一種四切分高強抗震鋼筋的生產(chǎn)方法，屬于抗震建筑用鋼技術(shù)領(lǐng)域。控軋控冷過程為：加熱爐低溫開軋→預切分前穿水冷卻→四線預切分→四線切分→終軋→軋后兩級控制冷卻。優(yōu)點在于：實現(xiàn)了Φ12mm、Φ14mm四線切分在滿足基圓邊部組織為P+F條件下的微合金元素減量化。避免了四線低溫切分和水冷過程中出現(xiàn)的彎曲、水冷產(chǎn)生的低溫相變組織、四線線差和力學性能差等。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于抗震建筑用鋼
特別涉及。
技術(shù)介紹
近年在國家發(fā)改委、住建部大力推動下，建筑鋼筋進一步高強化。如采用400MPa 和500MPa級取代335MPa級至少可分別減少約10%和19%的鋼筋用量，全國可減約700萬噸和1330萬噸。尤其2008年汶川地震以來，住建部大力倡導使用高強抗震鋼筋，抗震鋼筋要求在滿足GB1499. 2基礎(chǔ)上還應滿足RnZRel彡1. 25，Rel/Rel° (1. 30，Agt彡9%。2009年 GB1499. 2還進一步補充規(guī)定“熱軋鋼筋系列基圓不得存在影響其使用性能的低溫相變組幺口 ”^/\ ο目前國內(nèi)外小規(guī)格四線切分高強抗震鋼筋的生產(chǎn)方法主要有微合金化(MA)工藝、 強余熱處理工藝和理論上研究的超細晶工藝。這些生產(chǎn)工藝存在的問題有(DMA工藝是添加微合金V、Nb、Ti或復合使用細化Y晶粒和析出強化實現(xiàn)鋼筋的升級換代。隨著對400、500MPa級別鋼筋需求量的增加，首先需要考慮的是MA技術(shù)的資源制約問題，試以O(shè). 10%V含量計算6000萬噸500MPa級鋼筋的用量，需要6萬噸純V，這樣天文數(shù)字的用量是資源條件所不允許·的。(2)傳統(tǒng)軋后強水冷余熱處理工藝生產(chǎn)高強建筑鋼筋基圓邊部組織存在大量貝氏體或馬氏體，其主要是通過單一相變強化提高強度，韌塑性和可焊性降低(部分達不到電渣壓力焊要求)、應變時效敏感性和低溫脆性增大。且傳統(tǒng)強水冷余熱處理工藝下Rel強度提升大，Rffl提高不顯著，強屈比降低，導致部分達不到抗震性能。(3)真正意義上超細晶是通過形變與相變的耦合可獲得細小的鐵素體和珠光體組織，從而發(fā)揮巨大的強韌化效果。理論細晶粒鋼筋的初衷是非微合金化，但在實踐中受裝備條件的限制(要求超低溫、大壓下)，無法充分發(fā)揮形變與相變耦合的作用。且研究結(jié)果表明鐵素體晶粒尺寸細化至7 μ m時，Rm/Rel僅為1. 26，進一步細化鐵素體晶粒提高強度，Rm/Rel 將會進步一降低。受制于國內(nèi)外現(xiàn)有軋機裝備水平以及抗震性能指標，難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。(4)盡管目前國內(nèi)已有六線切分，但三線以上小規(guī)格高強抗震鋼筋均沒有實現(xiàn)基于基圓邊部組織P+F條件下微合金元素減量化生產(chǎn)，這是因為小規(guī)格多線切分控軋控冷工藝面臨冷卻均勻性、低溫切分順行、上冷床彎曲和金相組織精確控制等難題。首鋼在國內(nèi)外首次開發(fā)了 Φ12ι πι、OUmm的400MPa (牌號為HRB400E)、500MPa (牌號為HRB500E)級抗震鋼筋四線切分控軋控冷裝備及生產(chǎn)工藝，穩(wěn)定實現(xiàn)了基圓在P+F 組織條件下微合金元素減量化生產(chǎn)。該專利技術(shù)自主研發(fā)設(shè)計了小規(guī)格四線切分控軋控冷核心裝備，包括冷卻器噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計、正反向湍流冷卻管結(jié)構(gòu)設(shè)計、氣截冷卻管結(jié)構(gòu)設(shè)計、冷卻器的布置等。結(jié)合制定的低溫軋制參數(shù)、低溫孔型參數(shù)、兩級控冷工藝參數(shù)等，解決了小規(guī)格四線控軋控冷冷卻均勻性差、上冷床條形易彎曲等難題，開創(chuàng)性的實現(xiàn)了微合金元素減量化生產(chǎn)小規(guī)格四線切分高強抗震鋼筋的組織、強度、抗震、焊接等性能以及生產(chǎn)效率、綜合成本的最佳匹配。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供。特別針對滿足基圓邊部組織為P+F的Rel為Φ 12mm規(guī)格的400MPa和Φ 14mm規(guī)格的500MPa級四切分抗震鋼筋的生產(chǎn)方法。高強抗震鋼筋的冶煉采用轉(zhuǎn)爐初煉一吹氬站精煉一連鑄(15 Omm X 15 Omm ) — 600°C熱裝熱送一控軋控冷工藝，其關(guān)鍵在于控軋控冷過程中參數(shù)的控制。本專利技術(shù)采取控軋控冷技術(shù)，其過程為加熱爐低溫開軋一預切分前穿水冷卻一四線預切分一四線切分一終軋一軋后兩級控制冷卻。控制的具體參數(shù)如下1、預切分前穿水冷卻為了實現(xiàn)高強鋼筋微合金元素減量化，低溫精軋及低溫切分可顯著提高位錯密度、提高珠光體比例、誘導晶內(nèi)鐵素體析出等提高材料強度，為此，預切分前穿水冷卻在精軋機入口處布置三組冷卻器，每組有兩個冷卻器，該冷卻器為正反向湍流冷卻器；2、四線預切分采用低溫精軋的四線切分使金屬流變速度降低，Φ12·ι HRB400E (400MPa抗震鋼筋)采用低溫開軋，開軋溫度960-980°C ； Φ 14mm HRB500E (500MPa抗震鋼筋)考慮V的充分固溶，采用較低溫開軋，開軋溫度1000-1020°C ;預切分孔型的設(shè)計為切分楔間距為5. 57mm，配合切分孔的楔角為72°，兩邊切分孔半楔角為36°，輥縫為3mm ; 3、四線切分切分孔型的設(shè)計為考慮在裝配軋輥時對切分楔的保護，楔間距為 Imm ;為避免在軋制時切分帶過寬,楔角半徑為O. 8mm,楔角為54° ,考慮四線差的控制,切分孔型的邊孔半楔角為38° ;四線實際線差在50mm以內(nèi)，增強了低溫切分順行的穩(wěn)定性；4、終軋Φ 12mm HRB400E 終軋溫度 820-850 °C，Φ 14mm HRB500E 終軋溫度 820-860 0C ；5、軋后兩級控制冷卻考慮避開貝氏體或馬氏體相變組織，在終軋之后布置八組可獨立調(diào)節(jié)的冷卻器，每組有三個冷卻器，該冷卻器為單向氣截湍流冷卻器；Φ 12mm HRB400E兩級控制冷卻為軋后一次冷卻將表面冷至690-720°C，軋后二次冷卻將表面冷至 630-650°C，上冷床回復溫度為730-770°C，基圓邊部組織為P+F ;Φ14πιπι HRB500E兩級控制冷卻為軋后一次冷卻將表面冷至660-700°C，軋后二次冷卻將表面冷至600-620°C，上冷床回復溫度為700-730°C。Φ 12mm四線切分400MPa抗震鋼筋不添加V、Nb等微合金元素，Φ 14mm四線切分 500MPa 抗震鋼筋加入 V 0. 05-0. 06wt% 和 N 0. 010-0. 012wt%。冷卻器結(jié)構(gòu)設(shè)計冷卻器結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)包括入射角Θ1、出口角Θ 2、環(huán)縫角Θ、環(huán)縫距離δ、喉口直徑d和單截湍流管長度I。(I) I的確定當湍流管由擴張段至喉口段速度逐漸增加時，多節(jié)湍流管內(nèi)速度隨管徑的擴張收縮呈周期性的波動，且?guī)缀醪凰p。當湍流管由擴張段至喉口段由于尺寸的縮小，壓力逐漸下降時，多節(jié)湍流管內(nèi)壓力則隨管徑的擴張收縮呈周期性的波動，并且不斷的衰減。由于湍流管壓力衰減快，單位長度內(nèi)湍流管個數(shù)并非越多越好，而是存在一個最佳值，I為li+l2+l3 (I1為單截湍流管收縮段長度，I2為單截湍流管吼口段長度，I3為單截湍流管擴張段長度)，I取值為200mm，l2=50mm且I1=I3 ；(2) Θ1、Θ 2、Θ角度的確定當入射角Θ I較小時，流體在入口處速度分布比較均勻，當Θ i增大時，軋件表面的流場速度分量增加，有利于增加入口處的換熱系數(shù)，然而，如果入射角太大，則會導致部分冷卻水回流和管體內(nèi)壓力的快速衰減，減小換熱和阻礙生產(chǎn)順行，數(shù)值計算和實踐證明9^28°，且Q2=Q1，環(huán)縫角Θ為12°。(3)d的確定喉口直徑d會顯著影響換熱系數(shù)，在水壓IMPa、流量100mVh條件下， 對比分析了 d分別為15mm、22mm、30mm對流換熱系數(shù),差距較大，15mm的入口表面換熱系數(shù)最大值為1. 6 X IO4 ff/ (m2°C )、25mm 為1. 2X104 ff/ (m2°C )、30mm 為1.1 X IO4 ff/ (m2°C ), 可見在一定范圍內(nèi)，隨喉口直徑的減小，入口處換熱效果增強，本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種四切分高強抗震鋼筋的生產(chǎn)方法，采取控軋控冷工藝，其特征在于，工藝步驟中控制的技術(shù)參數(shù)如下：1）預切分前穿水冷卻：在精軋機入口處布置三組冷卻器，每組有兩個冷卻器，該冷卻器為正反向湍流冷卻器；2）四線預切分：Φ12mm?HRB400E鋼筋開軋溫度960?980℃；Φ14mm?HRB500E鋼筋開軋溫度1000?1020℃；預切分孔型的設(shè)計為：切分楔間距為5.57mm，配合切分孔的楔角為72°，兩邊切分孔半楔角為36°，輥縫為3mm；?3）四線切分：切分孔型的設(shè)計為：在裝配軋輥時對切分楔保護，楔間距為1mm；為避免在軋制時切分帶過寬，楔角半徑為0.8mm，楔角為54°，考慮四線差的控制，切分孔型的邊孔半楔角為38°；四線實際線差在50mm以內(nèi)；4）終軋：Φ12mm?HRB400E終軋溫度820?850℃，Φ14mm?HRB500E終軋溫度820?860℃；5）軋后兩級控制冷卻：在終軋之后布置八組可獨立調(diào)節(jié)的冷卻器，每組有三個冷卻器，該冷卻器為單向氣截湍流冷卻器；Φ12mm?HRB400E兩級控制冷卻為軋后一次冷卻將表面冷至690?720℃，軋后二次冷卻將表面冷至630?650℃，上冷床回復溫度為730?770℃，基圓邊部組織為P+F；Φ14mm?HRB500E兩級控制冷卻為軋后一次冷卻將表面冷至660?700℃，軋后二次冷卻將表面冷至600?620℃，上冷床回復溫度為700?730℃。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：邸全康，周玉麗，程四華，鄭福印，王立峰，吳曉春，郭新文，吳明安，徐濱偉，王曉晨，晁月林，王勇，魯麗燕，李睿英，
申請(專利權(quán))人：首鋼總公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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