HPB300热轧光圆钢筋盘条的控轧控冷工艺优化

何路，左茂方，2，贾宁，于荣，李超

（1淄博张钢有限公司，山东淄博 255007；2北京科技大学，北京 100083）

生产技术

HPB300热轧光圆钢筋盘条的控轧控冷工艺优化

何路1，左茂方1，2，贾宁1，于荣1，李超1

（1淄博张钢有限公司，山东淄博 255007；2北京科技大学，北京 100083）

为充分发挥设备的控轧、控冷能力，优化控轧控冷工艺，将精轧入口温度、减定径入口温度、吐丝温度降低，温度变化范围控窄并加大了风冷强度。产品组织为F+P，晶粒均匀细小，最低屈服强度315 MPa，抗拉强度500 MPa，各项指标符合国家标准要求，减少了HPB300热轧光圆钢筋盘条头尾剪切损失，提高了经济效益。

热轧光圆钢筋；HPB300；盘条；控轧控冷

1 前言

热轧光圆钢筋是建筑用热轧钢筋的一种，大量被用作箍筋、分布筋，是建筑行业常见的、使用量很大的钢铁材料。2012年底国家标准已明确取消了HPB235级光圆钢筋，而使用更高级别的HPB300级光圆钢筋。为适应市场对高级别热轧光圆钢筋盘条的需求并降低生产成本，对现有生产工艺进行优化，满足了用户需要。

2 设备和工艺流程

张钢高线生产线于2011年10月建成投产，其中2架预精轧机组、8机架精轧机组、飞剪、夹送辊和吐丝机等设备从意大利引进。粗、中轧机组及4架预精轧机组由国内制造，其他辅助设备由国内配套。全线设有7个水冷箱，采用“温度闭环控制系统”，在轧制过程中，微处理器通过流量调节阀对冷却水进行连续调节，设定温度的偏差在±10℃范围内，风冷线总长度108 m。

生产HPB300热轧光圆钢筋盘条的主要工艺流程为：铸坯加热—粗轧—中轧—预精轧—精轧—减定径轧机—吐丝机—风冷线—集卷—打包入库。

3 工艺方案的设定

3.1 化学成分优化

GB 1499.1—2008标准中对C、Si、Mn只有上限要求，因此，采用控制轧制和控制冷却工艺，以充分发挥设备潜力及斯太尔摩风冷细化晶粒作用，降低生产成本，对钢坯化学成分进行了优化设计，钢坯化学成分内控及标准要求见表1。

表1 HPB300钢坯内控及标准要求成分（质量分数）%

3.2 轧制工艺优化

开轧温度、终轧温度和吐丝温度决定了奥氏体的晶粒尺寸。初始奥氏体晶粒直接决定了轧后盘条的晶粒尺寸［1］，要想获得细小的F+P组织来提高HPB300热轧光圆钢筋的力学性能，一般要求严格控制开轧、精轧、终轧和吐丝温度。为此，对轧制工艺进行优化并对两种工艺下生产的HPB300热轧光圆钢筋盘条的力学性能进行分析。

工艺优化前后轧制方案设定见表2。

表2 HPB300热轧光圆钢筋轧制方案

4 产品性能分析

4.1 工艺优化前

2014年4月在张钢高线B线进行了试轧，轧制产品为Φ8 mm的HPB300热轧光圆钢筋盘条，按表2优化前工艺执行。实际生产中，由于从精轧机出来的线材速度快、温度高、尺寸小、硬度低，如果头部从水中通过很容易在水箱中堆钢。因此线材头部到达吐丝机之前的夹送辊，水箱是不开水冷却的。考虑到前后两根钢之间的间隔时间短，在尾部未通过水冷箱之前就对水箱断水，即尾部不水冷［2］。为了避免头尾部钢筋的力学性能不稳定，盘条头部剪去20圈，尾部剪去10圈，取样检验产品的力学性能，结果见表3。产品的弯曲试验全部合格。

表3 工艺优化前产品的化学成分及力学性能

从表3可以看出，产品的力学性能完全能够达到国家标准的要求。为了解头部和尾部不喷水部分的力学性能情况，对头部和尾部不喷水部分取不同批次不同卷的4组样品做了力学性能检验，结果见表4。样品的弯曲试验全部合格。

表4 头尾部不喷水样品的力学性能

从表4可以看出，不喷水冷却的头尾部样品力学性能虽能满足标准要求，但是屈服强度明显偏低。考虑到晶粒细化可能存在时效情况，内控标准规定屈服强度≮315 MPa。为了更严格地控制HPB300热轧光圆钢筋盘条的力学性能，免去减头去尾造成的损失，故将轧制工艺方案做了优化调整（见表2）。

4.2 工艺优化后

工艺优化调整后将精轧入口温度、减定径入口温度、吐丝温度都降低，温度变化范围控窄，加大了风冷的强度。经试验检测，不穿水的部分屈服强度都在315 MPa以上，抗拉强度都在500 MPa以上，力学性能稳定，冷弯性能全部合格，表面质量好，尺寸精度高。此后按优化后工艺又生产了Φ6.5 mm及Φ 10 mm规格的HPB300热轧光圆钢筋盘条，性能检测数据见表5。轧制工艺优化调整后产品的金相组织为铁素体＋珠光体（F＋P），晶粒均匀，晶粒度10～11级（见图2）。从2014年5月份开始批量生产，5—12月共生产HPB300光圆钢筋盘条6.8万t，成材率提高了0.6%，各项指标均满足内控标准要求。

表5 工艺优化后不同规格HPB300盘条的性能

图1 工艺优化后HPB300盘条的金相组织100×

5 结语

通过优化生产工艺，降低开轧温度、精轧温度、减定径温度及吐丝温度，加大风冷强度，有利于头尾不喷水部分盘条的晶粒细化，可以提高HPB300盘条头尾力学性能并满足内控标准屈服强度不低于315 MPa的要求，减少剪头去尾造成的损失，提高了成材率及经济效益。

［1］王有铭，李曼云.钢材的控制轧制和控制冷却［M］.北京：冶金工业出版社，2008.

［2］袁志学，杨林浩.高速线材生产［M］.北京：冶金工业出版社，2010：157-158.

Process Optimization of Controlled Rolling and Controlled Cooling for HPB300 Hot Rolled Round Steel Bar Coil

HE Lu1,ZUO Maofang1,2,JIA Ning1,YU Rong1,LI Chao1

（1 Zibo Zhanggang Co.,Ltd.,Zibo 255007,China;2 University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China）

In order to give full play to the equipment capacity of controlled rolling and controlled cooling,the controlled rolling and controlled cooling process was optimized,the inlet temperature of finishing mill and reducing sizing mill and laying head were reduced, narrowing the temperature variation range and strengthen the air-cooling intensity.The microstructure of the product is F+P and grain size is fine and uniform,the minimum yield strength is 315 MPa and tensile strength is 500 MPa,all indexes can meet the requirements of national standards,the HPB300 hot rolled round steel wire head and tail shearing loss were reducd,the economic benefit was improved.

hot rolled round steel bar;HPB300;coil;controlled rolling and controlled cooling

TG335.6+1

B

1004-4620（2015）03-0011-02

2014-04-02

何路，男，1987年生，2010年毕业于内蒙古科技大学材料成型及控制工程专业。现为山钢集团淄博张钢有限公司科技品质部助理工程师，从事轧钢工艺、材料研究及新产品研发工作。