一种细晶粒低温精轧的生产方法与流程

本发明涉及轧钢技术领域，尤其涉及一种细晶粒低温精轧的生产方法。

背景技术：

随着我国基建工程的快速发展，公路、铁路、桥梁和各类工业及民用建筑等工程进一步升级，复杂、大跨度、抗震结构对钢材的性能要求上升，热轧带肋钢筋是混凝土结构主要的材料，在结构中承载着各种负荷。细晶粒钢筋具有良好的韧性及较高的强度，为获得细晶粒钢筋，国内外研发出了不同的生产工艺，最典型的是控轧、控冷、tmcp、复合tmcp法等。利用生产工艺技术使晶粒细化，是钢筋强化获得良好综合性能的主要手段和决定因素，采用节能、低成本的生产技术获得细晶粒，对于提升产品质量，促进企业节能降耗产生积极的推动作用。现有技术中，生产热轧带肋钢筋更多的是采用tmcp法，也就是控轧和控冷相结合的生产工艺，多适用于低碳钢微合金钢，特别是加入nb、ti、v复合的微合金，然后通过控制轧制温度、变形速度、轧后控冷的方法来实现降低合金含量，在组织相变、晶粒细化虽有一定的改善作用，但因其工艺条件的受限，对于细化晶粒还有一定的局限性，并且还需要在原料钢坯内加入一定量的nb、ti、v复合的微合金，相应的成本比较高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供晶粒细化程度高且成本低的一种细晶粒低温精轧的生产方法。

本发明是通过以下技术方案予以实现：

一种细晶粒低温精轧的生产方法，其包括如下步骤：

第一步,按质量份数计的以下成分的坯料做为原料：c：0.21～0.25％，si：0.35～0.50％，mn：1.25～1.35％，p、s≤0.045％，其余为添加红土镍矿带入的cr、ni、cu≤0.20％，fe及不可避免的杂质元素。

第二步,将坯料送入步进式加热炉中进行加热，加热炉内分加热一段、加热二段、加热三段及均热段，加热一段炉温控制在750～950℃，加热二段炉温控制在900～1100℃，加热三段炉温控制在950～1150℃，均热段炉温控制在1100～1180℃，坯料出炉后开轧温度控制在950～1080℃。

第三步，坯料出炉后经过粗轧机组、中轧机组，预精轧机组，共18个道次轧制，进入预精轧前温度控制在900-1000℃。

第四步，坯料经预精轧轧制完后进入水冷装置，使轧件快速冷却至870～950℃，奥氏体处于未再结晶区，水冷装置与精轧机留有间距，轧件在快速冷却后快速回温，均匀轧件表面和芯部温差不超过50℃。

第五步，轧件经过一定距离的均温进入精轧机低温精轧，低温精轧，即轧件温度控制在ar3～950℃，精轧机由6架顶交45°二辊高速轧机组成，根据不同规格压下率达到45-55％。

第六步，低温轧制后，通过轧后缓慢冷却/保温装置处理，降低轧后轧件冷却速度，使未转变奥氏体有足够时间发生相变，从而获得致密的铁素体和珠光体。

第七步，控冷后，轧件上冷床温度控制在800～900℃，在冷床上以10℃/s左右的冷却速度进行自然冷却，冬季冷却速度为15℃/s左右。

进一步，添加红土镍矿为由原始红土镍矿，经过烘干后含水量21.8％，在烧结机配加7％烘干后的红土镍矿焙烧生产出高碱度烧结矿。

进一步，水冷装置包括水冷箱、喷嘴，喷嘴为环形喷嘴。

进一步，缓慢冷却/保温装置为气雾冷却装置，所述气雾冷却装置水压不高于0.2mpa，通入压缩空气形成高压气雾，轧后温度不低于800℃。

发明的有益效果

本发明保护的一种细晶粒低温精轧的生产方法，具有如下有益效果：

1、细化了晶粒，提高了产品性能；

2、消除了常规轧制方式对产品组织的影响；

3、取消了nb、ti、v等合金的加入，降低了生产成本。

附图说明：

图1为低温轧制过程中结晶示意图；

具体实施方式

一种细晶粒低温精轧的生产方法，其包括如下步骤：

第一步,按质量份数计的以下成分的坯料做为原料：c：0.21～0.25％，si：0.35～0.50％，mn：1.25～1.35％，p、s≤0.045％，其余为添加红土镍矿带入的cr、ni、cu≤0.20％，fe及不可避免的杂质元素。红土镍矿中含有cr、ni，可强化铁素体细化珠光体，还可以替代一部分mn，无需再向原料钢坯内nb、ti、v复合的微合金，降低了生产成本，同时使钢筋具备良好的抗氧化耐腐蚀性能。

第二步,将坯料送入步进式加热炉中进行加热，加热炉内分加热一段、加热二段、加热三段及均热段，加热一段炉温控制在750～950℃，加热二段炉温控制在900～1100℃，加热三段炉温控制在950～1150℃，均热段炉温控制在1100～1180℃，坯料出炉后开轧温度控制在950～1080℃。

第三步，坯料出炉后经过粗轧机组、中轧机组，预精轧机组，共18个道次轧制，进入预精轧前温度控制在900-1000℃。加热与预精轧均采用均为常规轧制完全相同的轧制温度和变形制度，对设备无特殊要求。

第四步，坯料经预精轧轧制完后进入水冷装置，使轧件快速冷却至870～950℃，奥氏体处于未再结晶区，水冷装置与精轧机留有间距，轧件在快速冷却后快速回温，均匀轧件表面和芯部温差不超过50℃，可提高轧件截面冷却均匀性，并可以手动控制水压，控制轧件冷却温度，保证轧件组织的均匀性。

第五步，轧件经过一定距离的均温进入精轧机低温精轧，低温精轧，即轧件温度控制在ar3～950℃，在此区间轧制时，奥氏体处于未再结晶区变形，可以获得细小均匀块状铁素体晶粒。低温轧制在精轧机组进行，形变诱导铁素体相变过程中，富碳奥氏体区在等温或缓冷过程中析出棒状或颗粒状渗碳体，这种棒状渗碳体还会在随后的等温过程中逐渐球化，而未转变的奥氏体将转变为铁素体+珠光体，未转变的奥氏体晶粒直径＜3μm时，可直接析出球状渗碳体，有利于获得球状珠光体。精轧机由6架顶交45°二辊高速轧机组成，根据不同规格压下率达到45-55％。ar3即开始冷却时奥氏体转变的开始温度，所述低温精轧是在②未再结晶区轧制，得到加工硬化的奥氏体γ，如图1所示。

第六步，低温轧制后，通过轧后缓慢冷却/保温装置处理，降低轧后轧件冷却速度，使未转变奥氏体有足够时间发生相变，从而获得致密的铁素体和珠光体。

第七步，控冷后，轧件上冷床温度控制在800～900℃，在冷床上以10℃/s左右的冷却速度进行自然冷却，冬季冷却速度为15℃/s左右。

进一步，添加红土镍矿为由原始红土镍矿，经过烘干后含水量21.8％，在烧结机配加7％烘干后的红土镍矿焙烧生产出高碱度烧结矿，加入采用廉价的原始红土镍矿烘干并焙烧制成的高碱度烧结矿，无需在原料钢坯内添加nb、ti、v复合的微合金，且进一步降低了生产成本，同时使钢筋具备良好的抗氧化耐腐蚀性能。

进一步，水冷装置包括水冷箱、喷嘴，喷嘴为环形喷嘴，可提高轧件截面冷却均匀性，手动控制水压，控制轧件冷却温度。

进一步，缓慢冷却/保温装置为气雾冷却装置，所述气雾冷却装置水压不高于0.2mpa，通入压缩空气形成高压气雾，轧后温度不低于800℃，与传统控冷不同的是提高了相变温度，有利于未转变奥氏体发生相变。

具体实施例一：优选c：0.22％，si：0.50％，mn：1.25％，p、s≤0.045％，其余为添加红土镍矿带入的cr、ni、cu≤0.20％，fe及不可避免的杂质元素。开轧温度1010℃，进预精轧温度960℃，进精轧温度920℃，上冷床温度850℃。

具体实施例二：优选c：0.24％，si：0.45％，mn：1.35％，p、s≤0.045％，其余为添加红土镍矿带入的cr、ni、cu≤0.20％，fe及不可避免的杂质元素。开轧温度980℃，进预精轧温度960℃，进精轧温度870℃，上冷床温度810℃。

具体实施例三：优选c：0.25％，si：0.48％，mn：1.25％，p、s≤0.045％，其余为添加红土镍矿带入的cr、ni、cu≤0.20％，fe及不可避免的杂质元素。开轧温度1050℃，进预精轧温度960℃，进精轧温度900℃，上冷床温度870℃。

具体实施例四：优选c：0.21％，si：0.50％，mn：1.35％，p、s≤0.045％，其余为添加红土镍矿带入的cr、ni、cu≤0.20％，fe及不可避免的杂质元素。开轧温度1030℃，进预精轧温度970℃，进精轧温度870℃，上冷床温度830℃。

具体实施例五：优选c：0.24％，si：0.50％，mn：1.35％，p、s≤0.045％，其余为添加红土镍矿带入的cr、ni、cu≤0.20％，fe及不可避免的杂质元素。开轧温度1020℃，进预精轧温度970℃，进精轧温度870℃，上冷床温度830℃。

实施例对比分析如下表：

由上表可以看出，采用本发明提供的方法生产的产品，各项物理性能指标均达到预期要求，且有助于晶粒细化，晶粒等级可达到10级以上甚至11级，而采用控轧、控冷、tmcp法等常规轧制工艺制备的产品晶粒度级别仅能达到9-10级，同时在快速冷却条件下，极易产生回火马氏体和贝氏体。

综上所述，本发明所保护的一种细晶粒低温精轧的生产方法生产出的钢筋晶粒细化程度高且成本低。

对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。