国内棒材生产线生产超细晶棒材的轧制工艺与前景

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1、国内棒材生产线生产超细晶棒材的轧制工艺与前景2007-12-1413:24:38来源:TNC数据库   钢铁是国家经济建设和社会发展的重要物质基础，其新一代材料的开发亦倍受钢铁行业的重视。1998年10月启动的“新一代钢铁材料”研究计划，经多年的研究、探讨及实践已取得重要成就，并已进入推广应用的关键阶段。国内学派尽管对超细晶的形成理论及应用技术的思路不同且有争论，但都公认其在经济效益、社会效益和材料科学方面的重要贡献。试验和实践表明，采用超细晶钢生产工艺可显著细化钢的晶粒，用Q235钢代替2OMnsiV和20MnSi

2、Nb生产400MPa级，用20MnSi钢生产500MPa级带肋钢筋，能降低成本、节约资源，并符合可持续发展方针。目前，细晶粒钢筋产品标准已纳入GB1499《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》修订版，即将正式颁布，其中单独设有HRBF335、HRBF400、HRBF500牌号，其化学成分、力学性能等主要技术标准与HRB系列牌号完全相同。本文从分析国内钢铁工业装备现状人手，在“制造成本基本不增加，少用合金资源和能源，塑性和韧性基本不降低的条件下强度翻番和使用寿命翻番”的目标下，探讨了棒材生产线改造生产超细晶棒材的轧制工艺与发展前

3、景。   1、国内棒材生产线及其控制技术   有关统计数据表明，棒材产量在国内钢材生产总量中约占25%以上，且随社会的发展其需求量有增无减。但国内棒材生产线装备却有相当一部分是2O世纪70-80年代，有的甚至更早。据了解，目前国内全连轧、半连轧棒材生产线约有7O多条，已进行超细晶棒材工业试验和推广应用的不足10条且应用程度差异较大，绝大多数距全流程控温轧制工艺装备有很大差距。既要不失时机地应用超细晶理论指导生产超细晶棒材，又不可能投入大量资金或长时间停产进行改造，是目前存在的最大困难和问题。   1.1、超细晶棒材的

4、形成原理与生产流程   1.1.1、基本原理   超细晶形成的基本原理是形变与相变耦合机制，主要控制技术是使奥氏体过冷和获得大的累积变形量，精轧阶段轧制温度控制在Ae3～Ar3，使其产生形变诱导铁素体相变（DIFT），获得细小的铁素体晶粒，轧后的控冷进一步阻止铁素体晶粒长大。其具体的形成机制为：①钢在奥氏体区进行粗、中轧，产生奥氏体动态再结晶，细化奥氏体晶粒，为相变作组织准备。②轧件中轧后冷却，使精轧温度接近临界相变点。由于高速轧制和累积变形增大了相变驱动力，则提高了实际相变点，诱发了铁素体相变（DIFT），这是形核

5、不饱和机制，是不断的生核过程，形核率高，使晶粒细化。③随变形的进行，新生的铁素体内位错密度增加，形成亚结构，产生铁素体动态再结晶（DRX）。这时连续交叉发生DIFT和DRX阻止了铁素体晶粒长大。④轧后的控冷进一步阻止铁素体晶粒长大。   1.1.2、主要工艺流程   采用形相耦合轧制技术生产超细晶钢。生产的棒材钢种主要为普碳钢、优质碳素钢、低合金钢。为使精轧在Ae3～Ar3间控温轧制，粗轧和中轧采用再结晶轧制，这样原粗、中轧机可不进行大的改动且利于顺行；中轧后对轧件实施快速冷却至临界奥氏体温度附近，并留有一段返温时间

6、，使轧件断面温度基本均匀；在精轧中进行未再结晶控轧，精轧后实施控冷，以阻止铁素体晶粒长大（为应对高速轧制所导致的轧件升温，必要时可采用机间冷却均温制度）。为实现Ae3～Ar3间的控温轧制，须在中轧后设置水冷箱来冷却轧件，且留一段返温距离，使轧件断面温度基本均匀；精轧后设置水冷箱实施控冷，以阻止铁素体晶粒长大。其工艺流程为：上料→加热炉加热→粗轧开坯→曲柄连杆式切头飞剪切头→中轧机组→控轧水箱控制冷却→切头剪→精轧机组→控冷水箱控制冷却→倍尺飞剪→输出辊道→冷床→精整处理。   2、典型生产工艺   2.1、棒材连轧超

7、快速冷却技术   连续热轧加轧后超快速冷却技术生产超细晶棒材，实际是在棒材成品孔的出口处设置超快速冷却器来超快速冷却成品轧件。其工艺路线及生产原理见图1。其实际使用效果须深入分析，关键在于最后钢筋的韧性是否受到严重影响。    2.2、全流程低温控轧控冷工艺   图2是一种全新生产工艺，与前不同的是需从系统工程的角度对轧钢设备和工艺布置进行设计改造，这也是今后发展方向。但国内目前的经济状况及生产工艺和装备等差距较大，且实现的难度很大。    3、改造棒材生产线的分析   3.1、可能性分析   目前生产超细晶棒材的最

8、大问题是，原装备及工艺不适用于生产超细晶棒材。为实现在Ae3～Ar3间的控温轧制，中轧后须设置水冷箱且要留一段返温距离，精轧后设置水冷箱实施控冷。这样，遇到的主要问题是：①原轧机、减速机和电机能力可能不够；②相当一部分生产线存在安装控轧控冷装备的位置及返温距离问题；③停产改造时间及资金问题；④核心技术的实践应用问题。可想象到，有效温度的掌控和冷