[发明专利]一种热轧带肋钢筋的控轧控冷工艺

说明书

技术领域

本发明属于建筑用棒材热轧技术领域，主要涉及一种热轧带肋钢筋的轧制工艺

背景技术

热轧带肋钢筋是建筑混凝土结构的主要材料。目前，中国在混凝土结构中主要使用335MPa级和400MPa级热轧带肋钢筋，500MPa级热轧带肋钢筋也有少量应用。335MPa级钢筋主要用20MnSi钢通过热轧来生产，钢中含有0.40-0.80％Si和1.20-1.60％Mn；400MPa级钢筋主要采用钒、钒氮、铌、钛微合金化热轧工艺生产，钢中除含有0.40-0.80％Si和1.20-1.60％Mn外，还有含量较高微合金化元素；500MPa级钢筋主要采用钒、钒氮、钒铌微合金化热轧工艺生产，钢中微合金化元素含量更高。随着建筑事业的快速发展，热轧带肋钢筋的产量大幅度增加，对合金资源的需求也大幅度增加，已造成了资源供应紧张、价格急剧上涨。这不仅增加了生产成本、建设成本，也制约了高强度级别热轧带肋钢筋的推广应用。

余热处理钢筋利用Q235类普碳钢或20MnSi钢筋通过余热处理就可生产400MPa级、460MPa级甚至500MPa级钢筋，不需要添加钒、铌、钛等微合金化元素，节约了合金资源。其基本原理是钢筋从轧机的成品机架轧出后，经冷却装置进行快速表面淬火，然后利用钢筋芯部热量由里向外自回火，并在冷床空冷至室温。该技术能有效地利用了相变强化，发挥了钢材的强度潜力，但该技术目前在中国建筑业未被认可，原因是余热处理钢筋焊接后有失强现象(也即强度降低，强度往往降低至其采用普通热轧工艺时的强度水平)，且认为强屈比低(一般只能保证≥1.1)、抗震性能不好，钢筋表面形成硬相组织，降低构件的疲劳性能。

超细晶钢筋的研究者利用组织超细化生产技术实现了用Q235类普碳钢生产400MPa级钢筋，大幅度降低了合金含量，不需要加微合金化元素。但生产超细晶钢筋需在约780-850℃的低温进行≥50％大变形量的轧制，对设备的要求很高，需投入大量费用进行技术改造，目前的现有设备一般难以实现此工艺。

也有研究者不进行低温轧制，利用近似常规的工艺进行轧制，在900～950℃以上精轧。依靠轧后快速冷却来提高强度、节约合金元素。但冷却强度不宜过大，冷却强度过大了表面就会出现自回火组织，生产出余热处理钢筋。较小的冷却强度对提高强度的贡献很有限，节约合金元素的效果也较小。实践证明，单纯依靠较小冷却强度的轧后快速冷却，用20MnSi钢生产400MPa级钢筋，其屈服强度不合格率较高，对于负偏差轧制的钢筋、大规格钢筋(≥Φ25mm)以及自然放置一段时间后的钢筋，其屈服强度更容易不合格。屈服强度达到要求的钢筋的强度富裕量也较小。

发明内容

为克服上述现有热轧带肋钢筋轧制生产工艺的缺点，本发明提出了一种热轧带肋钢筋的控轧控冷工艺，可用于用普碳钢、低合金钢或微合金化钢轧制生产屈服强度335MPa级、400MPa级和500MPa级等热轧带肋钢筋。通过采用本发明的工艺，可以在保证钢筋性能合格稳定的前提下，明显节约合金元素用量，降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种热轧带肋钢筋的控轧控冷工艺，包括对开轧温度、精轧温度、精轧变形量和轧后冷却速度的控制，其特点是，开轧温度按920～980℃控制，控制最低精轧温度在850～900℃，且850～900℃的累计精轧变形量≥40％，轧件出精轧机后进入冷却器进行快速冷却，轧件上冷床时表面温度控制在A_c3～A_c3+50℃。

采用本发明工艺生产的热轧带肋钢筋的芯部显微组织主要是铁素体+珠光体，表层无连续的自回火组织，表层主要显微组织是细的铁素体+珠光体或细的铁素体+珠光体+少量贝氏体。

本发明的控轧控冷工艺，对开轧温度、精轧温度和精轧变形量、轧后快速冷却工艺进行了组合控制。

1、降低钢坯加热温度，使开轧温度(指第1架轧机出口处温度)按920～980℃控制。

2、在连续或半连续式轧机上轧制成形，最低精轧温度按850～900℃控制，并保证850～900℃的累计精轧变形量≥40％。

3、轧件出精轧机后进入冷却器进行快速冷却，冷却速度≥250℃/秒，通过调整冷却工艺参数使轧件上冷床时表面温度控制在A_c3(连续加热时完全奥氏体化的温度)～A_c3+50℃或810-860℃。随后钢筋在冷床上自然冷却。

以上工序中所涉及的温度均指可测量的钢材表面温度。

下面具体说明技术方案的内容：