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淺析冷軋帶肋鋼筋軋後餘熱處理工藝

時間:2015-4-29 15:11:22

   冷軋帶肋鋼筋軋後餘熱處理工藝是利用軋製餘熱,在作業線上直接進行熱處理。其基本原理是冷軋帶肋鋼筋鋼筋從軋機的成品機架軋出後,經冷卻裝置進行快速表麵淬火,然後利用鋼筋芯部熱量由裏向外自回火,並在冷床空冷室溫。

  冷軋帶肋鋼筋餘熱處理工藝的冷卻主要分為淬火、回火和最終冷卻三個階段。
  穿水後鋼筋表麵淬火形成一層馬氏體組織,隨後上冷床的過程中,鋼筋心部的熱量傳導至表麵使表層馬氏體自回火。鋼筋上冷床後,心部和奧氏體組織進行半等溫轉變成鐵素體和珠光體組織。上冷床溫度是一個重要的控製參數,直接反映了冷卻強度的大小。
  鋼筋的軋後穿水冷卻,它是在軋製作業線上,通過控製冷卻工藝,強化鋼筋,代替重新加熱進行淬火、回火。利用穿水冷卻技術強化鋼筋與一般熱處理強化鋼筋不同之處,不僅由於利用軋製餘熱,不需要重新加熱,節約了能源和熱量消耗,縮短了生產周期,提高了生產效率,減少了生產高強度鋼筋的合金使用量,而且還具有更高的綜合力學性能。這種工藝簡單,改善操作環境,鋼筋外形美觀,條形平直,收到較發的經濟效益和社會效益。
  冷軋帶肋鋼筋的軋後穿水冷卻過程可分為3個階段:
  1)軋件由精軋機出口至冷卻裝置入口冷卻過程;
  2)軋件在水冷裝置中的急劇冷卻過程;
  3)軋件出水冷裝置後上冷床前的自回火過程。終軋溫度為1020℃-1050℃的軋件,在通過水冷裝置時,被1.0MPa-2.0MPa壓力的水流完全裹覆,水和高溫鋼材之間形成無汽膜的強製對流的熱交換,鋼材的表麵溫度驟降,與芯部產生較大溫差,鋼材處於自身的“降溫-回溫”式的熱傳導過程,從而達到鋼材快速降溫的目的。軋後快速冷卻,能有效抑製晶粒長大。通過控製軋後金屬內部變形能的釋放,達到細化晶粒,得到穩定和理想的金相組織結構,保證性能要求。
  相同化學成分20MnSi鋼筋通過穿水冷卻工藝後與常規空冷工藝對比:抗拉強度平均提高55MPa-75MPa,屈服強度平均提高55MPa-85MPa,延伸率有所降低但均在22%左右,組織得到明顯細化,邊緣和芯部的晶粒度均提高了3-4級,絕大部分為細小的回火索氏體。由於穿水冷卻工藝能使成品軋機後的鋼材迅速冷卻,避免了空冷條件下鋼材高溫二次氧化,表麵質量有了明顯改善,氧化鐵皮致密,呈均勻的深蘭色。軋後冷卻工藝還解決了冷床冷卻能力不足問題,為棒材軋製線產能釋放提供了長件。
  軋後餘熱處理技術能有效地發揮鋼材的性能潛力,通過各種工藝參數的控製能改善鋼筋的性能,在較大幅度提高鋼筋強度的同時,保持較好的塑韌性,完全能保證鋼筋的綜合性能滿足要求。同時,大幅度降低了合金元素用量,節約了生產成本,用餘熱處理工藝生產英標460MPa級鋼筋,以目前市場價格計算,每噸鋼材可節約成本200元以上,我國建築業應用餘熱處理鋼筋可實現強度等級的升級,節約鋼材用量,增加建築物的安全性。從理論上分析,335MPa級鋼升級為460MPa級鋼可節材27%以上,400MPa級鋼升級為460MPa級鋼可節材13%。更重要的是實現強度等級升級同時,不需要消耗大量磷鐵球合金化元素資源。