二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺专利背景

2015年8月之前，随着中国钢材总产量达到七亿吨，螺纹钢产量突破一亿吨，国家进一步加强了宏观调控，着力结构调整，淘汰落后产能，关注节能降耗、提倡绿色钢铁，努力打造资源节约型的发展模式，实现可持续发展，我国钢铁产业正从以量取胜转入以质求发展的阶段，生产出能耗低、资源省、质量高产品的新工艺成为大家追求的目标。

截至2015年8月，中国生产HRB400（三级螺纹钢）与HRB400E（三级抗震螺纹钢）钢筋的工艺流程为将铸造完成的钢坯加热后依次通过粗轧机组、中轧机组、精轧机组然后到达冷床。为了达到其本身要求的强度和韧性一般钢坯均采用钒铁、钒氮等微合金化工艺，然而这些工艺生产主要是利用合金的性质来提高钢筋的性能，所以在生产过程中需要加入较多的合金，例如钒等。从而使HRB400（三级螺纹钢）与HRB400E（三级抗震螺纹钢）生产成本较高，在市场上竞争力不强。同时合金的大量使用也不利用资源的的合理利用，不符合2015年8月之前工业要求的资源节约型的发展模式，不利于可持续发展的目标。

二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺专利目的

针对上述螺纹钢生产过程中使用微合金较多的问题，《二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺》提供一种钢坯中不添加或者少添加微合金元素的二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺。

二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺技术方案

《二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺》包括精轧区二段控轧阶段：

S1轧件进行第一次冷却控轧，控轧后轧件表面温度为900～950℃；

S2所述轧件进入依次设置的4架精轧机进行第一段精轧；

S3所述轧件进行第二段冷却控轧，控轧后轧件表面温度为800～850℃；

S4所述轧件进入依次设置的2架精轧机进行第二段精轧。

进一步地，还包括精轧后分级水冷阶段，所述的轧件经过第二段精轧后进行分级水冷，控制所述轧件进入冷床后表面的返热温度为750～800℃。

进一步地，所述轧件微合金成分及含量为：碳0.21％，硅0.45％，锰1.25％，钒0.00％。

进一步地，所述轧件微合金成分及含量为：碳0.21％，硅0.45％，锰1.35％，钒0.005％～0.015％。

进一步地，所述的轧件经过第二段精轧后直接进入冷床，控制所述轧件进入冷床后表面的返热温度为800～850℃。

进一步地，所述轧件的微合金成分及含量为：碳0.21％，硅0.45％，锰1.45％，钒0.01％～0.02％。

进一步地，所述轧件的微合金成分及含量为：碳0.21％，硅0.45％，锰1.45％，钒0.02％～0.03％。

二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺改善效果

《二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺》通过精轧区二段控制轧制，使钢坯中不添加微合金元素或减少微合金元素的含量，稳定高效地生产HRB400（三级螺纹钢）与HRB400E（三级抗震螺纹钢），产品的各项性能指标满足国家标准GB1499.2—2007《钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋》对相应级别钢筋的要求，使产品合格率达到99％以上，大幅度地降低生产成本，经济效益非常显著。

图1是实施例《二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺》的布置简图；

图2是实施例《二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺》的轧机孔型系统图；

图3是采用该发明Φ25毫米规格HRB400精轧后冷却温度曲线图。

《二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺》涉及螺纹钢的生产工艺领域，尤其涉及一种在精轧区采用二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺。

1.一种二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺，其特征在于：包括精轧区二段控轧阶段：S1轧件进行第一次冷却控轧，控轧后轧件表面温度为900～950℃；S2所述轧件进入依次设置的4架精轧机进行第一段精轧；S3所述轧件进行第二段冷却控轧，控轧后轧件表面温度为800～850℃；S4所述轧件进入依次设置的2架精轧机进行第二段精轧。

2.根据权利要求1所述的二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺，其特征在于：还包括精轧后分级水冷阶段，所述的轧件经过第二段精轧后进行分级水冷，控制所述轧件进入冷床后表面的返热温度为750～800℃。

3.根据权利要求2所述的二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺，其特征在于：所述轧件微合金成分及含量为：碳0.21％，硅0.45％，锰1.25％，钒0.00％。

4.根据权利要求2所述的二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺，其特征在于：所述轧件微合金成分及含量为：碳0.21％，硅0.45％，锰1.35％，钒0.005％～0.015％。

5.根据权利要求1所述的二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺，其特征在于：所述的轧件经过第二段精轧后直接进入冷床，控制所述轧件进入冷床后表面的返热温度为800～850℃。

6.根据权利要求5所述的二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺，其特征在于：所述轧件的微合金成分及含量为：碳0.21％，硅0.45％，锰1.45％，钒0.01％～0.02％。

7.根据权利要求5所述的二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺，其特征在于：所述轧件的微合金成分及含量为：碳0.21％，硅0.45％，锰1.45％，钒0.02％～0.03％。

以下各实施例二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺精轧区二段控轧阶段设备的布置均为依次设置的第一控制冷却装置4、第一精轧机组5、第二控制冷却装置6、第二精轧机组7；经中轧机组轧制后的轧件首先通过第一控制冷却装置进行第一次水冷控轧，然后进入第一精轧机组进行第一段精轧、经过第一段精轧后的轧件通过第二控制冷却装置进行第二段水冷控轧、然后进入第二精轧机组进行第二段精轧。

以下实施例中所述的第一控制冷却装置、第二控制冷却装置均采用是冷却水箱冷却装置。

下面结合说明书附图对该发明做进一步的描述。

• 实施例1

采用二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产规格Φ16毫米-Φ22毫米HRB400（三级螺纹钢），包括精轧区二段控轧和轧精轧后分级水冷两部分，并不需要添加微合金元素（NiVTi），生产出符合国家标准GB1499.2—2007《钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋》中HRB400（三级螺纹钢）。具体步骤为其工艺包含如下步骤是：

（1）钢坯在加热炉1加热，开轧温度控制在1000℃左右。

（2）轧件在粗轧机组2、中轧机组3的区域进行常规轧制，在精轧机组区域进行二段控制轧制，第一控制轧制段：轧件经过第一控制冷却装置4后，在第一精轧机组5入口处的温度控制在900～950℃，经过第一精轧机组轧制后进入第二控制轧制段：轧件经第一段精轧机组轧制后首先经过第二控制冷却装置6进行冷却，控制轧件在第二精轧机组7入口处的温度控制在800-850℃。

（3）轧件出第二精轧机组后进入精轧后分级水冷阶段：轧件经第二精轧机组轧制后通过分段式控制水冷装置8进行冷却，控制水冷装置的开启段数须依据生产规格，调整精轧后控制水冷装置的冷却水流量和冷却水压力。

（4）轧件经精轧后分级水冷阶段冷却后送上冷床，冷却并返温后螺纹钢上冷床温度控制在750-800℃。

所述的分段式水冷控制装置为依次间距设置的多个水箱。

下面就Φ18毫米HRB400（三级螺纹钢）采用二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产的步骤做详细介绍：

如图1、2所述该实施例二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺采用18架轧机，粗、中轧机组各6架平立交替布置，按照排列顺序6台粗轧机组序号依次为1#、2#、3#、4#、5#、6#，6台中轧机组的序号依次为7#、8#、9#、10#，11#、12#，；第一精轧机组包括4架精轧机，第一精轧机组序号为13#、14#、15#、16#，且四台精轧机立平平平布置；第二精轧机组包括2架精轧机，序号依次为17#、18#，平立布置。采用钢坯规格160毫米方坯，采用二切分轧制。钢坯内微合金元素成分及含量的百分比为：C0.20-0.25；Si0.45；Mn1.25。开轧温度为1000℃，13#轧机入口温度为910℃，17#轧机入口温度为830℃，上冷床温度为780℃。

在室温状态下对该实施例二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产的Φ18毫米HRB400（三级螺纹钢）的各项性能指标进行检验，屈服强度420兆帕，抗拉强度570兆帕，延伸率22％。各项性能指标满足国家标准GB1499.2—2007《钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋》的要求。

• 实施例2

如图1、2所示，二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产Φ25毫米-Φ36毫米HRB400（三级螺纹钢）的实施方式与上述实施例1中Φ16毫米-Φ22毫米HRB400（三级螺纹钢）类似，仅在钢坯内添加0.01％-0.02％的微合金元素钒。

下面就下面就Φ28毫米HRB400（三级螺纹钢）采用二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产的步骤做详细介绍：

该实施例二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺采用18架轧机，粗、中轧机组各6架平立交替布置；第一精轧机组包括4架精轧机，立平平平布置；第二精轧机组包括2架精轧机，平立布置。钢坯规格160毫米方坯，单线轧制。钢坯内微合金元素成分及百分含量为：C0.20-0.25；Si0.45；Mn1.35；V0.01。开轧温度为1000℃，17#轧机入口温度为850℃，上冷床温度为760℃。

在室温状态下对该实施例二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产的ΦΦ28毫米HRB400（三级螺纹钢）的各项性能指标进行检验，屈服强度440兆帕，抗拉强度570兆帕，延伸率20％。各项性能指标满足国家标准GB1499.2—2007《钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋》的要求。

• 实施例3

采用二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产规格Φ16毫米-Φ22毫米HRB400（三级螺纹钢），只需在钢坯中添加0.01％-0.02％微合金元素钒，就可生产出符合国家标准GB1499.2—2007《钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋》中HRB400E的螺纹钢。具体步骤为其工艺包含如下步骤是：

（1）钢坯在加热炉1加热，开轧温度控制在1000℃左右。

（2）轧件在粗轧机组2、中轧机组3的区域进行常规轧制，在精轧机组区域进行二段控制轧制，第一控制轧制段：轧件经过第一控制冷却装置4后，在第一精轧机组5入口处的温度控制在900～950℃，经过第一精轧机组轧制后进入第二控制轧制端：轧件经第一段精轧机组轧制后首先经过第二控制冷却装置6进行冷却，控制在在第二精轧机组7入口处的温度控制在800-850℃。

（3）轧件经第二精轧机组轧制后直接送上冷床，抗震螺纹钢筋上冷床温度控制在800-850℃。

下面就Φ18毫米HRB400E（三级抗震螺纹钢）采用二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产的步骤做详细介绍：

如图1、2所示，该实施例二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺采用18架轧机，粗、中轧机组各6架平立交替布置；一精轧机组包括4架精轧机，立平平平布置；第二精轧机组包括2架精轧机，平立布置。钢坯规格160毫米方坯，采用二切分轧制。钢坯内微合金元素的成分及百分含量为：C0.20-0.25；Si0.45；Mn1.45；V0.015。开轧温度为1000℃，13#轧机入口温度为910℃，17#轧机入口温度为830℃，上冷床温度为820℃。

在室温状态下对该实施例二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产的Φ18毫米HRB400E（三级抗震螺纹钢）的各项性能指标进行检验，屈服强度420兆帕，抗拉强度600兆帕，延伸率25％。各项性能指标满足国家标准GB1499.2—2007《钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋》的要求。

• 实施例4

二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产Φ25毫米-Φ36毫米HRB400E（三级抗震螺纹钢）的实施方式与上述实施例3中Φ16毫米-Φ22毫米HRB400E（三级抗震螺纹钢）类似，仅在钢坯内添加微合金元素钒的含量为0.02％-0.03％。

下面就Φ28毫米HRB400E（三级抗震螺纹钢）采用二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产的步骤做详细介绍：

该实施例二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺采用18架轧机，粗、中轧机组各6架平立交替布置；一精轧机组包括4架精轧机，立平平平布置；第二精轧机组包括2架精轧机，平立布置。钢坯规格160毫米方坯，采用二切分轧制。钢坯内微合金元素的成分及百分含量为：C0.20-0.25；Si0.45；Mn1.45；V0.03。开轧温度为1000℃，17#轧机入口温度为850℃，上冷床温度为860℃。

在室温状态下对该实施例二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产的Φ28毫米HRB400E（三级抗震螺纹钢）的各项性能指标进行检验，屈服强度435兆帕，抗拉强度610兆帕，延伸率24％。各项性能指标满足国家标准GB1499.2—2007《钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋》的要求。

该发明的原理是通过轧机间水冷来使轧件在未再结晶区变形温度；同时普通螺纹钢轧后采用分级冷却控制上冷床温度，抗震钢筋经过两组精轧机组的轧制后不水冷直接送至冷床。具体原理如下：

精轧区二段控制轧制：螺纹钢的控制轧制是通过用预定的工艺参数来控制热轧螺纹钢的变形温度和累计变形量的轧制工艺。通过对变形温度和累计变形量的合理控制，以便控制轧制时增加铁素体相变核，以获得相变组织的微细化，细化晶粒，提高钢材的综合力学性能。

第一控制轧制阶段，轧件在第一精轧机组控制在900℃-950℃间轧制，此时螺纹钢处在奥氏体相的未再结晶型区域，其累计变形量为60%-75%；第二控制轧制阶段，轧件通过第二精轧机组进行终轧时轧件的表面温度控制在Ar3附近（800℃-850℃），其累计变形量为35%-50%。

变形奥氏体的晶界是奥氏体向铁素体转变的有利形核部位。在二阶段的控制轧制过程中，奥氏体相在未再结晶型区，变形奥氏体晶粒被拉长。随着变形量的加大，变形带的数量增多，分布更加均匀；变形带提供了相变时的形核地点，因而使的相变后的铁素体晶粒细小均匀。

普通螺纹钢经精轧区二段控轧后分级水冷阶段:螺纹钢的轧后控冷工艺要保证最终产品具有足够的强度和良好的塑性、韧性，即良好的综合力学性能，其组织应为铁素体和珠光体；贝氏体和马氏体使塑性降低，因此要避免贝氏体和马氏体的生成。

棒材轧后冷却方式主要有一段控冷方式和分级控冷方式，分级控冷方式就是在传统的一段控冷方式的基础上加入了中间的空冷过程。中间空冷的主要目的是为了减小水冷后表面和心部的温差，防止表层产生过冷组织，并为获得均匀一致的室温组织创造了条件。轧后冷却采用二级分级冷却方式，如图3所示，Φ25毫米规格螺纹钢轧后分级冷却温度曲线图与螺纹钢典型钢种20MnSi的CCT曲线相结合，可以看出控制上冷床温度在750℃-800℃间，则可控制其最终组织为：珠光体 铁素体。

通过采用在精轧区域二段控轧和轧后控冷技术，大大提高螺纹钢的综合力学性能，可以不使用微合金元素或少加微合金元素生产HRB400（三级螺纹钢）与HRB400E（三级抗震螺纹钢），节约资源，极大的降低了生产成本；该技术的应用符合2015年8月之前的生产工艺，对轧制过程的操作和年产量基本没有影响，对轧线设备的能力要求不高，生产过程的控制要求比较宽松，生产过程稳定。生产的产品完全满足国家标准要求，提高企业的经济效益，增强企业的竞争力。下面是该发明生产出的螺纹钢与原有螺纹钢微合金元素含量的对比表。就对比表中可以明显的看出，该发明二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺生产出的各种型号的螺纹钢，在钢坯中添加钒的含量明显降低，而对普通螺纹钢中锰元素的含量也相应的减少，符合2015年8月之前工业生产的要求，增强了产品的市场竞争力。

2020年7月17日，《二段控轧及轧后控冷生产螺纹钢的工艺》获得安徽省第七届专利奖银奖。 2100433B

《一种基于超快冷技术的轧后冷却系统》涉及中厚板轧后冷却技术领域，具体是一种基于超快冷技术的轧后冷却系统。

一种基于超快冷技术的轧后冷却系统专利目的

《一种基于超快冷技术的轧后冷却系统》的目的是提供一种基于超快冷技术的轧后冷却系统，采用超快冷和层流冷却装置优化组合布置方式，达到较高的冷却速率，实现钢板的均匀冷却。

一种基于超快冷技术的轧后冷却系统技术方案

《一种基于超快冷技术的轧后冷却系统》在轧线上沿钢板轧制运行方向依次排列不同结构冷却集管的冷却装置，上、下分流集管直接与主供水管相接，每根分流集水管控制1组喷嘴；其特征在于采用轧后先布置超快冷装置，其次再布置层流冷却装置的组合方式，超快冷装置的超快冷却区中，喷嘴形式为倾斜喷射式缝隙喷嘴与高密管式喷嘴混合排列，上喷嘴与移动梁一起上下运动，来满足不同钢板的板型；层流冷却区每组上喷嘴由2组单边U型管组成，每组为3排单边U型管，每组上喷嘴与2组下喷嘴对应；本系统前、后均布置有吹扫装置，并且辊道两侧还设置侧吹装置，及时去除钢板表面的残留水。

一种基于超快冷技术的轧后冷却系统改善效果

1.《一种基于超快冷技术的轧后冷却系统》通过采用超快冷和层流冷却装置优化组合布置方式，是将斜喷缝隙式喷嘴 高密管式喷嘴的混合布置，极其均匀地将板面残存水与钢板之间形成的气膜清除，从而达到钢板和冷却水之间的完全接触，实现钢板和冷却水均匀接触的全面的核沸腾。这不仅提高了钢板和冷却水之间的热交换，达到较高的冷却速率，而且可以实现钢板的均匀冷却，大大抑制了钢板由于冷却不均引起的翘曲。

2.通过超快冷装置具有良好的冷却能力，即其冷却速度可以达到水冷的极限速度；使钢板面内温度分布均匀，减少材料中的残余应力，使材料具有良好的焊接性能；对温度的控制比较精确。

3.根据钢板板形实际状况，超快冷上喷嘴距离钢板约300～400毫米位置处，由超快速冷却设备将钢板冷却至600～750℃左右，再由常规层流冷却系统开启适当的集管组数冷却至终冷温度，如仅实用层流冷却装置，超快冷上集管通过移动梁提升至最高位置，使钢板通过超快速冷却设备区，由常规层流冷却系统开启适当的集管组数冷却至终冷温度。

5.冷却装置工作过程，通过前气吹装置、侧喷水装置、后气吹装置，可沿钢板宽向扫除钢板表面的滞留的残水，从而提高钢板表面冷却效率，减少因滞留水在钢板表面的沸腾过程产生的冷却不均。前气吹装置、侧喷水装置、后气吹装置扫除钢板表面残水还有利于冷却装置前、后或冷却装置内安装的检测仪表对钢板表面进行的参数测量。