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利用轧后控制冷却生产高强度带肋钢筋的工艺研究与应用.PDF


摘                       要
国内      材生 小型棒 产企业众多, 面临严峻的 市场竞争。 如何利用低成本
工艺技 术生产高性能 棒材已 成为企业参与市场竞争的关键。同时, 轧钢技 术的 不断进步亦促使小型棒材生产向 着规模化、 优质化和高效化的方向 加 速发展,棒材生产中 采用控制冷却方法提高产品性能已 成为主要的发展趋

>势, 其中采用控制冷却方法提高带肋钢筋性能的生产工艺开始得到广泛应

用。 系统地研究 控制冷却工艺对钢筋组织结构和性能的 影响, 对于确定合
理的冷却工艺和轧制工艺显得尤为重要。

本文结合国内      外有关研究的分析,进行济钢一小型轧后控制冷却工艺 设计, 并借助红 外温度测量仪、光学显微镜、 扫描电镜、万能试验机等实 验仪器, 进行了 系统研究, 揭示了 该工艺参数与钢筋组织结构和性能的相
关性,取得了如下研究成果和结论。

1 在精轧机组后,      、 设计了 钢筋穿水控制冷却装置, 具体特点为: 冷却 器采用湍流管式, 具有冷却效率高、均匀性好的特点; 在布置形式上, 控
制冷却装置应与切分轧制工艺相对应,并确定相应的冷却规程:对于不同

钢种、不同规格的小型材,可以对水冷箱的使用数量、水量、水压等进行 设定,以满足不同的工艺要求。 2 采用轧后穿水控制冷却的生产工艺明显提高了带肋钢筋的力学性      、

能, 对于降低生产成本作用明显。 研究表明,与未穿水冷却钢筋相比,穿
水冷却后的钢筋屈服强度相对提高了 1.7 91%,抗拉强度相对提高了72 .4 %,伸率相对提高了 36 . %,晶粒度相对提高 73 ,晶粒大小相对减小 .7
1.9 5 7 %.

3 研究表明,      、 在其它条件基本不变的 情况下,随着轧制速度的提高,
穿水冷却提高钢筋力学性能的效果逐步降低,晶粒度级别逐步变小,晶粒 呈增大趋势;但对韧性影响不大。在轧制速度一定时,穿水冷却后的钢筋 表面温度直接影响到控制冷却的效果,表面温度在 70 0℃以上时,穿水控
制冷却效果明显减弱。

4 钢筋轧后控制冷却工艺与微合金化相结合,      . 可以显著提高钢筋的性

能,改善钢筋的微观组织结构,但是经过时效处理后的含妮钢筋的屈服强 度有所下降,延伸率提高。 5 利用穿水控制冷却生产工艺与微合金化工艺相结合,      、 采用微调后的 二级带肋钢筋化学成分生产三级带肋钢筋,可以 完全满足三级钢筋对性能
的要求。

关键词:钢筋:控制冷却;微合金化;性能

ABS RACT T

D e h e    ay  eim nf te f  l e i sebr     ra sm n dm sc  u c r o s a s tn  l  u tt r o  o t a a u s m l  o t a o  e e c e s   h r a d  r i m r c etn H w  r u i t t  a f e t c cl  kt  pto.  t p dc h h h ty  c h ua a e o i a e e  e  m i o o  e  o g pr m e s  h o r  e nl y a t e tpr i e   rac brwtt l ecst ho g bc e  ky  aipt eo n a i e  o c o e m h f h  w t  e  o  c a t im k cm e i f h e  risM r e o i os  nl y    r t  p i n  t s etps .  evrc tuu tho g n  e o to o e n re o o ,  n a t r  e n e o c p g s f  l i a a la d  ee p et  ico o   e o s e rlg o  e re t dvl m n o de i t r r s  t o n l c e t h o e l s c e  o n  tn  r lg-a,  -ul   h h cny  h r utn m lei   s l h hqatad  eiec f t p dco osa s tn a e ce i r g i n i f i o e  i f  l o y g r  o c se a . a be bcm t a e ec t ipo pout r r   br Ihs n o e  m it dny m r e dc poe t l  t  e e e s h e  n  n o  v r s  t py

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a t sn t h e  s o, at r  u tho g dsn  n e i t m ci a o  t u o pt  e nl y i o d  o e a n n n s d  n h h u p  o eg f e  c cn o con ae t fi i mlti i N . m lSco Mlo ot l lg  r  i s n i rn  o 1 a e i i f r o i f h nh g l  n  S l tn  l  t e  a Jag ft ro , og t s t ac sd nwy ntcd in,  h me t uh e sm ta t y  l c sue g u e r h r r h y e i l  u e o rt eu m n o c tl lg  r i ,  at r ne t rav qi et  o r con ae rlg t u o f dd  eti p f  o o i f o n h h o n t l e  u h lit e  y bte ts cspr erad asut e  p pr, fl i e e h poe a m ts  r r c rad  e t oo n w n  r s  e n e t u n r t h lw g i a b r o y e 
rsl a d n ls n c n  da : eut n c cu i s  b rwn s  o o a e 

1 tds nd  r e olg i aet i s n iti     i e r awt con dv e r fi i ml rn勿 . h  g e Wi e b ar  i e c f h n h g l  , t e  a cnoi pr er sc a r lg  e, l w t fx hd uc ot l g  a ts uh  oi sed co rl a m e,  s  n p n l o 吨 a r  , r l el u y ai p s r ad o,  r le t l lg r lg cs w t co r e u ,  o  a e z o r o i n  n r s a r  e r s e n s ncn  i cn ocon i oi poe ; e ol a l a叩t tbl t  si ca c rt ih h  lg iec ad  d d e u u n t e t hr tii s  con e c ny  go d  e u ,  a esc  i o i f i r b s  g n o uiri; h fm clc i ,  r lg  i solcrs n no t it o o ooao wt con dv e u oe od fmy n  r f  tn a o i e c h d r p e  l e t s a t rln p cs ad tmn r eat  l r u tn;  o  re l g  e ,  d e i e vn co e a o i r s n e r e  p o l o 吨 e li s t g ao h e a on o w t t k w t f x d dal pesr e sol b m ut  a r  ,  e l a h r i r u t hu e f  e a n a r  n y uc  s e  u c  d  dtmnd  et e nt hi l  s d e e  l  seic i . e r i tm ed r t  n ane f i r sead citn e e o  i e e c ed o v s t n p fao f c r  e 2A r i sn iti h r ue  e o r r e o r    et fii mlrnt p dc p c s eawt c tl .  h nh g l  ,  o t f e  a e  r s f  ar  o o b n con hi t s  hn s pr   r bd n r d  ei nyad olg g e m cai p e o i e r f c br  et,  i e h n e c r t f  o y b e oe a v l n i d t poutn  t  s s i s .  ete  g pipoe ,  rl h r co csdp s ov ul U dr  ior h r s t ta e d i o er e b o y n h d a c c s h i e i e  r us  t t e  e i s e, r am ca c p pr wt e l s w  i h s rlg  dt e r  hn a r ey  st h h f  a o n p h b e i l  t i o a t m l e e  o h w t con iov u ecld  r am cai l pr wt uw t a r lg  bi s ee t e r  hn ap ey h t e e o i s  o x l h b e c r t io a r e  o con. r n ,  id  nt i r ss 1% r sod g ; i olgTe io y lseg n e e 1. c r pni l t se i h e t   e t h  a 9 7 o e r c nye l n

seg i r s 7 4 cr s ni l e nao i r s 3 % tnt n e e . % o e od g ;  gtn  c a s 6 r h  c a s 2 rp n y l i n e e . o crsod g . e w t con, i g d o r a t s e t o e ni l At a r  lg g n  e  e r  f ,  r p n y fr  e o i r r f  u i h a a b r n e n m n re us it t t i g do wt rlg  a i r s es a r l i c e  g n  ef  e oi r r  e e ut e t n a h r r s d a a a ar  n e n a s l b c 7 7 cr sod g ; n e r s 1. % rs ni l . %  r pni l g is dc a s  9 c rp d g . 3 oe n y r i ee e 5 a z 7 oe o n y
3 T e  u s  w  t  h  r  s  de ,  olg  e      sl so ta wt o e tm f ens a rln sed .  r t h h e h i t e h r i x s s  i p

eh c ,  a r lg  ee o e a i r amcai p pr na e b w t con t fc f  n n e r  hn s  e n d y  e o i h e  t n c g  e c r t h b o y flsp  t ,  se  e  c sp  t ,  a e s e i as  b spg i i g dr ue t b spgi p a ir sg l t y  rn  r e s  y  a p r n an e e a z a d e e n  c t d c;  iint  i s t gns ee.  n lg e i e e y bt s  ov u t o he fc W e r i s d  n n u t  o b o o  u s  t h o n p s l e i aal aewt con, r as fe p a raes ee n rb ,  ar lgt e r a t ete  c t fc v i e fr e o i h b u c e ru f t h t e  r m e  t ocnocon de l w e s fe p a ra v 70  hee o f r olg  cy hn  a t e te  e C,  fc f otl i i t,  u c e ru b 0 t r r m o e  t  cnocon waes kd . m if ts cn t r as f e otl i e n m r l Te n o aei h e r a r olg  k a e y h a a r f tg  b u c c e  r t pru hv rlg pru , n s e, i wt p s r a e e te e i t e te oi p dcon a r s ,  m a r a o n e a r rlg  olg e r u n l m l e e e d
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4 Ve d  t epr et  l i ce  cm i d  tl   i e f m e  em n r us i t t t  b e cno . w r o h x i e t n a h o n or s d a con wt mc aoi cn gt r a p pr   rel ip v olg  h  r ly g  hi e e r  e m kd ,  r e i i io l n a e h n  b r t a ym o o y e r r t t e u ae ai , d  nt f  ioly g  r r amc s c r bt r  gy lseg oN mc aoi r a b io r u ,  f g u t n i t h  b  r l n e e r b dcn sgt, e nao ehne ele hybt  gtn  ac. i l l u l i n i o 5C b e t a r lg  io l n gd I n r d    m i d  w t con wtmc aoi , e  e fc br .  n h e o i i r ly g r o e  h  a r oe a i c cm le m et r ue e og d I rn rd  w i y l d a o p ty  t  qim n f e  e fc br hh d n  e l e h e r t r I  o e a c i e e  a i ,  e a o i t ce i l  psi o t g d I io e b ae c rn o  mc cm otn  h r e  n r d  fr c d g  h a o i o f  a I  c a t e  e rf r 
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原创性声 明                      
本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进      行研究所取得的 成果。除文中已 经注明引用的内容外, 本论文不包含任何
其他个人或集体己 经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡

献的个人和集体, 均己 在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人
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本人完全了      解山东大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保 留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅 和借阅;本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索, 可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本
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论文作者签名 导师签名

" . 0 : 圣 期:2 4.07 - 日 , 1.  叁

山 东 大 学 硕 士 学 位 论 文

第一章
11选题的背景及意义 .

前言

控制冷却 (otold  ln)是对轧后钢材的冷却2艺参数(        rle coig cn o 始
冷温度、    终冷温度、 冷却速度) 合理控制, 为钢材相变作好组织准备, 并通

过控制相变过程的    冷却速度,以 达到控制钢材组织状态、各种组织的组成 比以    及碳氮化物析出 从而提高和改善钢材的 等, 综合力学性能与使用性能。
在理想状况下, 先根据钢材的厚度和化学成分选择适宜的冷却速率,根据

冷却速率和通板速度选择出最佳水流密度、 通板速度、 冷却速率、开冷温
度、 终冷温度, 确定开启的集管组数。 控冷目 标参数为: 冷却速率、 终冷温

度、 横向、纵向、 上下板温度均匀性。可控量为: 辊道速度、集管水流量、 集管数目 及其工作 位置、边部遮蔽的宽度及位置、上下水量比 等。
目        前,国内 外控制冷却工艺已 经广泛应用到中、高碳钢和合金钢的轧
制生产中:一些文献对板材的冷却控制设定了模型,大量的学者也对轧后

控制 冷却技术对板 材组织和力学性能的影响做了 G。弓 研究[ ’] . ,。 ’
经余热淬火的      钢筋其屈服强度可提高 10 3Ma 5-20P。采用这种工艺还
有很大的灵活性,同一成分的钢通过改变冷却强度,可获得不同级别的钢

筋 (-4级) 余热淬火用于碳当 3 。 量较小的 钢种,淬火后钢筋在具有良 好
屈服强度的同时还具有良 好的焊接性能、延伸性能和弯曲性能。与添加合 金元素的强化措施相比较,余热淬火的生产成本低,且可以提高产品的合
格率.

国内小型棒材生产企业众多,面临严峻的市场竞争。自      从我国加入世 界贸易组织以来, 市场竞争愈来愈激烈。如何利用低成本工艺技术生产高 性能棒材已 成为企业参与市场竞争的关键。同时,轧钢技术的不断进步亦
促使小型棒材生产向 着规模化、优质化和高效化的方向加速发展,棒材生

产中采用控制冷却方法提高产品性能已成为主要的发展趋势,其中采用控 制冷却方法提高带肋钢筋性能的生产工艺开始得到广泛应用。系统地研究
控制冷却方法对钢筋组织结构和性能的影响,对于确定合理的冷却工艺和

山 东大 学 硕 士 学位 论 文 轧制工艺显得尤为重要。

济钢第一小型轧钢厂具有年产 10      0 万吨以上钢筋的生产能力,目前主

要采用 V N 微合金化的方法生产三级和四 或 b 级带肋钢筋, 炼钢生产中配加
一定量的钒铁或妮铁合金,以保证产品性能。但近年来,上述合金价格上
涨幅度巨大,给企业带来巨大的成本压力。

为大幅度降低生产成本,实现优质、高产、低耗的高效化生产,扩大     

产品市场占 有率、 增强企业的竞争力, 济钢一小型从20 年开始实施轧后 05
控制冷却工艺改造。伴随这一工艺改造所产生的实际问 题,本论文开展了 系统的研究,主要设计了轧后穿水控制冷却工艺,系统地研究了 成分和强 制冷却工艺参数对钢筋组织结构和性能的影响规律及其形成机理。 本论文

研究方案是用加微量合金后的二级钢筋成分生产三级钢筋,为大幅度降低
炼钢合金生产成本和提高钢材性能稳定性,奠定可靠的实验和理论基础。 12本文工作的研究方案和技术路线 .

121主要研究方案 .. 本文结合国内      外有关的钢筋轧后控制冷却研究分析,进行济钢一小型 轧后控制冷却工艺设计,并借助红外温度测量仪、显微镜、扫描电镜、万 能试验机等实验仪器,通过对新增加的轧后控制冷却工艺的系统研究,揭 示该工艺参数与钢筋组织结构和性能的相关性, 实现其合理的控制和优化,
以达到提高钢筋产品性能等级和合格率,降低生产成本的目的.

122主要技术路线 ..
以控制冷却理论、物理冶金原理、相变理论、热交换原理等作为理论      基础,通过实验研究和实际冷却设备调试、工艺试验,结合性能测试与微

观组织分析,在熔炼成分和轧制工艺参数最佳配置条件下,调整、确定冷 却设备的参数优化,以实现细化晶粒、改善组织和性能的目的。
重点研究不同冷却工艺参数对钢筋的组织结构和性能的影响及其优     

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化,包括轧后控制冷却工艺参数对产品性能的影响;轧后控制冷却条件下 熔炼成分变化对产品性能的影响。

13本文工作的主要内容 .

本文主要结合轧后控制冷却改造进行相关生产工艺的设计,同时研究      分析不同冷却工艺参数对钢筋的组织结构和性能的影响及其优化,分析不 同熔炼成分时穿水控制冷却的效果。其主要内 容一是轧后控制冷却工艺的
设计;二是轧后控制冷却工艺参数对产品性能的影响;三是轧后控制冷却 条件下熔炼成分变化对产品性能的影响。

()        1 第一章, 概况介绍了 本文研究的背景和意义、 工作特点及研究方
案和技术路线、主要研究内容及工作难点。

<)        2 第二章, 系统阐述了 轧后控制冷却技术的发展概况, 外对钢 国内 筋轧后控制冷却技术的理论研究及应用情况。 ()        3 第三章, 试验方法及试验材料 <)第四章,主要介绍了济钢第一小型厂全连轧生产线的工艺设计,        4 侧重介绍了轧后控制冷却工艺的设计思想、基本功能及基本参数等内容。 ()        5 第五章, 主要对轧后控制冷却工艺参数对产品性能的影响进行了
分析研究,重点研究了同一轧制速度下穿水控制冷却的效果、不同轧制速

度条件下控制冷却的效果和控制冷却条件下钢筋沿径向的组织结构变化, 并探讨了其作用机理。
()      重点分析了轧后控制冷却条件下熔炼成分变化对产品性 6 第六章, 能的影响,包括正常二级钢筋成分、添加微量合金元素后的钢筋性能、微
观组织结构变化等,探讨了其影响机理。

()第七章,总结了通过该项工作得出的几点结论.      7 14本文工作难点 .
本文所采用的轧后穿水控制冷却工艺,其工艺参数的设计及其与性能      之间的相关性是本文研究的工作难点。

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第二章 钢筋轧后控制冷却技术发展概况
2 1前言 .

自从我国加入世界贸易组织以来,市场竞争愈来愈激烈,轧钢技术的       

不断进步亦促使小型棒材生产向 着规模化、 优质化和高效化的方向 加速发 展,棒材生产中采用控制冷却方法提高产品性能已 成为主要的发展趋势

[1 国内小 t。 , 2 型棒材生产企业众多, 严峻的 场竞 如何利 成本 面临 市 争, 用低

工艺技术生产高性能棒材已 成为企 业参与市 场竞争的关 [1其中, 键3, . 4 采用
强制冷却方法提高带肋钢筋性能的生 产工艺开始得到应用。 控制冷却 cnrl d  ln 是对轧后钢材的      (oto e coi ) o g 冷却工艺参数( 始
冷温度、 终冷温度、 冷却速度) 合理控制, 为钢材相变作好组织准备, 并通 过控制相变过程的冷却速度,以 达到控制钢材组织状态、各种组织的组成

比 及碳氮化物析出等, 从而提高 善 和改 钢材的 合力学 与使用性能S 综 性能 [ 1
在理想状况下,先根据钢材的厚度和化学成分选择适宜的冷却速率, 根据

冷却速率和通板速度选择出 最佳水流密度、 通板速度、 冷却速率、 开冷温
度、 终冷温度, 确定开启的集管组数。 控冷目 标参数为: 冷却速率、 终冷温

度、 横向、纵向、上下板温度均匀性。可控量为: 辊道速度、 集管水流量、
集管数目 及其工作位置、边部遮蔽的宽度及位置、上下水量比 等。

钢材的冷却方式主要有高压喷嘴冷却、层流冷却、      水幕冷却、 雾化冷 却、喷淋冷却、 板湍流冷却等几种方式。各种冷却方式都有其各自 的优点

和缺点,见表 i 。目 世界 用较多的是 c 前, 上采 e ] 层流冷却 和水幕 方式。 冷却
层流冷却的具体方法是使大流量的低压水平稳地贴附于带钢上表面,形成 薄薄的一层水膜,且随着带钢的前进,由侧向喷出的中压水吹动水膜,使

其不断更新, 从而带走大量的热, 来达到冷却之目的。 水幕冷却是7 年代 0 发展起来的一种新的冷却方法, 它具有较高的冷却能力, 冷却较均匀, 横向

且设 备简单【 雾化冷却是用 刀 。 气体使冷却 水雾化, 进行带钢冷却的一 然后
种方法阁 .

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几种主妥冷知方式的特点

玲却方式
高压吸嘴
冲却   









水为 连续的, 星紊旅状恋喷到钥板表圈. 时水质的要求较高. 峨嘴容肠 堵在. 水的 其穿透性好。 适用于水汽盛较甲的 环姗。
利用率较怪,

用 水三大, 水的飞城严!, 冷却不均匀;

层挂冷娜

水.冲句
井化玲却 喷琳冷匆
板份庭冷却

水扭保特层派状态, 可获得裸 资的冷却能 力. 冷却均匀。 水砚保持层倪状石, 冷却邃度大, 玲却区 距离姐, 对水口的要求不离, 岛维护. 用压绷空气住水流成多状来冷却栩板。 冷 却均匀, 玲却遨度的调节范围较 可实 大, 现攀独风冷、 润木冷和强水冷.
水为彼 断式 。 成蔽 衡屏 冲击被冷 的俐 形

冷却区距离长, 对水城的妥东艘离, 本嘴 容易 绪., 殡维护. 可翻节的冷却速度范圈狡小。
肠要供风、 供水有甘蔽 硬。设备的路钱复 杂. 大. 吸奋 车何的雾气大, 设备易脚该。 佑里的压力较高, 润节冷却桂力的范困较 窄。 对水质的要求较离。

板, 比蔺压咬嘴冷却均匀 . 冷却褚力较大

轧后切板立接进人水中进行锌火, 冷却盆 待却遨度的目节推口较,, 水食较大. 度可 达润3℃偏 0

根据控制轧制和控制冷却理论和实践,目      前国内外控制冷却工艺已经

广泛应用到中、 碳钢和合金 轧制生 高 钢的 产中: (,对板材的 控 文献[ 1 91 ,〕 1 0 冷却
制设定了 模型, 大量的学者也对轧后控制冷却技术对板材组织和力学性能

的 影响做了 研究[’1 刘英烈 1,1 2,7 , ; 等人的 研究表明旧 当 未再结晶 ‘, 提高 区的
累计压下量时, 使钢的晶 粒得到细化、强度和韧性有较大提高。 经余热淬火的钢筋其屈服强度可提高 2020P。      5-3Ma 采用这种工艺还有 很大的灵活性,同 一成分的钢通过改变冷却强度, 可获得不同级别的 钢筋 (- 级) 余热淬火用于碳当量较小的钢种, 34 。 淬火后钢筋在具有良 好屈服 强度的同时还具有良 好的焊接性能、延伸性能和弯曲 性能。 与添加合金元 素的强化措施相比 较,余热淬火的生产成本低, 并且可以 提高产品的合格
率。

22钢筋轧后控制冷却工艺的研究现状 .

221钢筋轧后控制冷却工艺原理 .. 钢筋控制冷却又称钢筋轧后余热处理或轧后余热淬火。该工艺是利用      钢筋 ( 棒材)终轧组织仍处于奥氏体状态时直接进行表层淬火,随后利用

其心部余热在轧钢作业线上直接进行自 身回火,以 提高塑性、改善韧性、
获得良 好的综合性能。这一工艺将热轧变形与热处理有机结合在一起,通

山东大学硕士学位论文

过对工艺参数的合理控制,有效地挖掘出钢材性能的潜力,获得热强化的
效果。

222钢筋轧后控制冷却工艺特点 ..

钢筋轧后控制冷却 (      余热淬火处理) 工艺具有以 下特点: ()        1 可以在轧制作业线上, 通过控制冷却工艺生产的强化钢筋,以 代 替重新加热进行淬火、回火的调质钢筋。与一般热处理强化钢筋相比较,

控制冷却强化钢筋不仅由于利用轧制余热而无需重新加热,节约了 热量消

耗, 缩短了 产周期, 生 提高了 产 率, 低了 产 本1 而 提高 生 效 降 生 成 [, 且 了 6 1
钢材的综合力学性能,特别是低温力学性能。其因主要是在利用轧制余热 淬火之前轧件已发生奥氏体再结晶,使晶粒细化,原奥氏体晶界位置已经 改变且新晶界的形成时间又很短,杂质还未来得及向晶界偏聚,因而改善

了低温力学性能;在利用轧制余热淬火前轧件尚未发生 奥氏体再结晶 情况 下, 所进行的低温形变热处理对低温力学性能也会有良 好影响。 ()      2 选用碳素钢和低合金钢, 采用轧后控制冷却工艺, 可生产不同强

度等 钢筋18 从 级的 〔1 而可能改 热 按 种分 的 统生 方 实 71 ,, 变 轧 钢 等级 传 产 法,
现节约合金元素、降低成本、便于管理。

()      3 设备简单, 不用改动轧制设备, 只需在精轧机后安装一套水冷设 备。为了控制终轧温度或进行控制轧制,可在中轧机或精轧机前安装中间 冷却或精轧预冷装置. ()      4在奥氏体未再结晶区终轧后快冷的 余热强化钢筋在使用性能上存 在一个缺点,即应力腐蚀开裂倾向 较大。 裂纹主要是 在活动的滑移带上位
错堆积处形核。具有低温形变热处理效果的奥氏体未再结晶区终轧的轧制 余热淬火,提高了位错密度,阻止了 位错亚结构的多边变化,因而促进了

裂纹形成的核心。但是,在奥氏 体再结晶区终轧的轧制余热强化钢筋,由 于再结晶过程消除了晶内 位错, 而不会出 现应力腐蚀开 裂倾向。
223钢筋轧后控制冷却的工艺过程及方法 ..

山东大学 硕士学位论 文

钢筋轧后控制      冷却 ( 余热淬火) 工艺过程如下: 首先,在轧      材表面生成一定量的马氏 ( 体 要求不大于总面积的 3% 3, 一般控制在 1 ^ 0之间) 0 -% %2 ;然后,利用心部余热和相变潜热使轧材表面
形成的马氏体进行自回火。

根据钢筋的冷却速度和断面组织的转变过程,余热淬火工艺可以      分为
三个阶段:

第一阶段为      表面淬火阶段 ( 急冷段) 钢筋离开精轧机以 。 后终轧温度尽 快地进入高效冷却装置, 进行快速冷却,其冷却 速度大于使表面层达到一 定深度淬火马氏 体的临界速度.当钢筋表面温度低于马氏 体开始转变点 C)    发生奥氏 马氏 M, 体向 体的相变. 该阶段结束时, 钢筋心部温度还很高, 仍处于奥氏 体状态;表层则为马氏体和残余奥氏 体组织,且表面马氏 体层 的深度取决于强制冷却的持续时间。 第二阶段为空冷自      回火阶段。 钢筋通过快速冷却装置后,在空气中冷 却。 此时钢筋截面上的温度梯度很大,心部热量由内向 外扩散至表面淬火 层, 对已 形成的马氏 体进行自回火。根据自 回火温度不同,其表面组织可
以转变为回火马氏体或回火索氏体,表层的残余奥氏体转变为马氏体,同

时邻近表层的奥氏 体根据钥的成分和冷却条件不同而分别转变为贝氏 体、 屈氏 体或索氏体组织,而心部仍处在奥氏体状态。该阶段的持续时间随着 钢筋直径和第一阶段冷却条件而改变。 第三阶段为心部组织转变阶段。      钢筋心部奥氏 体组织发生近似等温转 变,转变产物根据冷却条件可分为铁素体和珠光体或铁素体、索氏体和贝 氏 体。 心部组织产生的类型取决于钢筋的成分和直径、 终轧温度、 第一和
第二阶段的冷却效果、持续时间等。 224钢筋轧后控制冷却类型及方法 .. 根据在快冷前变形奥氏体发生再结晶的情况,钢筋轧后控制冷却可以     
分为两类:

一类是变形奥氏体已发生充分的再结晶,变形对奥氏体位错、亚结构     

山东 大学硕 士学位论文 的影响已通过再结晶而消除。形变热处理的效果己很小或者完全消除,只

有相变强化而没有形变强化, 强化效果较小。 这种钢筋综合力学性能略低,
但其抗应力腐蚀的稳定性较高。 另一类是轧制后到快冷前,      变形奥氏体尚未发生再结晶, 或者只发生了

部分再结晶。这样就保留或部分保留变形对奥氏 体的强化作用,形变热处
理效果较大,可以提高钢筋的综合力学性能,但应力腐蚀开裂倾向较大,

这也可用分段淬火及淬火后自 回火或加热回火来解决。
按照冷却方式可分为两种控制冷却方法:     

(.      1 轧后立即快冷工艺。 ) 在冷却介质中 快冷到规定 温度或快冷一定时间
后就中断快冷;随后,空冷进行自 回火。 (.      2 分段冷却工艺。 ) 先在强烈的冷却介质中并在很短时间内使钢筋表面 层过冷到马氏体转变点以 形成马氏体, 下, 立即中断快冷; 空冷一定时间, 使很薄的表面层中马氏体回火到A 温度以下, 1 形成回火索氏体; 然后, 进

行一段时间的二次快冷后,空冷至室温,使钢筋心部得到索氏体、贝氏 体
及铁素体组织,这一过程称为二次冷却。

225影响钢筋轧后控制冷却组织和性能的因素 ..
225 1加热温度 . ..

加热温度影响轧前的原始奥氏      体晶粒大小, 各道次的轧制温度及终轧
温度影响道次之间及终轧后的奥氏 体再结晶程度及其晶 粒大小。奥氏体化 温度低,控制冷却后钢筋力学性能好。加热温度对开轧及终轧温度的影响
不完全等同,在没有预热设备条件时,可根据终轧温度推算出加热温度。

2252变形量与变形速率 ...
为了更好地通过变形引发再结晶以细化晶粒,      应采用较大的变形量。 YD 等发现了采用多道次累积大变形的轧制方法可获得超细铁素体晶粒的 aa

新细化晶粒方法,即 应变诱导相变和铁素体的 动态再结晶‘m 研究表明, il s  。

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在低温、 大压下和间歇时间短的情况下可以获得晶粒尺寸为 2 u 的铁 -3  m 素体组 大量文 织. 献表明, 通过在奥氏 体未再结晶区进行累积大压下量轧

制, 有效地增加形 可 变奥氏 体的晶 界面积、 形变带和位错等晶体缺陷, 从

而 提高。 形核的 效 界面 S)提高。 核的 核 细化。 粒 > 有 晶 积( , v 形 形 率, 晶 u >
因此, 强调精轧机组的轧制温度和压下量控制是非常重要的。 但是,      一旦孔型系统确定后, 变形量变化较小。 一般, 在设计孔型时, 成品孔型中为了充满筋部也采用了比 较大的变形量。由于终轧温度较高, 因而只能起到使再结晶组织变形以 细化晶 粒的作用。 对于高强度钢筋, 如 果要考虑到变形强化,就要考虑变形量与终轧温度的关系,创造未再结晶
条件,以便得到变形强化与相变强化相结合的效果。

在孔型确定的条件下,轧制速度决定了变形速率,      变形速率影响各道 次之间的 再结晶 程度及终轧后奥氏体的再结晶程度,因而影响形变热处理 效果, 变形速率从1 / 增加到 17s 使低温形变热处理效果有所增加。 5s 4 9/,
2253终轧温度 .

终轧温度及其变形量决定奥氏      体是否发生再结晶。 在发生充分再结晶 的条件下, 奥氏体再结晶晶粒大小主要决定变形量, 与终轧温度关系较小. 降低终轧温度可以 减小变形奥氏体的再结晶程度, 甚至可以完全抑制再结 晶,保持奥氏体的 变形状态。 在同样冷却条件下,降低终轧温度可使自 回 火温度降低;如果改变冷却条件,不同的终轧温度可对应相同的自 温 回火 度,此时终轧温度低的钢筋强度高。 另外,降低终轧温度可微量提高细晶 强化值, 而沉淀强化程度明显提高, 这是因为终轧温度变化改变了 相变前
奥氏体组织结构状态。 所以,降低终轧温度是有利的,不仅能提高力学性能,同时可以降低     

对冷却能力的要求。 在微合金钢材中, 采用低温终轧可以 在形变奥氏体中
形成较多的形变带, 增加奥氏体向铁素体转变时铁素体晶粒的形核位置和

形核速率,从而细化铁素体团。
2254终轧后至入水的时间间隔 ...

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这一段时间主要影响变形奥氏体的再结晶程度.如果属于奥氏体未再     

结晶区终轧情况,延长这一段时间,则可能发生部分再结晶, 减小了变形 效果,降低了钢筋综合力学性能, 但能减小应力腐蚀开裂倾向;如果属于 奥氏体完全再结晶区终轧情况, 延长这一段时间,则再结晶晶粒长大,对
钢筋综合力学性能不利。

2255冷却速度 ...

冷却速度是钢筋轧后控制冷却的重要工艺参数之一。      它决定终轧之后 钢筋控制冷却的组织和性能。若是钢筋完全淬透,在其整个截面上得到低
温马氏体,则心部的冷却速度必须超过此钢的淬火临界冷却速度。

文献表明〔,随着冷却速度的      3 x ) 提高, 试验钢屈服强 度与抗拉强 度均有
不同的提高。在屈服强度增加量中,细晶强化起着主要作用。试验钢在轧

后冷却过程中将发生由 形变奥氏 铁素体的转变, 体向 轧后冷却速度是影响 相变过程的重要参数之一。控制轧后冷速已 微合金钢生产中 成为 一个重要
组成部分。冷速越大,Y 实际相变温度就越低, 一a 相变后所获得的铁素 体平均晶粒尺寸也就越小; 同时, 冷速越大, 珠光体转变温度范围就越低, 对其形貌尺寸控制以及对微合金碳氮化物的析出 行为控制( 细小、 弥散)越
有利于钢筋性能提高。

2256强冷时间 ...

对于一定钢种及直径的钢筋,冷却速度及强冷时间决定了钢筋表面层     
及心部的冷却曲线及与冷却转变曲线相交的温度,即决定了相变后的组织

与性能。 对于一定钢号和直径的 钢筋来说,缩短强冷时间,提高自 回火温
度,而使急冷层得到充分回火, 心部组织在更高的温度变化下转变,使强 度降低,塑性提高。选择适当的强冷时间取决于须确保的钢筋组织结构及
其力学性能。 225 7 自回火温度 ...

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自      回火温度是各工艺参数综合影响的结果, 是决定轧后余热淬火钢筋 性能 最重要参数。影响钢筋自 回火温度的因素很多,如冷却参数、冷却时
间、终轧温度等。但是,自 回火温度仅能反映钢筋快冷后表面与心部温度

平衡的结果, 不能反映淬透层厚度。淬透层厚度不同, 钢筋的强度不同。 当 钢筋成分、 规格、 终轧温度、 水压、水温、冷却时间一定时, 其回火温 度能 相对反映钢筋的强度性能。因 此, 每一规格品种确定后,钢筋的热轧 工艺和控制冷却 工艺一定时, 将自 可以 回火温度作为一控制目 标,以 控制
性能的稳定。

2258冷却水参数对钢筋组织和性能的影响 ... 冷却水参数如      水量、 压力、水温等直接影响到钢筋的冷却效果, 从而
导致其组织和性能的变化。 冷却水量的多少对钢筋的冷却效果和组织、      性能影响很大, 水量增加,

钢筋的自 回火温度降低, 其组织和性能改变:喷头水压力对钢筋强 度有一 定影响,其提高 使钢筋的均质性提高; 可以 冷却水温以不超过4℃为宜, 0 过高 则减弱冷却效果:不同的冷却介质具有相应的 冷却速度,欲控制冷却 速度, 应选择不同的冷却介质。
23钢筋轧后强制冷却 ( . 余热淬火)的应用

目 控轧控冷技术在理论上的进展,      前, 使得通过控制热轧过程中 钢的组 织进而得到所需性能 成为可能。同时,随着建筑工业的发展,高层建筑等
工程结构对钢筋性能的要求也越来越高。生产高强度、高塑性、综合性能 .
好的钢材势在必行,从而促使钢筋强制冷却工艺得到了快速发展。

为了      系统 使其控制 稳定, 一些工艺控制及其仿真模型得以 立[ M 建 2 I 4 ,  M 
同时, 许多学者对此工艺进行了大量的研究。 杜天苍认为(, 2 对于¥ 的 7 1 2 5
螺纹钢,为保证产品全长上性能尽可能均匀和便于稳定生产,冷却水量应

控制在20l。 &th 于桂玲对比研究了 采用不同控轧试验工艺生产的碳素钢筋 的力学性能和组织 I, n 发现通过降低开轧温度和轧制速度及轧制过程强穿 ]

山东 大 学 硕士学位 论 文

水冷却, 使钢的铁素体晶粒明 显细化, 屈服强 度达到40  以 0 Ma 上,屈强 P

比 小于08. 外, . 另 部分学者从节能 度对 0 角 控冷工艺 行了 进 分析〔, 2 认为 9 1
采用控制轧制工艺可节约加热炉能源; 采用控轧与控冷相结合不但可实现 节能, 还可大幅度提高钢材综合力学性能, 降低生产成本, 具有良 好的综合
经济效益.

随着科学技术的发展,控冷工艺在实践中得到了      大量的应用。但是,

轧后控冷工艺是利用钢筋轧后的余热, 在作业线上对钢筋表面进行直接淬
火,然后再利用钢筋芯部热量对表面进行自 回火的生产工艺。根据以 上情 况,经控冷后的钢筋表面必然存在着一定的残余组织应力,这种残余组织 应力随钢筋直径加大而增大。钢筋冷弯时,若钢筋塑性较差,冷弯应力加 上残余组织应力使其在应力集中区即钢筋横筋与基体交界处产生开裂。所 以, 对大公称直径的钢筋,应用该工艺存在着钢筋力学性能不稳、 工艺性

能不合格,即出 现冷弯、反弯裂纹的问 这是该工艺有待改善之处。日 题, 前的研究资料表明〔, 3 大规格余热处理钢筋易出 0 ) 现冷弯和反弯裂纹是国内

钢筋生产厂家普遍存在的问 部分文献[2 此问 进行了 , 提出 题, [] 2对 题 1 , 2 探讨 并
了有益的解决方法。 24本章小结 . 钢筋控制冷却工艺是应用比较普遍的一种钢筋生产工艺,可以提高钢     

筋的塑性、改善韧性、获得良 好的综合性能。
影响钢筋轧后控制冷却组织和性能的因素主要有加热温度 、变形量与     

变形速率、终轧温度、终轧后至入水的时间间隔、冷却速度、强冷时间、
自回火温度、冷却水水量、压力、水温等参数。

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第三章 试验材料和方法
3.
月 ..

试验材料的选择
嘴 .

3.

1轧制试验用连铸坯




实验钢分别取自 济钢第一炼钢厂 其化学成分( 质量分数,%) 见表

2方坯连铸机生产的 10 # 52 连铸方

表 31 - 实验用钢的化学成分
W.% to

编号

c         s i         Mn           p       s          N         b  r
1 0 1 5 5 . 5 _ . 5 . -.   _ 0   5 0 4 5 04 04 一 一

成分 1 . -.  0  0 90 5 . 1 2
成分 2 . -. 0  01- 2 . 90 5 

1 0-5 x. 5  0 4  0 1 . 5 功 05 . -. 4 1 5  0 4   . 5  . 20 2 0 50 0 0 0

3 12试验用带肋钢筋 ..

试验用带肋钢筋来源:      ()      1济钢第一炼钢厂冶炼、 第一小型轧钢厂常规工艺轧制的带肋钢筋;
()      2 济钢第一炼钢厂冶炼、 第一小型轧钢厂轧后控制冷却工艺轧制的
带肋钢筋。

32材料的组织、结构分析方法 .

321金相组织试样制备 ..

在现场试验钢筋上截取试块,      观测面为钢筋横截面,利用水磨砂纸从 20磨到 10" 再进行机械抛光,腐蚀,吹干。 0“ 20后, 腐蚀液为 4的硝酸酒 %
精溶液。用光学金相显微镜观察其组织。
3 22显微组织观察 ..

将抛光好的试样在XG0 型金相显微镜或OYPS  7 型倒置式金 J-5 LMU G-1 X

山东大学硕士 学位论文 相显微镜上进行组织观察,并在 OYPS -1 LMU G 7 型倒置式金相显微镜上选 X

取最佳视场并拍摄,获得金相组织照片,以 便进一步观察 研究。
323扫描 电镜 ..


 ,  

微观组织、 拉伸断口 观察和分析均在X-0  LP 扫描电 的 L3 P工 S HI 镜上进
并用能谱仪进行成分分析。
八 ‘

 3    
         .

. 4常规力学性能测试

 
       

 
       

 
       

 
       

 
       

 
       

 
       

将试验用钢筋在电液伺服万能试验机上进行单向      拉伸试验,检验其屈
                                                       

  服强度、抗拉强度、延伸率。    

 

33试样视场的选取位置 . 在钢筋横截面上沿钢筋径向选取不同视场 (      钢筋表面、 过渡段、 芯部) 进行微观组织和断口形貌观察分析,如图31 - 所示。

 

1表面 一

2 过渡段 1  3 过渡段 2  4 芯部 一     一      一

图 31     钢筋横截面沿径向视场的选取位置 -

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34试验用仪器 .

本课题研究      所涉及的试验有:现场工业化轧制试验、常规力学性能试 验、 金相试验、 扫描电 镜组织观察。样品制备仪器有:高精度车床、线切 割机、 砂轮机、 - 型金相试样预磨机、 - 型抛光机、 M2 P2 真空喷碳仪; 观察

分析仪 器有: 万能实验机、 J-5 XG0 型金相 显微镜、 LMU G-1 置 OYPS  7 型倒 X
式金相显微镜、X-0 IIS L3 P LP 扫描电镜。 H

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第四章 轧后控制冷却生产工艺设计
41济钢一小型全连轧生产工艺 . 411产品及坯料 ..

济钢一小型全连轧生产线主要生产I I级和N级高强度螺纹钢筋,      I I 级, 也可以生产部分圆钢。 螺纹钢规格为4 24m,圆钢规格为i 65m, + -0m 1 b -0m 1
年产钢材 10万吨。钢种为普碳钢、优质碳素钢、低合金钢。交货状态: 0

直条大捆交货, 捆重>3 产品执行G1 99,B31 9 和G72 6 吨。 B4 -8G1 3 1 B0- 9 0- 8
标准。

坯料采用 5X  X 0m 连铸坯,     10  0  00m 1 1 5 0 执行标准Y21 8, B01 3 断面边 - 长公差<1 m,对角公差<1 m,圆角 R 2m, 度每米华 0m 4m 6m < 0m 弯曲 2m,
定尺长度公差+8mo 0m
412主要工艺 .

412 1 ... 轧机组成

主轧线共 1 架轧机,      8 分为粗、 精轧3 每组6 中、 组, 架轧机, 全部为 平立交替布置, 实现无扭轧制。 其中中轧、 精轧为 1架短应力线轧 分 2 机, 中轧(  X  精轧( 5X 共 2 D5 6 40 , b 0 6 个机组, 3 布置型式为66 + 平立交替, 其 中3 + 立轧机为平立可转换轧机,轧机主传动采用全数字式 PC 架4 5 30 L控 制。 中轧前5 架之间采用微张力连轧, 架和6 5 架之间有一立活套, 中轧、 精轧中间有一侧活套,精轧机组每架轧机之间均有立活套,形成无张无扭 轧制。轧机最大速度可达到 1 /e 8s m
4 122飞剪 ...

车制线上设3      台飞剪, L 位于3 个机组后面, 分别用作切头、 事故碎断、
成品倍尺分段。剪子结构分别为曲 柄式、回转式、曲 柄回转组合式。

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4123轧制工艺 .

+  1r 肋钢筋采用三切分工艺,4 6 1m带肋钢筋采用二切      带 1,  n 2 4 m b  8 1,  z 分工艺, 预留( 0 带肋钢筋采用四 }  1m m 切分生产的能力。 1^5m 圆钢及 i6 0 f  - m 4 0 4m 带肋钢筋采用单线生产。 }  a 2- 4124控轧控冷 ...

在精轧机组 控冷穿 装置, 生产40P 以 强度钢 提      后设 水 用以 0 a 上高 M 筋,
高产品机械性能。

4125 ... 控制系统 车机传动采用西门子 6A0      L R7 全数字控制装置,自 动化采用计算机二级

控制, 控制内容 包括轧 制程序表 设定、 轧机速度级联调速、活套控制、 微
张力控制、飞剪剪切控制、轧件跟踪、电 器联锁、故障代码显示、 系统自
适应功能等。

413生产工艺特点 .

该生产线采用了 大量的先进生产工艺和技术,具有突出的 特点。
4131低温轧制技术 ...
00 C 本套机组采用低温轧制,      进入中轧机组的开轧温度约为 9 0 。当低

温轧制时, 可获得具有大量变形带的奥氏体未再结晶晶粒,相变后得到细
小的铁素体晶粒,从而改普了 钢材的组织结构和性能。
4 甘32高精度轧制技术 .,.

全连轧生产线采用微机对钢坯加热温度和开轧温度进行严格控制,      中、
精轧机采用高刚度短应力线轧机,采用滚动导卫。中轧 7 1 ^1 架实现微张 力轧制;中轧 1^1 架、精轧 1-1 架采用 5 1 2 3 8 个可控立活套和 1 个可控

山 东 大 学 硕 士学 位 论 文 侧活套,实现轧件无张力轧制,保证了产品的高精度、高质量。 4 133切分轧制技术 ...

用 1 m 方坯轧制4 m 4 4m      5m 0 ) 2 ,  m 带肋钢筋时, 1 m D  1 采用 3 线切分轧制技
术; 轧制 i1m ,  8 带肋钢筋时, b  m 41m 6 )  采用 2 线切分轧制技术。 预留(Im b m O

采用4 线切分能力。 4134轧后控制冷却技术 ...

在全连轧生产线精轧机组后设置穿      水冷却装置, 装置总长 1米, 该 8 共
有 4个水冷段,根据轧件规格可分别选用 1 -4个水冷段,水压为 14 .-

1 Ma .  ,总水量为 70' ,由 6P 2m h 于控机、 L、检测仪 / PC 表及控制阀门 等组成
控制系统。轧件经穿水冷却装置后提高钢材的综合机械性能,在不增加合 金元素情况下,使n 级钢筋达到m级钢筋水平,同时可减少二次氧化铁皮
的生成量,提高成材率。
4 135经济效益明显 ...

通过连轧、控轧、控冷等技术的采用,可大大提高钢材的力学性能     
使普碳钢达到低合金钢水平,使低合金钢性能升级,从而降低生产成本
提高经济效益。

4 14生产工艺流程 ..

济钢第一小型轧钢厂全连轧机组由      一座步进式双预热加热炉、 8 1 架轧 机、冷床、剪机、检验台、打包机、自 动称重等设备组成,其工艺流程如
图 41 - 所示。

钢坯在 6 N.  ,       (O2 4 6 架 ,  为立式) 平立交替布置的粗轧机组中连续地 进行无扭微张力轧制,由N.  01 飞剪切去头部 ( 事故时可将轧件碎断) ;然

后,进入六架平立布置的中轧机组进行轧制,中轧机组N.  01 轧机 07 .  -N 1
为微张力轧制。轧件出中轧机组后根据产品的工艺要求,进入冷却水箱对

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轧 进行冷却, 制轧件进入精轧 件 控 机组的 温度: 之后, 02 由N.  飞剪切去 头
部( 事故时可将轧 件碎断) 出 , 水冷箱后由 辊道喂入精轧机组轧制, 中轧机 第 1 架至精轧机第 1 架间设 7 1 8 有 个活套, 采用无张力轧制。 较小的产品

规格需 使用全部1架机 较大规格使用 较少。 8 架, 机架 小规格螺纹钢筋 ( 中
1 m 1m) 2 -中 8m 采用切分法轧制, 第 1 和 1 架由 m 此时 6 8 立辊位置转换为平 辊位置。今1 m f m 2 -  0 螺纹钢筋在轧制后立即进入水冷装置进行余热淬 m i m 4 火一 回火处理,穿 水冷却后轧件由分段飞剪 ( 3飞剪) 撇 切成倍尺长度的 棒材,由冷床输入 辊道送往冷床。
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l r ; 卜 』 ‘ . ‘ ‘ . .. . 子 ‘.

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精整工序

图 41第一小型厂流程图 -

415主要设备性能 . 轧机:中轧机组由三架二辊水平短应力线轧机和三架二辊立式短应力      线轧机组成, 采用平一 立交替布置。 立式轧机和水平轧机辊系可互换; 精轧 机组由 三架二辊水 平短应力线轧机和三架二辊平/ 立可转换式短应力线轧 机组成, 采用采用平一 立交替布置。平/ 立可转换式短轧机和水平轧机机架
可互换。

飞剪:布置在中      轧机组前,用于切去经粗轧机后轧件头部以及事故时
碎断轧件。采用曲 柄连杆式结构,厚钢板焊接机架。

活套器:布置在轧机之间,用于实现轧机机组之间和机组每架轧机之      间无张力活套轧制。 活套本体为钢结构焊接件。
穿水装置:在本控冷方案中,      精轧机组后的轧后冷却装置采用 4 组湍

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流管式冷却器,每组长度为 40m,总长度约为 100 00 60m。控制冷却最大 用水量 70 h 8 m ,控制冷却供水水压 14 .  , ' / .  6P 控制冷却供水水温( -1 Ma
31 5C.

416控制冷却方案 ..
4 161实现控制冷却的产品规格 ...
小1 , 4 4       螺纹钢三线切分,精轧后冷却; 2 b 1
小1 , ( 8        螺纹钢两线切分,精轧后冷却; 6 b 1 中2 , 4 2 ( 5 i 8 ) 2 )  b 0       ,   f  4  4 6 4  0 r  b ,  ,  ,  ,  螺纹钢单线生产, 2 2 2 3 3 4 精轧

后冷却。

4162工艺方案 ...

在精轧机组出口设水箱对成品      进行控制冷却。

轧件在精轧 O1-N.       N.  01 4 8号轧机出4  ( m断面,速度 6- b 2 b2 1-  m 3 ^
1ms 8/,轧件穿水时间为 09 .s .-15,穿水回复后的平均温降为 20 , 0 0^2 5
℃。

42钢筋轧后控制冷却工艺设计 . 421钢筋轧后控制冷却的工艺原理 ..
钢筋轧后控制冷却又称钢筋轧后余热处理或轧后余热淬火。该工艺利     

用钢筋终轧组织仍处子奥氏 体状态时直接进行表层淬火, 随后利用其心部
余热在轧钢作业线上直接进行 自 身回火,以提高塑性、改善韧性,获得良

好的综合性能。这一工艺将热轧变形与热处理有机地结合在一起, 通过对

工艺参数的合理 控制, 地挖掘出 材性能的 有效 钢 潜力, 获得热强 可以 化的
效果。

422控冷目 .. 标及现场设备条件

二二石言奋二石奋二二二言言言奋二

山东大学硕士学位论 文                   

济      生 钢一小型 产线产品以4 24 0 )  }  1 4 m热轧 -  m 带肋钢筋为主, 也可生 产
4 5 d 0m }  b  热轧圆钢, 1-  m 5 年生产能力 10 0 万吨, 钢种主要为HB3,R40 R35HB0,

HB0,  6 等国 R5 G40 标二级、 0 r 三级和四级以 及出口 带肋钢筋。
控制冷却的目      标包括:

()      1 通过控制冷却,提高现有 HB3 钢筋性能,降低生产成本; R35 ()      2 通过控制冷却, HB3 钢成分基础上稍做调整,生产HB0 在 R35 R40
级带肋钢筋。

轧线的设备条件如下:      6 (O2 4 为立式)      , 6 架 N.  ,  平立交替布置的粗轧机组, 4 前 架为4 5, )0 5
后2 架为 140 6 5,中轧机组为 4 5 X6 ) 0 ,精轧机组为 430 . 4 ) 5 X6

423控制冷却的工艺流程及设备布1 .. 4231 ... 冷却工艺制度

在      产过 全连轧生 程中, 粗轧开坯后中 钢坯的正常 间 温度在90- 0 , 0^ 50 9 0
中轧机组轧制时轧件的温度略有降低, 精轧机组轧制时轧件的温度增加随 机组速度提高而增加, 温度提高幅度为3-61。终轧温度在 90 1 0 0 C 0^1 0 0
℃范围。

控制冷却钢筋的生产,可以直接在常规工艺轧制后快冷,实现余热处      理,即将终轧温度为 90 10 钢筋经过水冷器冷却直接进行表层淬 0^10℃的 火, 使其表面温度快速降至20 30 然后, 0. 00; 4 在空气中由 轧件心部传出 余热使表面进行自 回火, 即使钢的表面温度达到60 0℃的自 0^70 回火温度, 以达到提高钢材强度、塑性,改善韧性的目 使钢材得到良 的, 好的综合性
能。余热处理钢筋生产受加热温度和终轧温度的影响较小,生产工艺调整
方便快捷.

4232 ... 工艺流程的确定
钢筋控制冷却的工艺流程如下 :

山东大 学硕 士 学 位 论 文

上料 ̄加热炉加热,粗坯开轧,曲      柄连杆式切头飞剪切头‘中轧机组 ( 40 6 b ( 5 X ) ̄切头剪一精轧机组 ( 30 ,机架间冷却) ̄控冷水箱 " 5X  b  6

控制冷却一分段飞剪一输出 辊道 ̄冷床 ̄精整处理
工艺流程的特点在于:能在生产线上生产控制冷却钢筋、余热处理钢     
筋。

4233控制冷却温度制度 . .
出炉钢坯温度:10-151 00 10 C 粗轧开坯后钢坯温度:90 -00 0^10 0 C

精轧机组终轧温度:90 10 0-10* C
纵‘ 后控制冷却终止温度: 6 0 0 * 0 -70 C

4234控制冷却高强度钢筋化学成分要求 ... 用HB3     生产 40P 高强度钢筋时, R35 0Ma 需要在HB3 常规化学 R35 成分基 础上,稍作调整。主要是在HB3 成分基础上增加微量的N. 合金。 R35 bT i
轧制后,钥筋中各类夹杂物级别小于3      级。

424控制冷却设备组成及设备选型 .. 按照控制冷却设备在轧制线的位置主要包括精轧后控制冷却系统:按     
控制冷却系统的设备构成分,精轧后控制冷却系统由以 下几部分构成: ()      i 入口、出口导管;

t)     ( 2 水箱 含冷却器、分离器、 气吹喷嘴) ; C)      及管路; 3 控制阀门 C)      4 检测仪表。
水箱位于生产线上,冷却器、分离器、气吹喷嘴、出口导管设置在冷     
却水箱 内。 424 1 . .. 冷却水箱

山东 大学 硕 士学 位 论 文

()冷却器形式及布置        1

冷却器有两类,一类是套管式,该形式冷却器结构较为简单,      冷却效 率低:另一类是湍流管式, 其结构较为复杂,但冷却效率高、 均匀性好。 本设 计采用湍流管式冷却器, 具体装置如图42 - 所示。 精轧后控制冷却设置一线,      分三列水冷器, 根据单线轧制、二、 三线 切分轧制,钢筋走其中一、二或三列。 冷却器能快速更换,以 冷却不同规
格范围的棒材。 在水冷器的出口处安装有反向分离器、气封喷嘴,以防止棒材出水冷      却后有水附着在棒材表面上,影响棒材的质量均匀性。水冷器、反向分离

器、 气封喷嘴安装在控冷水箱中。 水箱安装在生产线上,水箱与轧线平行
布置。

() 2 冷却水箱及冷却器技术参数 终轧后冷却水箱总长:100n 60mo
安装附件:冷却器、反向分离器、反向气吹扫、出口导管。
冷却器:

组数:8 组;

形式:湍流管式;

孔径:内径为4  m 4  c m 4 m 种; ) 8 ,  0 b 5 ,  0 共四 2m b m,  m D m 4 5 7 节数:1 组; 节/ 节长:10m: 80m 节间距:10m 5mo
4              5

I入口 . 导管 ( 导槽)z水冷箱 3控制阀门 4输出导管 5供水管路 6出口导管 . . .
〔 导槽)

图4 精轧后控制冷却装置的布置简图 - 2

山东 大学硕士学位 论文 4242 ... 控制冷却供水管路配置
( )供水总管 1

规格:4  m X9Om ) 1 m .  29 m 材料:Q8- 无缝管    T02

()控冷水支管: 2

直径:1 7m  Om 43 m  4 O m 0  X  m, b  X  m 5m 4 .  8 . 
材料:Q8- 无缝管 T02 4243检测仪表 ... 检测仪表负责对控冷过程的冷却水和轧件的物理参数进行检测、并完     
成轧价的过程跟踪信号的检测。

检测系统分为:      钢温、 钥的位置、 轧件速度的检测,控制冷却水的水
量、水压、水温的检测等。轧线的检测仪表主要为侧温仪和 1D 1o M

( 钢的温度检测      D 采用红外辐射温度检测仪,      共2 放置的 及数量分别为: 台, 位置
精轧机组的出口      处,检测钢的终轧温度,数量 1 套;

输出      用于对控冷后轧件的 辊道旁, 温度的检测, 数量 1 套; 侧温仪形式为采用红外测温仪。      ()      2 冷却水流量的检测 冷却水流量检测采用电      磁流量计,分 别安装在支水管上. 精轧后的控制冷却采用的电      磁流量计共 4 套。 ()冷却水压力的      3 检测 冷却水压力采用压力传感器检测,      安装在总进水管 上,数量为2 套。 ()水温的检测      4
水温的检测采用电阻式测温计,安装在总进水管上,共 1      套。 425控制冷却规程 ..

山东 大 学 硕 士 学位 论 文

全连轧精轧后控制冷却最大供水量: 5 ' a 60 / mh 轧后控冷过程的计算最大水量见表41 -
表41 轧后控制冷却理论用水范围                -
规格 ( ) 画
巾1 2 巾1 4 巾1 6 由1 8 也2 0 也2 2
小2 8
也4 0

终冷温度℃ 冷却器节数 切分线数 流量 (' ) mh /

60  60  4   0  60  60  60  65  60 2      65  6                     2 3 5 4 6 4 4

6 0  6 0 5     5

5 0  4    5 0  4 0  4 0  4     2     2    4 0  2    4 0  3 0 2     6

p 4 . 8 螺纹钢的冷却规程如下所示: 4 m 4 m 1 m b m 1
()中 4m 1 1m 螺纹钢冷却规程 ( 三线切分)
1                     5  2  3               6  4                8 7 

? 翁 . 翼

10

. . .

.. 1.

. . .

【二 二 习

{ ... 〔 二〕

. ..

〔二二

.. . . .. . . 〔 习 . . 〔 习 . . 〔 』 . 二 . 二 . 二
. . . . . . . . . . . . 于 习 下 . . . . 「 一 一 刁 . . . . 【一 月





( )   螺纹钢冷却规程 ( 2 08 1m 双线切分)
1                    5  2  3               6  4                 8 7 

9 口


10 口
黔 巍

〔〕 二

亡二〕

厂二 二〕

厂 门 二

「 吮门

「, 二 1 泣 二二

仁二 二二

. . .

. . .

.. . 〔二 二 〕 . . I二 . 二刀
.. .. 亡 二习 .. .. 〔二 二习

.. 〔二 .. 二〕
. . . 〔二」

. . . . .. .

以上图中:

皿干 1     

甲哪      肺.

代表不供水冷却器

代表供水冷却器

.    代表反扑

毅   
代表气吹扫

426控制冷却能源介质要求 .  . 

山 东 大 学 硕 士 学 位 论 文

426 1 ... 控轧控冷水系统水处理要求 轧后冷却最大供水量:
水压 : 水温 :

60  h。 5m ' /
1 3 1 5 P 。 .  . M a -

- .  P < 0 5  a 。 M
- 5C . <3 1

悬浮物:

悬浮物颗粒度:
P 值: H

< .  -0 5m 。 m
75 . 。 . -8 5

油含量:

5p (m/ ) pm  g1. 5
约5 C.

回水水温升高:

4262 ... 控制冷却系统用压缩空气 供气系统是供水冷器气封、气动柱塞阀门控制用.

压缩空气要求:
压力: :05 a . P. M

用气量:
含油量:
4 26 3用 电要求 .. .

最大。6  i. . mmn ' /
- p ( /) < pm  g1. 4 4 m

C 2V 0 ,  A 5 z 0 0 流量调节阀、电磁流量计: A 2 0 士1% 10 ,  H .

操作室、控制台:

A 20 士1% 2A 5H ; C2 V 0 ,  ,  z 0 0
A 3 0 士1% 2 A 5 H . C8 V 5 ,  ,  z 0 0

43本章小结 .

钢筋轧后控制冷却工艺是轧件通过轧后余热处理改善其组织性能的      方
法,对提高钢筋性能具有明显的作用,本文结合济钢第一小型轧钢厂全连 轧生产线的工艺特点,在精轧机组后设计钢筋穿水控制冷却装置,实现了 轧制过程的控制冷却,以获得晶粒细化、强度韧性提高的效果.

山东大 学硕 士学位论 文

水箱的作用即 是在轧制过程中,通过水压力、水流量的变化, 控制轧
件的温度,使其限定在严格规定的范围内。

冷却 器采用湍流管式,具有冷却效率高、均匀性好的特点。 在布置形式上, 与切分轧制工艺相适应, 采用三线布置。 对于不同      钢种、 不同规格的小型材, 对水冷箱的使用数量、 可以 水量、
水压等进行设定,以满足不同的工艺要求。

山东大 学硕 士学位 论 文

第五章 轧后控制冷却工艺对产品组织和性能的影响
5 1 引言 .

碳素钢的强度主要与钢的化学成分、最终铁素体的体积分数和晶粒度      以及沉淀强化有关。控制冷却是通过控制钢材的冷却速度达到改善钢材的

组织和性能的目的。由 于热轧变形的作用促使变形奥氏 体向铁素体转变温 度(0 ( 提高,相变后的铁素体晶粒容易长大,造成力学性能低,为了细化 A * 铁素体晶粒、减小珠光体片层间距、阻止碳化物在高温下析出,以 提高析
出强化效果而采用人为的有目的控制冷却过程。 52 实验方法 .

521 .. 实验材料

实验材料取自      济钢一炼钢在 1,  # 2方坯连铸机浇铸的 10m 1 m # 5mX  m 5 0
方坯, 熔炼成分为常规HB3 成分和在此成分基础上填加微量N 元素的 R35 b 试验钢成分,具体成分见表 51 -0
表 51 连铸坯熔炼成分 -

钢号
0. HB3 R35 0.


1- .  0 4 - . 9 2  . 0 0 0 -
1 - .   0 4 -0 9 - 2  . 0 -. 0





S        b N

Cq e
- .  <0 5 2

14 - . . 0 15
14 - . . 0 15

簇00 5 .4
<O 0 5 .  4
0 0 2 -. 5 .  - 0 1 0 2

试验钢

<O 5 .  2

522实验方案 .. 连铸坯组织红送热装,热装温度大于 70 ,加热炉均热段温度控制      01 C

范围14-151, 00 10 开轧温度 1 0 1 1. C 0 -12 C 钢筋进行强 0 0 制穿水冷却, 穿
水后温度降到 70 0℃以下。 成品轧制速度 1-1 /, 2 7 s 分别按常规工艺和轧 m
后穿水控制冷却工艺组织试验,分别取穿水、不穿水试样进行对比分析,

同时调整不同的轧制和控制冷却参数, 如轧制速度、 冷却水流量、 压力等,

山东大学硕 士学位 论文 并分别取相应的试样进行力学性能和金相组织分析。
53控制冷却工艺对钢筋微观组织和性能的影响 .

531相同轧制速度下,控制冷却钢筋与常规工艺钢筋的对比 ..
5311实验条件 ...

为对比穿水控制冷却效果, 一炉钢按照 1 的成品轧制速度做      对同 2 耐s 对比 试验。轧制4 6 的钢筋, ) M 1 前半炉不进行穿水控制冷却, 后半炉进行 穿水控制冷却, 进冷却设备前钢筋温度为 1 0 ' 冷却设备后温度为60 1 *, 0 出 7

℃, 水压 12P, 温20, .  水 9 各取4 试样 Ma C 个 进行检 验.
5312力学性能 ...
穿水控制冷却钢筋与未穿水常规工艺钢筋力学性能检验结果见表52 -e

表 5 穿水钢筋与未穿水钢筋力学性能对比表 一
性能指标 穿水后
钥筋 试样 1

屈服强度 Ma P

475 肠 2815 395

试样 2

45 605 30 390

试样 3

试样 4

平均值
462 6.5
6 75 0. 2 .5 87

4 0  6      5 4 7
65 0 印5

抗拉强度Ma P

延伸率% 未穿水
钢筋

2 .      9 7 5  2
心 口

屈服强 Ma 度 P 抗拉强度Ma P
延伸率%

90
一勺

570
560

3 12 9 .5

70

56 2 6 .5

2        7  2       5  8  2 .      .      7 9 2 5  6 2. 5 7

由 52      表 - 数据可以看出,穿水控制冷却后的钢筋力学性能明显改善,

四 个试样的屈服强度平均达到了462Ma 6.  ,抗拉强度达到了675P, 5P 0.Ma 延伸率达到了 2.5 87%:常规未穿水工艺生产的四 个钢筋试样的屈服强度 平均达到了312Ma 抗拉强度达到了562Ma 延伸率达到了2.5 9.5P, 6.5P, 77 %。 控制冷却钢筋与常规钢筋相比, 屈服强度平均提高了 7Ma 5P,相对提 高了 1.7 91%;抗拉强度平均提高了4Ma 1P,相对提高了 72%:延伸率 .4

山东大学硕士学位论 文

552相同轧制速度下冷却水参数变化的影响 ..

由 - 和图5      - 表56 - 6可以 看出, 在轧制速度保持 1 / 时, 控制 5 s 穿水 冷 m
却后的钢筋性能 和金相组织结构不是很稳定, 分析原因, 认为主要是水压 降低、 水温变化对其产生较大的影响。 171 172 如 56, 6 批尽管轧制速度一 5 致, 于水温较高, 但由 实际冷却效果反而降低: 同样是1ms 5/ 轧制速度的, 174172 57-57 三个批次的钢筋性能优于 171 172 56 和 56 批,主要是由 于水 温较低,穿水后钢筋表面温度控制相对较低,从而导致性能较好。 56本童小结 . ()        1采用轧后穿水控制冷却的生产工艺明显提高了带肋钢筋的力学性 能 对于降低生产成本作用明 显。
() 试验结果表明,在具体工艺条件下,同一轧制速度时,穿水冷        2

却后的钢筋力学性能明显优于未穿水冷却钢筋.其中,屈服强度平均提高 了7Ma 相对提高了1.7 ; 5P, 91% 抗拉强度平均提高了4Ma 相对提高了 1 , P
72 %;延伸率提高了14 相对提高了36 .4 .%, .%<

() 试验结果还表明,随着轧制速度的提高,穿水冷却提高钢筋力      3 学性能的效果逐步降低,晶 粒度级别逐步变小,晶 粒呈增大趋势;但对韧
性影响不大。

山东大学硕士学位论文

第六章 微合金化对钢筋组织与性能的影响
6 1 引言 .

随着社会经济的不断发展,高强度高韧性材料的需      求越来越大。 在提
高强度和韧性方面,微合金化的钢有很大的发展潜力。 其中微合金元素妮 在钢中能显著提高奥氏体的粗化温度和再结晶温度, 具有细化奥氏 体晶粒 和弥散强化的作用,是提高材料强韧性较为有效的合金元素之一。在以晶

粒细化为主要特征的新一代钢铁材料中,为了 解决单纯依靠细晶强 化带来 的 材料加工硬化能力下降、屈强比 升高的问 还常常利用相变强化和沉 题,
淀强化等强化方式, 进行微 N 处理, b 并通过控轧控冷工艺得到超细晶复合

组织,已 成为超细晶 钢开发的主要技术路线。 研究妮微合金钢在轧后连续
冷却过程中的相变规律,特别是贝氏体相变规律对超细晶 钢的组织控制具
有重要意义。

62 实验方法 621 .. 实验材料

实验材料取自      济钢一炼钢在 1,  # 2方坯连铸机浇铸 10 n 1 m 的 # 5m X  5 0
连铸方坯,熔炼成分具体见表 61 -0

表61 连铸坯熔炼化学成分 -

Wt                  %

成分
目 标

C          S i
02 .3
05 .5

枷                     P         N                 S         b  T i  C4 e N n
15 .0 < .  '0 0      4

标准 01 02 .9 . -

0 4 - .  . 0 .  0 6 1 4 .1 5  0 0 0   < .4 -

02 .2 00            1 00 > .0  05 - < - .2
0 0 8  0 0 8  < 0 5 . 1     .    - .  0 1

622实验方案 ..

加热炉加热时间6^9mn加热温度15^1 0 ,      0 - i, 0 1 - 5' 开轧温度 1 0 0 2 C 0- 5
151 钢筋穿水后温度降低到 70 10 c, 0 ℃以下。穿水冷却过程,把冷却水控

山东大学硕士学位论文

制在最佳范围, 有效降低穿水后钢筋的 表面温度, 调节不同的轧机参数,
如穿水速度、水压、流量等。

63实验结果 631  2n 钢筋实验结果 .. ( 5n   b  r 在前期试验的      基础上,根据力学性能偏下限的问题,对成分含量进行 微调, 适当提高C M 含量,按调整后成分进行冶炼轧 8 ,  n 制 炉批, 化学成 分中C M 含量按HB3 上限要求控制, b T 微合金的加入量分别按 ,  n R35 N,  i

03gt 03 /配加。 熔炼成分见表62 .k/,  k t .g 钢的 -.
表62 实验钢的熔炼化学成分                     ̄
序号 炉号 C  S              i  M n  P
04 .3 04 .4
04 .3 04 .7
14 .9

wa/                      a

S  T       i  l           Cq i b  e
00 6 2 005 .  2
0 06 .0

4 0 17 02 - 13 .  1
4 0 1 9 02 - 13 .2 4 0 1 9 02 - 13 .1 4 0 10 众2 - 14 3

0 06 .2
009 .2

0 08 .1

04 .6

14 .9

00 7 .0

00 1 众4 2 6
0 09 .1 00 .2 00 .2 00 8 .1 00 .2
0 09 .1
009 .1

2 14 .7 氏0 8
15 .3 15 .2 众0 3 2 00 4 .2

.0 00 8 0 0 6 .2

04 .6 O4 9 04 .5 04 .7 众4 9
04 .8 04 .7

Q04 2 004 .2 006 .2 002 .2

008 .0
让 06 0 00 6 .0 众 07 0

令0 1 1 众2 14 10 9 0 0 2 -0 4 .2
7 10 9 1 02 -04 .4
4016 -13

04 .5 04 .  4 0四 认4 6
04 .5

互5 .

00 7 .2

15 . 5 00 9 .2



02 .2
02 ,2

.2 15 .  0 0 1 0 0 6 5 .3
1 51 . 00 7 .2

0 06 .0
众07 0

平均值

005 .2

从表中结果看, 成分含量符合HB0H级钢筋标准要求,成分合格率 R40 I
10 . 0%

按照穿水工艺轧制后钢筋的力学性能见表 63 -e

表63轧制后钢筋的力学性能 -
序号


炉号

批号

屈服强度/P Ma
肠0 40 6

抗拉强度/P Ma
‘ 3 05

延伸率/ %

小 0 1 7  16 1 3    2 2

山东大 学 硕 士 学 位 论 文
4 0 18 -13 4 13 一 19 4 0 10 - 14
16 23
16 24

450 430 450 45 450 40 435 435 40 450 45 450 430

450 590 635 640

635
635 590 640 635

2. 15

2. 25
2    2

2. 15 2. 15

16 25

2. 15
21   

40 11 - 14
1 04 一 90 1 04 一 91

16 26 16 27 16 28
16 29

625
630

2. 25

620
620

2    1

2    0 2    0
1    9 2 1

4 0 16 - 13

615
610

2    0
1    9 2 1 

平均值   

4 6  4      4      2      2 4 6  6 4  64

轧制完成后,      对钢筋进行了7 小时的时效处理, 2 时效后钢筋的力学性
能见表 64 -0

表 64 时效后的力学性能 -
序号 炉号
4 0 17 - 13 4 0 18 - 13

批号
16 22 16 23 16 24 16 25

屈服强度/P Ma

45 425 430 45 435 420 430 430 46 43

抗拉强度/P Ma
60 3
60 1

45 3

620 650 635

延伸率/ % 23 幻

24 24 24 24 27 24 25 27 26 26 23 26 26 21 21 25 25

23

4 0 19 - 13
4 0 10 - 14

430 420 430 450 430 46 435
-1 1

65 2 60 2
65 3 60 0 60 2
61 5

610 59 625 645 615 624 624

4 14 一 11
1 04 一 90

16 26
16 27

1 04 一 91
4 13 一 16

16 28
16 29

时效前力学性能平均值
时效后力学性能平均值

64 2
61 9 一 5

时效前后比较

-1 3

从时效结果看, 时效 7 小时后, 2 钢筋力学性能符合HB0 标准要求, R40

但屈服强度降低 1-1Ma 1 3P,抗拉强度降低 5P,延伸率提高4 Ma %. 632 4 m . (  钢筋实验结果 . 1m D 41m 钥筋试验轧制 5      }  4m 炉批。化学成分中C M 含量按 HB3 中限 ,  n R35
要求控制,N,  bT i微合金的加入量分别按 03g . 八、04g 配加。在一 k . 八 k

山 东 大 学 硕 士 学 位 论 文

第七章 结论
1 基于轧制速度、      、 冷却水量、 水压等参数控制以 现轧制过程控制冷 实
却的需求,设计了精轧后钢筋穿水控制冷却装置,其特点为:冷却器采用

湍流管式,具有冷却效率高、均匀性好的特点;在布置形式上, 控制冷却
装置应与切分轧制工艺相对应,并确定相应的冷却规程;对于不同钢种、 不同规格的小型材,可以对水冷箱的使用数量、水量、水压等进行设定, 以满足不同的工艺要求。

2      、采用轧后穿水控制冷却的生产工艺明显提高了 带肋钢筋的力学性 能,对于降低生产成本作用明显。研究表明,在具体工艺条件下,同一轧 制速度时,穿水冷却后的钢筋力学性能明显优于未穿水冷却钢筋。其中, 屈服强度平均提高了 7Ma 5P,相对提高了 1.7 91%;抗拉强度平均提高了 4Ma 1P,相对提高了72%;延伸率提高了 1 %, .4 . 0 相对提高了36 .%。穿 水后的钢筋晶粒变细, 测定结果表明, 穿水冷却钢筋的晶粒度平均提高07 . 级,相对提高 73%;晶粒大小平均减小21 m 相对减小 1.9 .7 .  , 1 1  57%.
3 在其它条件基本不变的情况下,      、 随着轧制速度的提高,穿水冷却提

高钢筋力学性能的效果逐步降低, 晶粒度级别逐步变小, 晶粒呈增大趋势: 但对韧性影响不大。在轧制速度一定时,穿水冷却后的 钢筋表面温度直接

影响到控制冷却的效果, 表面温度在 70 上时, 0℃以 穿水控制冷却效果明
显减弱。

4 钢筋轧后控制冷却工艺与微合金化相结合, 改善钢筋的      , 可以 微观组

织结构,显著提高钢筋的 性能, 但是经过时效处理后的 含妮钢筋的屈服强
度有所下降,延伸率提高。

5 利用穿水控制冷却生产工艺与微合金化工艺相结合,      、 采用微调后的
二级带肋钢筋化学成分生产三级带肋钢筋,可以 完全满足三级钢筋对性能
的要求。

5 0

山东大学硕 士学位 论 文 参考文献:

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山东 大 学硕 士学 位 论 文                     
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山 东 大 学 硕 士 学 位 论 文





本文是在导师关小军教授、副导师王金华高工的悉心指导下完成        的。导师们渊博的知识、严谨的治学态度、敏锐的洞察力,使学生终生 受益;导师们对事业孜孜不倦的追求和忘我的工作作风深深地影响着我 的学习和生活;导师的辛勤培养和谆谆教诲使我终身难忘,受益一生。 在攻读硕士学位的近三年时间里, 关小军教授和王金华高工对我在工作、 学习和生活上无微不至的关心和帮助,使我能顺利完成学业。从论文的 选题、研究方案的确定,到实验结果的分析与讨论及论文的写作与修改
等,处处倾注着导师的心血和汗水。值此论文完成之际,谨向导师多年

来的辛勤培养表示最衷心的感谢! 感谢济钢技术中心孙卫华主任在学业和工作的各方面给予的关心、     
支持和帮助。 感谢济钢技术中心实验室马学刚、莫庆军、陈哗、蒋学庆在试验中      给予的支持和帮助。

感谢山东大学钱宇白、李胜利、王作成老师在学习上的帮助.      感谢徐宝杰、王春梅、朱延山、王秋林、      王启等同事的热情帮助和
学术上的讨论、建议。 感谢吕建华、于蕾、周兰聚、梁英等同学的热情帮助和支持。     
两年多以来,我的家人给予了我生活上的关心和帮助,特别感谢我      的妻子的理解、关心和支持,感谢我可爱的儿子的支持和理解。正是家

人任劳任怨、无私奉献的精神激励我顺利完成了论文。谨在此向我的家
人表达最诚挚的谢意。

马兴 云

20 年 1 月 06 0

山东 大 学硕 士 学位论 文

攻读硕士学位期间发表的学术论文
1      、杨宪礼,马兴云,国秀元,中小转炉钢水的精炼工艺,《 炼钢》 ,
2 0 ,  ) 1 -2 0 4 ( :  1 0 3 0

2      ,管克宝,马兴云,优化生产系统实施低成本战略,《 山东冶金》 ,
2 0 ,  ) 03 ( 0 6

3      、马兴云,关小军,徐宝杰,控制冷却对钢筋组织性能影响的工 业性试验研究,《 山东冶金》 06 已录用) ,20 ,( .


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