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冷轧带肋钢筋轧后余热处理工艺

  冷轧带肋钢筋轧后余热处理工艺是利用轧制余热,在作业线上直接进行热处理。其基本原理是冷轧带肋钢筋钢筋从轧机的成品机架轧出后,经冷却装置进行快速表面淬火,然后利用钢筋芯部热量由里向外自回火,并在冷床空冷室温。

  冷轧带肋钢筋余热处理工艺的冷却主要分为淬火、回火和最终冷却三个阶段。

  穿水后钢筋表面淬火形成一层马氏体组织,随后上冷床的过程中,钢筋心部的热量传导至表面使表层马氏体自回火。钢筋上冷床后,心部和奥氏体组织进行半等温转变成铁素体和珠光体组织。上冷床温度是一个重要的控制参数,直接反映了冷却强度的大小。

  钢筋的轧后穿水冷却,它是在轧制作业线上,通过控制冷却工艺,强化钢筋,代替重新加热进行淬火、回火。利用穿水冷却技术强化钢筋与一般热处理强化钢筋不同之处,不仅由于利用轧制余热,不需要重新加热,节约了能源和热量消耗,缩短了生产周期,提高了生产效率,减少了生产高强度钢筋的合金使用量,而且还具有更高的综合力学性能。这种工艺简单,改善操作环境,钢筋外形美观,条形平直,收到较发的经济效益和社会效益。

  冷轧带肋钢筋的轧后穿水冷却过程可分为3个阶段:

  1)轧件由精轧机出口至冷却装置入口冷却过程;

  2)轧件在水冷装置中的急剧冷却过程;

  3)轧件出水冷装置后上冷床前的自回火过程。终轧温度为1020℃-1050℃的轧件,在通过水冷装置时,被1.0MPa-2.0MPa压力的水流完全裹覆,水和高温钢材之间形成无汽膜的强制对流的热交换,钢材的表面温度骤降,与芯部产生较大温差,钢材处于自身的“降温-回温”式的热传导过程,从而达到钢材快速降温的目的。轧后快速冷却,能有效抑制晶粒长大。通过控制轧后金属内部变形能的释放,达到细化晶粒,得到稳定和理想的金相组织结构,保证性能要求。

  相同化学成分20MnSi钢筋通过穿水冷却工艺后与常规空冷工艺对比:抗拉强度平均提高55MPa-75MPa,屈服强度平均提高55MPa-85MPa,延伸率有所降低但均在22%左右,组织得到明显细化,边缘和芯部的晶粒度均提高了3-4级,绝大部分为细小的回火索氏体。由于穿水冷却工艺能使成品轧机后的钢材迅速冷却,避免了空冷条件下钢材高温二次氧化,表面质量有了明显改善,氧化铁皮致密,呈均匀的深兰色。轧后冷却工艺还解决了冷床冷却能力不足问题,为棒材轧制线产能释放提供了长件。

  轧后余热处理技术能有效地发挥钢材的性能潜力,通过各种工艺参数的控制能改善钢筋的性能,在较大幅度提高钢筋强度的同时,保持较好的塑韧性,完全能保证钢筋的综合性能满足要求。同时,大幅度降低了合金元素用量,节约了生产成本,用余热处理工艺生产英标460MPa级钢筋,以目前市场价格计算,每吨钢材可节约成本200元以上,我国建筑业应用余热处理钢筋可实现强度等级的升级,节约钢材用量,增加建筑物的安全性。从理论上分析,335MPa级钢升级为460MPa级钢可节材27%以上,400MPa级钢升级为460MPa级钢可节材13%。更重要的是实现强度等级升级同时,不需要消耗大量微合金化元素资源。