一种低屈强比热轧高强度抗震钢筋的生产系统的制作方法

本实用新型属于钢铁冶金热轧技术领域，具体涉及一种低屈强比热轧高强度抗震钢筋的生产系统。

背景技术：

随着建筑行业的迅速发展，大规模基础设施和城镇化建设需要大量建筑钢筋，特别是带肋钢筋，因此带肋钢筋的应用量越来越大。对大型高层建筑和大跨度公共建筑，优先采用500MPa级钢筋，逐年提高500MPa级钢筋的生产和应用比例；开展600MPa级钢筋的应用技术研发。对于地震多发地区，重点应用高强屈比、均匀伸长率高的高强抗震钢筋。

在现有技术中，生产螺纹钢筋的方法主要包括以下几种：

(1)晶粒细化

通过晶粒细化来提高材料的性能，例如可以通过奥氏体反复再结晶细化奥氏体组织，进而通过相变获得细小的显微组织，或者通过应变诱导相变，细化晶粒，使钢筋得到良好的综合性能。专利申请CN101185938A及澳大利亚专利9419292.9均可以通过应变诱导相变获得细晶粒钢，然而专利9419292.9所制造出的产品屈强比太高，缺乏实用性，且多针对于板材。CN101185938A问题在于坯料加热温度较低，粗轧温度较低，大大增加了设备负荷，降低了轧机、剪机等设备的使用寿命。采用风冷线对钢筋盘卷进行冷却，受设备能力的限制，冷却效率不高。

专利申请“一种热轧带肋钢筋盘条生产方法”(CN102643970A)提出了一种热轧带肋钢筋盘条生产方法，主要保证吐丝温度800℃～1100℃，散卷风冷段前段以≥8m/s的冷却速度快速冷却至目标温度范围590℃±30℃；经散卷中段时，将热轧带肋钢筋盘条的冷却速度控制为0.2℃/s～1.4℃/s，控制热轧带肋钢筋盘条在散卷风冷线中段的冷却时间≥120s；热轧带肋钢筋盘条经过散卷风冷线末段时，控制热轧带肋钢筋盘条的冷却速度≥3℃/s，同时控制热轧带肋钢筋盘条的集卷温度不低于300℃。其问题在于吐丝温度太高，晶粒在高温时长大，易形成混晶现象。

专利申请“超细晶热轧带肋钢筋盘条的制造方法”(CN1745918A)提出了一种超细晶热轧带肋钢筋盘条的制造方法，轧制加热温度980℃～1100℃，开轧温度930℃～980℃，吐丝温度860℃～890℃，轧后采用斯太尔摩风冷线控制冷却，以4℃/s～5℃/s的速度快速冷却至相变温度，然后空冷。此种生产工艺吐丝温度较高，控制冷却部分冷却强度较低，奥氏体的过冷度偏小，无法充分发挥控制冷却的强化效果。

(2)微合金化及控轧控冷

通过向钢中添加微合金元素，如Nb、V、Ti等，通过合金元素的固溶强化、第二相强化及抑制晶粒长大等作用提高强度，例如20Si2Mn中添加0.05％左右的V，通过控制轧制及控制冷却可以使其屈服强度由335MPa提高到400MPa以上。但是由于要增加微合金元素，原料成本较高，国内V、Nb等合金元素储量不足，后期要依靠进口；由于加入了合金元素，回炉后，钢水中含有大量合金，二次使用轧制质量不稳定。分离合金技术不成熟，分离成本高。

(3)余热淬火

利用钢筋终轧后在奥氏体状态下直接进行表面淬火，随后由心部传出余热进行自回火，以提高强度，改善塑韧性，使钢筋得到良好的综合力学性能。通过这种工艺获得的产品组织一般为回火马氏体+回火索氏体+铁素体+珠光体，虽然产品力学性能较高，但是应力腐蚀开裂倾向较大，强屈比较低，抗震性能较差，焊接性能较差，施工适应性相对较差。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种低屈强比热轧高强度抗震钢筋的生产系统，提高钢筋强度。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型的技术方案如下：

一种低屈强比热轧高强度抗震钢筋的生产系统，包括按轧制方向依次设置的加热炉、粗轧机组、中轧机组、中轧后水冷装置、精轧机组、精轧后水冷装置、倍尺飞剪和冷床，所述精轧机组包括精轧机组前段和精轧机组后段，所述精轧机组前段和精轧机组后段之间设置有精轧间水冷装置。

在精轧机组间布置水箱，通过控制水冷参数及回复段实现铁素体再结晶区轧制，细化奥氏体晶粒及相变后组织，提高了螺纹钢筋强度。

进一步，所述冷床上设置有保温罩。可降低轧件头尾温差，提高冷却均匀性，进而提高组织及性能均匀性，提高成材率。

进一步，所述粗轧机组与中轧机组之间以及中轧后水冷装置与精轧机组前段之间分别设置有切头飞剪。

进一步，所述精轧机组前段采用两道次轧制，精轧机组后段采用四道次轧制。

进一步，所述精轧机组前段包括两架轧机，前一架为水平轧机，后一架为立式轧机。

进一步，所述精轧机组后段包括4架轧机，4架轧机呈平-立-平-立布置；或4架轧机均为水平轧机。

进一步，所述中轧后水冷装置和精轧后水冷装置均包括两组水箱。

进一步，所述中轧机组包括6架轧机，呈平-立-平-立-平-立布置。

如上所述，本实用新型的有益效果是：在精轧机组前段和段之间布置水箱，通过控制水冷及回复段实现铁素体再结晶区轧制，细化奥氏体晶粒及相变后组织，提高螺纹钢筋强度。

附图说明

图1为本实用新型生产系统的平面布置示意图；

图2为中轧机组至精轧机组的布置结构示意图。

零件标号说明：

1—加热炉；2—粗轧机组；3—切头飞剪；4—中轧机组；5—中轧后水冷装置；6—切头飞剪；7—精轧机组前段；8—精轧间水冷装置；9—精轧机组后段；10—精轧后水冷装置；11—倍尺飞剪；12—保温罩；13—冷床；夹送辊-14。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

实施例

如图1和图2所示，一种低屈强比热轧高强度抗震钢筋的生产系统，包括按轧制方向依次设置的加热炉1、粗轧机组2、切头飞剪3、中轧机组4、中轧后水冷装置5、切头飞剪6、精轧机组前段7、精轧间水冷装置8、精轧机组后段9、精轧后水冷装置10、倍尺飞剪11和冷床13，其中水冷装置均采用水箱，在精轧机组前段7和精轧机组后段9之间布置水箱，通过控制水冷参数及回复段实现铁素体再结晶区轧制，细化奥氏体晶粒及相变后组织，提高螺纹钢筋强度。

进一步地，冷床13上方设置有保温罩12，可降低轧件头尾温差，提高冷却均匀性，进而提高组织及性能均匀性，提高成材率。其中，中轧机组4包括6架轧机，依次为水平轧机与立式轧机，呈平-立-平-立-平-立布置。精轧机组前段7包括两架轧机，前一架为水平轧机，后一架为立式轧机。精轧机组后段9包括4架轧机，4架轧机依次为水平轧机和立式轧机，呈平-立-平-立布置；若采用切分轧制，则4架轧机均为水平轧机。精轧前段轧制采用两道次轧制，精轧后段轧制采用四道次轧制，以提高生产效率。中轧后水冷装置5和精轧后水冷装置10均包括两组水箱，精轧后水冷装置10的两组水箱之间设置有夹送辊14。

采用上述系统的具体工序为：

加热步骤中采用步进梁式加热炉1将钢坯加热到950℃～1100℃；钢坯粗轧及中轧温度控制在920℃～1000℃，轧制过程中控制每道次的延伸系数为1.15～1.45；粗轧及中轧后轧件经飞剪切头；轧件中轧后水冷，使轧件降低100℃～250℃；此段穿水冷却的目的为精确控制精轧温度范围在Ae3～Ar3内；精轧前段轧制，精轧机前两架入口温度控制在750～850℃；采用两道次轧制成，通过此阶段轧制，轧件迅速发生形变诱导铁素体相变；而后轧件经过精轧间水冷后进入精轧后段轧制，精轧机组后四机架入口温度控制在700～850℃，轧件在两相区轧制，获得超细晶铁素体组织；随即轧件进入穿水冷却，保证轧件在此温度范围内快速冷却，冷却速度≥10℃/s，冷却至500℃～600℃，温度控制在±30℃范围内，而后轧件倍尺飞剪剪切后进入冷床进行缓慢冷却，为了保证轧件发生珠光体及贝氏体转变，在冷床上方加设保温罩，而后轧件下冷床，定尺并收集。

本实用新型所述生产系统，其产品显微组织为形变诱导铁素体铁素体+珠光体+贝氏体，均为细晶粒或超细晶粒，晶粒尺寸小于5μm，具有较高的强度和塑韧性，由于组织包含铁素体+贝氏体的软硬相结合，因此组织具有较低的屈强比，如生产普通碳素带肋钢筋，其屈服强度在500MPa以上，抗拉强度在650MPa以上，延伸率在20％以上，冷弯、反冷弯完全能满足GB1499.2-2007标准，具有良好的塑韧性、焊接性和抗震性能。

所生产的带肋钢筋通过形变诱导铁素体相变、再结晶铁素体相变及相变强化来提高钢筋强度，减少了合金的加入，进一步降低生产成本，提高了经济效益；所生产的带肋钢筋不仅性能优异，而且性能稳定，组织均匀细密，屈强比低，抗震性能好，具有节约能源和环保的优点。

任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。