３％，　Ｍｎ　０．７７％，Ｐ　０．０１２％，Ｓ　０．００４％，Ｃｒ　０．１８％。开轧温　度较低，可细化奥氏体晶粒、减轻氧化烧损和表面　脱碳，成品盘条中索氏体含量越高越有利于拉拔，　轧后应具有一定的冷却速度。结合现场实际，制定　４种工艺方案，加热温度均为（１　０２０±４０）℃，均热温　度均为（１　０８０±３０）℃，进减定径机温度均为（８７０±　ｌ５）℃，４种工艺方案成品轧制速度一样，其他工艺　式加热炉一高压水除鳞一保温辊道一卡断剪一粗　参数及产品的力学性能结果见表１。　表１　４种生产８２Ｂ线材的工艺方案及产品的力学性能　

采用控轧控冷工艺生产HRB400钢筋的工艺参数

【摘要】：探索如何生产低成本高强度带肋钢筋，既能满足市场需求又能降低企业的生产成本，具有很重要的实际意义。通过在hrb335钢筋化学成分的基础上适当增加si、mn含量，不添加nb、v、ti等微合金元素，其开轧温度为1000-1080℃ ， 13#精轧入口温度为950-1050℃，上冷床温度为820-860℃。并采用控轧控冷工艺成功地生产出了力学性能和微观组织均符合要求的hrb400钢筋。本文对控轧控冷工艺如何设置与调整关键的工艺参数进行了分析。

【关键词】： 控轧控冷工艺 hrb400 工艺参数

国家钢铁工业“十二五规划”明确提出：适应减量化用钢趋势，推进节能降耗，升级热轧带肋钢筋标准，重点发展400mpa及以上高强度带肋钢筋、抗震钢筋、高强度线材（硬线）。随着节能环保理念的不断深入，在建筑业中使用高强度热轧带肋钢筋、在保证质量要求的前提下减少钢材用量已经成为行业趋势。武钢集团昆钢股份安宁分公司棒线厂通过减少合金成分降低成本，并采用控轧控冷工艺生产hrb400钢筋，取得了良好效果。

一、 热轧带肋钢筋控轧控冷工艺方案设计

2009年国家标准gb1499. 2-2007《钢筋混凝土用钢第二部分热轧带肋钢筋》将“3. 1条普通热轧钢筋”和“3.2条细晶粒热轧钢筋”定义中“不得有影响使用性能的其他组织存在”修改为“不得有影响使用性能的其他组织（如基圆上出现回火马氏体组织）存在”，除性能和尺寸的要求外，强调了对钢材组织的要求，对控轧控冷工艺提出了更高的要求。

nb和v价格昂贵，在提高钢筋强度的同时，也会大幅增加了成本。按照常规工艺生产hrb400钢筋，需要加入一定量的微合金元素如nb、v等，依靠nb在奥氏体中的固溶和析出机制细化晶粒或v的碳氮化物在轧制中的再结晶过程和在轧制完成后的冷却相变过程中的析出来提高钢筋强度。基于成本的考虑，在hrb335钢筋化学成分的基础上适当增加si、mn含量，不添加nb、v、ti等微合金元素，通过采用控轧控冷工艺，在昆钢安分公司棒材作业区工艺布置图见图（1）进行了hrb400钢筋的试制，根据控轧控冷工艺机理和轧线实际装备能力设计了4种方案：