孫圣剛

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的城鎮(zhèn)化建設(shè)和工業(yè)化建設(shè)進(jìn)程不斷加快，在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域中對鋼筋材料的使用量和需求量都大大增加，而在鋼結(jié)構(gòu)中對錳元素的需求較大，因此就會導(dǎo)致錳資源較為匱乏和不足，國家政府以及相應(yīng)單位企業(yè)都逐漸開始重視鋼結(jié)構(gòu)降錳工作。目前在螺紋鋼盤條降錳過程中，逐漸開始應(yīng)用控軋控冷工藝，該作為一種全新的工藝，還不是十分的成熟，仍然需要通過研究和分析來進(jìn)一步的改進(jìn)和優(yōu)化。本文主要是從控軋控冷工藝概述、螺紋鋼盤條生產(chǎn)工藝流程、在螺紋鋼盤條降錳中對控軋控冷工藝的應(yīng)用以及工藝改進(jìn)4個(gè)方面詳細(xì)的分析了控軋控冷工藝，這對改進(jìn)和優(yōu)化控軋控冷工藝具有一定的參考意義和作用。

關(guān)鍵詞：螺紋鋼盤條；控軋控冷；工藝改進(jìn)；工藝流程；降錳

螺紋鋼盤條屬于一種熱軋帶鋼筋，是通過高速線材軋機(jī)批量生產(chǎn)出來的，盤條是其主要的交貨狀態(tài)，一般規(guī)格比較小。對于螺紋鋼盤條來說，其強(qiáng)度比較大，與光圓鋼筋相比較來說，其握緊力比較好，因此在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域中都得到廣泛應(yīng)用，具有比較大的市場需求量。但是目前生產(chǎn)螺紋鋼盤條的成本比較高，企業(yè)難以獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，因此就必須加強(qiáng)對工藝的改進(jìn)和優(yōu)化，降低其中的錳含量。為了更好的保證螺紋鋼盤條的韌性和強(qiáng)度，就必須加強(qiáng)度控軋控冷工藝的應(yīng)用，這樣在滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的同時(shí)，能夠最大限度的減少成本投入。

1 控軋控冷工藝概述

控軋控冷工藝屬于一種板材生產(chǎn)技術(shù)，其技術(shù)核心主要就是在板材軋制的過程中，通過對冷卻條件、軋制過程中、加熱溫度等工藝參數(shù)進(jìn)行合理控制，進(jìn)而改變板材的焊接、韌性以及強(qiáng)度性能。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，控軋控冷工藝已經(jīng)逐漸鞏固和完善，并在海洋結(jié)構(gòu)型材、管線以及用鋼等領(lǐng)域中逐步得到應(yīng)用?？剀埧乩淇梢院唵蔚睦斫鉃榭刂栖堉坪屠鋮s過程，在Ti、V、Nb等復(fù)合低碳微合金鋼中得到良好的應(yīng)用?？刂栖堉频幕A(chǔ)是對鋼材的化學(xué)成分進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而控制變形制度、軋制溫度、加熱溫度等工藝參數(shù)，對相變產(chǎn)物組織形式和奧氏體狀態(tài)進(jìn)行合理控制，進(jìn)而有效的提升鋼材組織性能；控制冷卻指的是對鋼材軋制后的冷卻條件進(jìn)行控制，通過控制相變條件、奧氏體組織狀態(tài)以及碳化物析出行為，來改變其性能。通過對控軋控冷工藝的使用，能夠顯著的提高鋼材的綜合性能和強(qiáng)韌性，并降低其中的碳元素含量和合金元素含量，通過對貴重合金元素的節(jié)約，生產(chǎn)鋼材的成本大大降低。相較于普通生產(chǎn)工藝來說，在應(yīng)用控軋控冷工藝之后，鋼板的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度大約能提升60Mpa左右，在板形保持、冷卻均勻性、合金元素節(jié)省、碳元素含量降低等多個(gè)方面都具有明顯優(yōu)勢。

2 生產(chǎn)螺紋鋼盤條的工藝流程

螺紋鋼盤條的生產(chǎn)工藝流程為：第一步熱裝和冷裝連鑄鋼坯，第二步是在加熱爐中進(jìn)行加熱，第三步是出鋼機(jī)出爐，第四步是通過出爐輥道進(jìn)行運(yùn)輸，第五步是6架粗軋機(jī)組，第六步是切頭、事故碎斷1﹟剪，第七步是4架預(yù)精軋機(jī)組，第八步是預(yù)水冷箱，第九步是切頭、事故碎斷2﹟飛剪，第十步是10架精軋機(jī)組，第十一步是3組水冷箱及均溫段，第十二步是夾送輥，第十二步是吐絲機(jī)，第十三步是延遲型斯太爾摩運(yùn)輸線，第十四步是集卷站集卷，第十五步是P/F鉤式懸掛運(yùn)輸機(jī)，第十六步是打包，第十七步是稱重，第十八步是掛標(biāo)簽，最后是入成[1]。

3 在螺紋鋼盤條降錳中對控軋控冷工藝的應(yīng)用

3.1 常規(guī)軋制

在相關(guān)制作規(guī)范中要求，螺紋鋼盤條的抗拉強(qiáng)度需要≥540Mpa，屈服強(qiáng)度需要≥400Mpa，根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟的不同可以生產(chǎn)出成分不同的兩批方坯，主要是坯料中錳成分含量不同。通過常規(guī)軋制可以得出，高猛成分螺紋鋼盤條的強(qiáng)度平均是438 Mpa，平均錳含量為1.32%；低錳成分螺紋鋼盤條的強(qiáng)度平均是423Mpa，平均錳含量為1.06%[2]。

3.2 軋后控冷工藝軋制

軋后控冷工藝指的是對鋼材軋后的余熱進(jìn)行利用，給予相應(yīng)的冷卻速度，對其相變過程進(jìn)行合理控制，其中不需要對其進(jìn)行熱處理，在其冷卻過程進(jìn)行控制的目的是為了模擬出鉛浴淬火過程，進(jìn)而保證線材能夠具有一定的索氏體組織，該組織的綜合機(jī)械性能比較好。

對于線材軋后冷卻控制來說，可以將其分為空冷段相變冷卻和水冷段強(qiáng)制冷卻兩個(gè)階段?？绽鋮^(qū)和水冷區(qū)兩個(gè)部分共同構(gòu)成控制冷卻工藝，經(jīng)過水冷控制線材達(dá)到相應(yīng)溫度之后，就能夠進(jìn)行吐絲，在風(fēng)冷線上直條線材呈散圈狀分布，實(shí)現(xiàn)風(fēng)冷處理[3]。在本次研究過程中，在常規(guī)工藝軋制之后，小批量的低錳成分螺紋鋼盤條通過控軋控冷工藝進(jìn)行試制，通過傳統(tǒng)高猛螺紋鋼盤條比較可以得出以下幾個(gè)結(jié)論：

（1）控制加熱溫度

加熱爐中的加熱時(shí)間和加熱溫度，會在很大程度上對鋼坯的性能的組織產(chǎn)生直接影響。雖然終軋溫度對鋼坯組織性能所產(chǎn)生的影響比較大，但是加熱溫度的不同會對冷卻過程中線材的組織機(jī)理轉(zhuǎn)變形成影響。一般來說，根據(jù)螺紋鋼盤條性質(zhì)的獨(dú)特性，其加熱溫度需要控制在（1100±50）℃的范圍內(nèi)，并將開軋溫度控制在970℃左右。

（2）控制軋制溫度

在螺紋鋼盤條塑性變形過程中，精軋是最后一個(gè)環(huán)節(jié)，而對于精軋環(huán)節(jié)來說，實(shí)質(zhì)上也是奧氏體形成再結(jié)晶的重要階段，而且軋制的溫度會直接影響到奧氏體再結(jié)晶形核的具體個(gè)數(shù)，隨著軋制溫度的升高，再結(jié)晶形核的個(gè)數(shù)就會逐漸減少，但是如果想實(shí)現(xiàn)螺紋鋼盤條最終珠光體或組織索氏體出現(xiàn)細(xì)化，提高其強(qiáng)度和韌性的話，其再結(jié)晶形核的個(gè)數(shù)則是越多越好，這也就表示應(yīng)該降低軋制溫度。因此，在滿足工藝條件的基礎(chǔ)上，應(yīng)該盡可能的降低入精軋的溫度，一般可以將其控制在830℃左右。

3.3 控軋控冷系統(tǒng)

在精軋之前，需要1組預(yù)水冷水箱，長度和恢復(fù)段長度分別為8m、12m，水箱的降溫能力為100℃。在精軋之后，需要3組控冷水箱，每組長度和恢復(fù)段長度都是8m，水箱的降溫能力為100℃。另外還需要佳靈、風(fēng)門、保溫罩、大風(fēng)量風(fēng)機(jī)（10臺）、斯太爾摩控制冷卻線等裝置。

3.4 控制吐絲溫度

控制吐絲溫度是開始相變溫度控制的重要方面。冷卻段數(shù)量的多少會對吐絲溫度的大小產(chǎn)生直接影響，并對奧氏體晶粒的具體尺寸產(chǎn)生間接影響。當(dāng)軋件在經(jīng)過精軋?zhí)幚碇?，奧氏體就會逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌?，但是在轉(zhuǎn)變之前，奧氏體還存在著晶粒長大、再結(jié)晶、恢復(fù)等過程，而在這一過程中會受到時(shí)間、溫度等多種因素的影響，這也就是所謂的吐絲溫度控制。在一般情況下，時(shí)間越長、溫度越高，所形成的奧氏體晶粒也會之間增大。這也就表示，螺紋鋼盤條在出現(xiàn)相變之前，吐絲溫度會影響著奧氏體晶粒的尺寸大小。在相關(guān)調(diào)查研究結(jié)果中顯示，隨著逐漸增加的吐絲溫度，盤條的強(qiáng)度指標(biāo)會增加；隨著逐漸降低的吐絲溫度，盤條的塑性指標(biāo)會增加，最佳的吐絲溫度在810℃-850℃范圍內(nèi)。

3.5 控制冷卻速度

對冷卻速度進(jìn)行控制，實(shí)質(zhì)上就是控制輥道和冷卻風(fēng)機(jī)的速度，其中輥道速度會在很大程度上受到軋件速度、直徑、線還間距等因素的影響，其中最關(guān)鍵的是需要對線還間距進(jìn)行有效控制，而盤條直徑與線還間距密切相關(guān)，這也就表示最終的冷卻效果實(shí)質(zhì)上是由線還間距距離決定的。在生產(chǎn)實(shí)踐中可以得出，當(dāng)輥道冷卻速度使不同盤條環(huán)距離>40mm的話，在快速冷卻時(shí)候的速度就是獲得細(xì)珠光體的最佳速度；當(dāng)其距離為40mm的時(shí)候，兩者之間熱量的影響能夠達(dá)到最小化，進(jìn)而風(fēng)機(jī)的風(fēng)量會決定著冷卻速度。由此可以得出，標(biāo)準(zhǔn)型冷卻工藝參數(shù)的最佳間距值為40mm，這也就是控制輥道速度的界限值。除此之外，逐漸增加的輥道速度，并錯(cuò)開盤條搭接點(diǎn)，將熱點(diǎn)影響消除，進(jìn)而使同圈強(qiáng)度均勻性提高。以免在冷卻速度比較低的話，析出Fe3C，這樣就會限制拉拔。

4 工藝改進(jìn)

根據(jù)目前使用的機(jī)械軋制設(shè)備和工藝，為了提高冷卻工藝和控制軋制溫度，還需要采取相應(yīng)的措施做出進(jìn)一步的改進(jìn)和優(yōu)化，這可以通過以下一個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)：一是適當(dāng)?shù)脑黾语L(fēng)機(jī)風(fēng)量；二是用水冷導(dǎo)槽代替盤圓出口空過導(dǎo)槽；三是在精軋奇架中加入冷卻水路，將其末端壓力控制在1.0MPa，這樣一來軋制溫度和吐絲溫度都會有所降低；四是及時(shí)的更換水冷箱，保證其冷卻性能的良好；五是將冷卻水管加入中軋出口，保證鋼表面的前后溫度差為20℃。

5 結(jié)語

通過對控軋控冷工藝的應(yīng)用，能夠促進(jìn)其組織細(xì)化和晶粒細(xì)化，進(jìn)而增加螺紋鋼盤條的韌性和強(qiáng)度，保證其抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度較高。通過實(shí)際應(yīng)用可以得出，在螺紋鋼盤條降錳中應(yīng)用控軋控冷工藝，效果顯著，其屈服度和強(qiáng)度的比例能夠很好的滿足抗震鋼筋的需求，有效的減少了資源消耗，且合金使用成本也明顯降低，進(jìn)而企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到明顯增加。另外，下游用戶的成本也有所減少，在實(shí)現(xiàn)自身可持續(xù)發(fā)展的同時(shí)，發(fā)揮出良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭團(tuán)星，郭繼亮，邱雄文，等.螺紋盤條生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用[J].鋼鐵研究，2013，（3）：50-52.

[2]蔣波，張朝磊，劉雅政，等.控軋控冷工藝參數(shù)對冷鐓鋼10B21組織影響的熱模擬研究[J].特殊鋼，2014，（1）：49-52.

[3]段琳娜，陳宇，劉清友，等.控軋控冷工藝對高強(qiáng)度X100管線鋼組織的影響[J].材料研究學(xué)報(bào)，2014，（1）：51-58.

（作者單位：山鋼股份萊蕪分公司棒材廠）