[发明专利]一种四切分高强抗震钢筋的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于抗震建筑用钢技术领域。特别涉及一种四切分高强抗震钢筋的生产方法。

背景技术

近年在国家发改委、住建部大力推动下，建筑钢筋进一步高强化。如采用400MPa和500MPa级取代335MPa级至少可分别减少约10%和19%的钢筋用量，全国可减约700万吨和1330万吨。尤其2008年汶川地震以来，住建部大力倡导使用高强抗震钢筋，抗震钢筋要求在满足GB1499.2基础上还应满足R_m/R_el≥1.25，R_el/R_el^o≤1.30，A_gt≥9%。2009年GB1499.2还进一步补充规定“热轧钢筋系列基圆不得存在影响其使用性能的低温相变组织”。

目前国内外小规格四线切分高强抗震钢筋的生产方法主要有微合金化（MA）工艺、强余热处理工艺和理论上研究的超细晶工艺。

这些生产工艺存在的问题有：

（1）MA工艺是添加微合金V、Nb、Ti或复合使用细化γ晶粒和析出强化实现钢筋的升级换代。随着对400、500MPa级别钢筋需求量的增加，首先需要考虑的是MA技术的资源制约问题，试以0.10%V 含量计算6000万吨500MPa级钢筋的用量，需要6万吨纯V，这样天文数字的用量是资源条件所不允许的。

（2）传统轧后强水冷余热处理工艺生产高强建筑钢筋基圆边部组织存在大量贝氏体或马氏体，其主要是通过单一相变强化提高强度，韧塑性和可焊性降低（部分达不到电渣压力焊要求）、应变时效敏感性和低温脆性增大。且传统强水冷余热处理工艺下R_el强度提升大，R_m提高不显著，强屈比降低，导致部分达不到抗震性能。

（3）真正意义上超细晶是通过形变与相变的耦合可获得细小的铁素体和珠光体组织，从而发挥巨大的强韧化效果。理论细晶粒钢筋的初衷是非微合金化，但在实践中受装备条件的限制（要求超低温、大压下），无法充分发挥形变与相变耦合的作用。且研究结果表明铁素体晶粒尺寸细化至7μm时，R_m/R_el仅为1.26，进一步细化铁素体晶粒提高强度，R_m/R_el将会进步一降低。受制于国内外现有轧机装备水平以及抗震性能指标，难以实现工业化生产。

（4）尽管目前国内已有六线切分，但三线以上小规格高强抗震钢筋均没有实现基于基圆边部组织P+F条件下微合金元素减量化生产，这是因为小规格多线切分控轧控冷工艺面临冷却均匀性、低温切分顺行、上冷床弯曲和金相组织精确控制等难题。

首钢在国内外首次开发了Φ12mm、Φ14mm 的400MPa（牌号为HRB400E）、500MPa（牌号为HRB500E）级抗震钢筋四线切分控轧控冷装备及生产工艺，稳定实现了基圆在P+F组织条件下微合金元素减量化生产。该发明自主研发设计了小规格四线切分控轧控冷核心装备，包括冷却器喷嘴结构设计、正反向湍流冷却管结构设计、气截冷却管结构设计、冷却器的布置等。结合制定的低温轧制参数、低温孔型参数、两级控冷工艺参数等，解决了小规格四线控轧控冷冷却均匀性差、上冷床条形易弯曲等难题，开创性的实现了微合金元素减量化生产小规格四线切分高强抗震钢筋的组织、强度、抗震、焊接等性能以及生产效率、综合成本的最佳匹配。

发明内容

本发明的目的在于提供一种四切分高强抗震钢筋的生产方法。特别针对满足基圆边部组织为P+F的R_el为Φ12mm规格的400MPa和Φ14mm规格的500MPa级四切分抗震钢筋的生产方法。

高强抗震钢筋的冶炼采用转炉初炼→吹氩站精炼→连铸（150mm×150mm）→600℃热装热送→控轧控冷工艺，其关键在于控轧控冷过程中参数的控制。

本发明采取控轧控冷技术，其过程为：加热炉低温开轧→预切分前穿水冷却→四线预切分→四线切分→终轧→轧后两级控制冷却。

控制的具体参数如下：

1、预切分前穿水冷却：为了实现高强钢筋微合金元素减量化，低温精轧及低温切分可显著提高位错密度、提高珠光体比例、诱导晶内铁素体析出等提高材料强度，为此，预切分前穿水冷却在精轧机入口处布置三组冷却器，每组有两个冷却器，该冷却器为正反向湍流冷却器；