淺析螺紋鋼的生產(chǎn)工藝流程

1、爐外精煉課程論文題目淺析螺紋鋼工藝流程姓名： 劉 彪學(xué)號：院（系）：冶金與材料工程學(xué)院專業(yè)班級： 教師： 分?jǐn)?shù)：2014年4月30日淺析螺紋鋼工藝流程摘要: 隨著我國的工業(yè)化和城鎮(zhèn)化發(fā)展的進(jìn)一步加快，螺紋鋼在我國今后發(fā) 展中將繼續(xù)是非常重要的建筑用鋼， 本文通過介紹螺紋鋼的生產(chǎn)工藝流程以及生 產(chǎn)螺紋鋼的設(shè)備， 以及螺紋鋼在國內(nèi)外的生產(chǎn)現(xiàn)狀和生產(chǎn)新技術(shù)， 綜合分析說明 提高螺紋管工藝技術(shù)對我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)鍵詞： 螺紋鋼；生產(chǎn)工藝；生產(chǎn)現(xiàn)狀；成材率；生產(chǎn)新技術(shù)；一、前言隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展， 我國基礎(chǔ)設(shè)施如房屋、 橋梁、道路以及重要 能源、交通等工程得到快速增長，

2、 我國正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展時期， 宏觀經(jīng)濟(jì)和固定資 產(chǎn)投資將保持健康持續(xù)的增長。 建筑行業(yè)是中國和發(fā)展中國家發(fā)展最快的行業(yè)之 一，建筑用鋼也將會得到長期的發(fā)展， 其中螺紋鋼將是最大的建筑用鋼。 隨著鋼 鐵工藝技術(shù)的進(jìn)步， 螺紋鋼將不斷更新?lián)Q代， 推出性能更好的新產(chǎn)品， 滿足用戶 不同的技術(shù)要求。二、螺紋鋼簡介螺紋鋼是表面帶肋的鋼筋，亦稱帶肋鋼筋，普通熱軋鋼筋其牌號由HRE和牌號的屈服點(diǎn)最小值構(gòu)成。H、R、B分別為熱軋（Hotrolled ）、帶肋（Ribbed）、 鋼筋（Bars）三個詞的英文首位字母。熱軋帶肋鋼筋分為HRB335（老牌號為20MnS）、HRB400（老牌號為 20MnSiV 20M

3、nSiNb 20Mnti）、HRB500三個牌號。 通常帶有 2 道縱肋和沿長度 方向均勻分布的橫肋。橫肋的外形為螺旋形、人字 形、月牙形 3 種。規(guī)格用公稱直徑的毫米數(shù)表示。 帶肋鋼筋的公稱直徑相當(dāng)于橫 截面相等的光圓鋼筋的公稱直徑。鋼筋的公稱直徑為6-50mm 般米用的直徑為8、12、16、20、25、32、40mm帶肋鋼筋在混凝土中主要承受拉應(yīng)力。帶肋 鋼筋由于肋的作用，和混凝土有較大的黏結(jié)能力，因而能更好地 承受外力的作 用。帶肋鋼筋廣泛用于各種建筑結(jié)構(gòu)、特別是大型、重型、輕型薄壁和高層建筑 結(jié)構(gòu)。成分指標(biāo)：考核螺紋鋼成分含量的指標(biāo)主要有：C、 Mn、 P、 S、 Si 等項(xiàng)，牌號不

4、同，含量各有差別，其大致范圍為：C （ 0.100.40%）、Mn1.80%P0.050 %、S0.050% Si （0.601.00%）;螺紋鋼是由小型軋機(jī)生產(chǎn)的，可扎 出螺紋鋼線材和螺紋鋼棒材， 小型軋機(jī)的主要類型分為： 連續(xù)式、 半連續(xù)式和橫 列式。當(dāng)今新型的鋼筋軋機(jī)有通用的高速軋制的鋼筋軋機(jī)和四切分的高產(chǎn)量的鋼筋軋機(jī)，但從成本上考慮，目前世界上大多數(shù)企業(yè)都采用全連續(xù)式小型軋機(jī) 三、螺紋鋼典型生產(chǎn)工藝流程3.1生產(chǎn)工藝螺紋鋼生產(chǎn)主要的工藝流程如下：高爐鐵水轉(zhuǎn)爐（電爐）爐外精煉方 坯連鑄-定尺切割一入庫一軋鋼加熱爐一棒材軋機(jī)一控軋控冷一冷床一定尺剪 切收集打捆稱重掛牌入庫，如圖 1.1所示

5、。圖1.1螺紋鋼生產(chǎn)工藝流程圖螺紋鋼企業(yè)的典型生產(chǎn)工藝流程，按各工序間的緊密銜接程度，大致可以分 為三個主要區(qū)域：煉鐵區(qū)域、主煉剛區(qū)域、精加工區(qū)域。各個區(qū)域的生產(chǎn)任務(wù)和 前后工序的物流銜接關(guān)系如下所述：（1）煉鐵區(qū)域。在煉鐵區(qū)域，煉鐵工序?qū)㈣F礦石、焦炭和石灰石送人高爐進(jìn)行冶煉，鐵礦石被分解預(yù)熔化，生成生鐵，作為煉鋼工序的原料，送往煉鋼工序。（2）主煉鋼區(qū)域。主煉鋼區(qū)域主要包括轉(zhuǎn)爐（或電弧爐）煉鋼，接受來自煉鐵 工序送來的生鐵，與廢鋼一起投人轉(zhuǎn)爐（或電弧爐）中，經(jīng)吹氧并去除雜質(zhì)，轉(zhuǎn)化 為鋼水，出鋼到鋼包爐進(jìn)行精煉（或脫氣），通常采用LF精煉法，提高鋼水質(zhì)量， LF法采用氬氣攪拌，在大氣下用石墨電

6、極埋弧加熱，再加上白渣精煉技術(shù)組合 而成，具有用強(qiáng)還原性渣脫硫、脫氧，進(jìn)而進(jìn)行夾雜物控制和用電弧加熱熔化鐵 合金，調(diào)整成分、溫度等功能；而一個滿轉(zhuǎn)爐爐容量的鋼，稱為爐次。達(dá)到鋼種質(zhì)量要求的鋼水經(jīng)連鑄機(jī)固化、冷卻、拉流、切割成各種長度的連鑄坯小方坯， 其邊長一般為130160mm長度一般在612米左右，坯料單重1.5 3噸。（3）精加工區(qū)域。從連鑄機(jī)拉出的板坯，經(jīng)不同的加工路線送熱軋機(jī)，在達(dá)到軋制所要求的溫度下，送至連續(xù)小型軋機(jī)，軋制線多為平-立交替布置，實(shí)現(xiàn)全線無扭轉(zhuǎn)軋制。根據(jù)不同坯料規(guī)格和成品尺寸有18、20、22、24架的小型軋機(jī)，18架為主流。目前，棒材軋制多采用步進(jìn)式加熱爐、高壓水除鱗

7、、低溫軋 制、無頭軋制等新工藝，粗軋、中軋向適應(yīng)大坯料及提高軋制精度方向發(fā)展，精 軋機(jī)主要是提高精度和速度（最高18m/s）。產(chǎn)品規(guī)格一般為巾10-40mm也有巾 6-32mm或巾12-50mm的。生產(chǎn)的鋼種為市場大量需要的低中高碳鋼、低合金鋼； 最高軋制速度為18m/s。其生產(chǎn)工藝流程如下：步進(jìn)式加熱爐-粗軋機(jī)-中軋機(jī)-精軋機(jī)一水冷裝置一冷 床冷剪自動計數(shù)裝置打捆機(jī)卸料臺架圖1.2螺紋鋼軋制工藝及設(shè)備示意圖1 步進(jìn)式加熱爐，2粗軋機(jī)組，3 中軋機(jī)組，4精軋機(jī)組，5水冷裝置，6步進(jìn)式冷床，7 精 整設(shè)備（冷定尺剪、短尺收集系統(tǒng)、自動計數(shù)裝置、打捆機(jī)和收集臺架）3.2典型生產(chǎn)工藝特點(diǎn)螺紋鋼在使用

8、過程中重點(diǎn)要求的力學(xué)性能和工藝性能取決于化學(xué)成分，在典型生產(chǎn)工藝流程中，嚴(yán)格按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍進(jìn)行控制， 產(chǎn)品質(zhì)量基本都可以 滿足使用要求。在冶煉過程中可通過調(diào)整各元素組合， 來確保最終產(chǎn)品的力學(xué)性 能，在爐外處理過程中，利用 LF精煉法提高鋼水質(zhì)量，如在電爐廠里，可以取 消還原期，能顯著提高冶煉時間，提高生產(chǎn)率，另外在軋制過程中還可以采用低 溫軋制、控軋控冷等技術(shù)來進(jìn)一步改善其綜合性能。螺紋鋼屬于簡單斷面型鋼， 外形尺寸取決于孔型設(shè)計，雖然尺寸偏差控制嚴(yán)格，但軋制工藝比較簡單，先進(jìn) 的生產(chǎn)線作業(yè)效率非常高，現(xiàn)代化的生產(chǎn)車間其日歷作業(yè)率一般都可達(dá)85%以上，成材率、定尺率也都接近 100%由

9、此可以看出，典型生產(chǎn)工藝流程的生產(chǎn) 特點(diǎn)是：工藝簡單，調(diào)整靈活，控制嚴(yán)格，生產(chǎn)效率高等。四、國內(nèi)外生產(chǎn)現(xiàn)狀4.1國外生產(chǎn)現(xiàn)狀近幾十年來，螺紋鋼的開發(fā)與應(yīng)用發(fā)展很快，具有耐磨性能好、使用壽命長、 抗拉強(qiáng)度好、耐腐蝕等特點(diǎn)；生產(chǎn)工藝較簡單，日本、德國、瑞典等國的一些鋼 鐵公司都能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的螺紋鋼。目前，力學(xué)性能等基本上可以滿足建筑用鋼的各 種使用要求。國外該類鋼的生產(chǎn)和應(yīng)用已趨于穩(wěn)定。 發(fā)達(dá)國家的一些鋼鐵公司已 經(jīng)有了自己的系列產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)，其成品板在保證高硬度、高耐磨性的同時，冷彎性 能十分優(yōu)越，如瑞典奧克隆德的 HARDO系列、德國蒂森克虜伯的XAR系列、日 本JFE的EVERHARD列等。這些

10、在世界上影響力較大的鋼鐵生產(chǎn)商,擁有世界上 先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝。這些廠家能夠穩(wěn)定供應(yīng)各級別的螺紋鋼產(chǎn)品，并為大多數(shù)使用環(huán)境提出適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案，并在高建筑用鋼中得到了成功的應(yīng)用。但 近些年由于全球鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能過剩和鐵礦石價格不斷上漲，一些國外鋼鐵企業(yè)開始減產(chǎn)，例如，日本受建筑部門持續(xù)呆滯和全球鋼鐵產(chǎn)能過剩的影響，日本幾大螺紋鋼生產(chǎn)廠家聲稱進(jìn)一步削減產(chǎn)量。日本最大的螺紋鋼生產(chǎn)廠家共英制鋼決定 加大對枚方廠和名古屋廠的產(chǎn)量削減力度，11-12月，枚方廠產(chǎn)量同比減20% 從明年1季度開始幅度將減至25%今年底到明年1月份，名古屋廠減產(chǎn)幅度將 從目前25%T大到30%4.2 國內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)狀2000年

11、以來，我國螺紋鋼產(chǎn)量總體保持快速增長，到2010年，螺紋鋼產(chǎn)量達(dá)到13096.4萬噸，比2001年增長3.51倍，占當(dāng)年我國鋼材總產(chǎn)量的16.4%。 據(jù)中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，2010年我國三級及以上螺紋鋼產(chǎn)量占螺紋鋼總產(chǎn) 量比例約為37%按此測算，我國三級螺紋鋼產(chǎn)量達(dá)到 4846萬噸。而2000年我 國三級及以上螺紋鋼產(chǎn)量僅26.5萬噸，占螺紋鋼的比重只有0.93%。重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)是我國螺紋鋼生產(chǎn)的主力軍，根據(jù)國家統(tǒng)計局和中國鋼鐵協(xié)會的數(shù)據(jù)測算，從2005年開始，重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)螺紋鋼比例基本保持在 70-80%之間， 其中2010年，我國重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)螺紋鋼產(chǎn)量 9974萬噸，占到國內(nèi)螺紋鋼總產(chǎn)量

12、 的76.2%。從產(chǎn)業(yè)集中度看，螺紋鋼產(chǎn)能集中度有待進(jìn)一步提高。2010年我國前 10家鋼鐵企業(yè)螺紋鋼產(chǎn)量 5669萬噸，占國內(nèi)螺紋鋼總產(chǎn)量的 43.3%,比2005 年提高了 3.3個百分點(diǎn)，但低于我國粗鋼的集中度，2010年我國前10家鋼鐵企 業(yè)粗鋼產(chǎn)量30473.3萬噸，占國內(nèi)粗鋼總產(chǎn)量的 48.6%。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，至V 2010 年底，我國共有螺紋鋼生產(chǎn)線 280余條（不包括特鋼企業(yè)的棒材生產(chǎn)線），設(shè)計 產(chǎn)能約1.87億噸，去年我國螺紋鋼產(chǎn)量在13096.4萬噸，即使考慮部分生產(chǎn)線 兼顧生產(chǎn)棒材，我國螺紋鋼產(chǎn)能已經(jīng)存在過剩。140001200010000800060002000-2010

13、年我國螺紋洞年度產(chǎn)里50 0%40.0%30 0%20 0%10 0%0.0%-10.0%4 22010 梢2呂9舟2g8S為sOG-flr z呂幼曲 叱呂4 s03S0 篇82W 0酬酹0%0%號酬0%0嘛酹O 9 8 7 6 5- 4 3:2 12001-2010年重點(diǎn)洞鐵企業(yè)占螺紋鋼產(chǎn)星的比重五、影響成材率的因素5.1氧化燒損在鋼坯加熱過程中，鋼坯表面的鐵元素與爐氣中的氧化性氣體發(fā)生氧化反 應(yīng)，生成鐵的氧化物，造成金屬損失的現(xiàn)象稱為鋼坯的氧化燒損。影響氧化燒損的因素較多，其中爐內(nèi)氣氛和加熱溫度及加熱時間的影響是主 要因素。爐氣的氧化性氣氛濃度越高，氧化性氣體含量越多，氧化能力越強(qiáng)，鋼 坯

14、氧化燒損量越大。鋼坯的氧化速度隨爐溫升高而加快，900C開始加劇，1100C 以上氧化速度急劇上升。加熱時間越長氧化生成的氧化鐵皮量越多。5.2軋廢軋廢是影響成材率的一個重要因素，鋼溫不均勻、工藝故障、設(shè)備故障都有 可能導(dǎo)致沖跑鋼事故，在連軋時，當(dāng)精軋區(qū)域跑鋼時，除把發(fā)生故障的這支鋼切 掉外，還要切掉第二支鋼已經(jīng)進(jìn)入第2架粗軋機(jī)的鋼。例如：以規(guī)格為170X170X9500m的坯料，一個班8小時假設(shè)產(chǎn)量1200噸，廢兩根鋼就是4噸， 成材率就降低了 0.33%，因此，必須大大降低軋制故障率，減少軋廢量，提高成 材率指標(biāo)。5.3切頭切尾飛剪切頭切尾的長短，明顯影響著成材率，只有合理控制切頭切尾長度

15、，才 能減少金屬損耗，提高成材率。5.4定尺冷飛剪主要功能為定尺剪，在定尺剪切前要切頭，切頭長度也是影響成材率 的一個因素，只有合理剪切頭部長度，才能提高成材率。六、生產(chǎn)工藝新技術(shù)6.1 軋后余熱處理工藝軋件離開終軋機(jī)后進(jìn)入冷卻水箱， 利用軋件余熱通過快速冷卻進(jìn)行淬火， 使 鋼筋表面層形成具有一定厚度的淬火馬氏體， 而心部仍為奧氏體， 當(dāng)鋼筋離開水 箱后，心部的余熱向表面層擴(kuò)散， 使表層的馬氏體自回火， 當(dāng)鋼筋在冷床上緩慢 的自然冷卻使， 心部的奧氏體發(fā)生相變， 形成鐵素體和珠光體或奧氏體鐵素體加 珠光體。與采取添加合金元素這一強(qiáng)化措施生產(chǎn)的鋼筋相比， 余熱淬火鋼金的合 金元素含量極少，生產(chǎn)成

16、本可降低8%- 10%并可減少不合格品2%-5%而且不 合格的產(chǎn)品還可通過調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度進(jìn)行挽救。由于這項(xiàng)技術(shù)投資很少獲益很大， 在國際上已成為鋼筋生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)工藝，在新建和改建的小型棒材軋機(jī)上普遍采 用。但在國內(nèi)由于受建筑規(guī)范的制約， 用軋后余熱處理工藝生產(chǎn)的螺紋鋼筋， 還 不能為市場所接受。6.2 細(xì)晶粒鋼筋生產(chǎn)技術(shù)細(xì)晶粒鋼筋生產(chǎn)工藝思路是在不改造設(shè)備， 不降低產(chǎn)量和不低溫軋制的前提 下。利用棒線軋機(jī)高速連續(xù)變形產(chǎn)生的應(yīng)變積累， 在較高溫度條件下實(shí)現(xiàn)控制軋 制, 通過超快速冷卻使軋件冷卻至最佳終冷溫度范圍 , 抑制硬化奧氏體的再結(jié)晶， 保持變形奧氏體的硬化狀態(tài)， 獲得較細(xì)和強(qiáng)烈硬化的形變奧氏體

17、晶粒。 該技術(shù)可 以不使用任何微合金元素，生產(chǎn)出各項(xiàng)性能指標(biāo)全面提高的HRB40C帶肋鋼筋，降低成本；對現(xiàn)有設(shè)備的電機(jī)功率和軋機(jī)強(qiáng)度無高要求， 可以在現(xiàn)有的軋機(jī)上完 成生產(chǎn)過程；冷卻強(qiáng)度大，冷卻時間短，控制冷卻線的總長度小于13米，但控制冷卻設(shè)備的投資小； 提高冷床產(chǎn)量和產(chǎn)品的表面質(zhì)量， 且生產(chǎn)過程的控制條件 比較寬松，生產(chǎn)過程穩(wěn)定。該技術(shù)適合國內(nèi)大多數(shù)廠家，具有很高的應(yīng)用價值。6.3 無孔型軋制技術(shù) 常規(guī)的軋制方法是通過各種孔型對軋件的各個方向進(jìn)行加工的， 在軋制過程中存在著嚴(yán)重的不均勻變形， 而無孔型軋制又稱平輥軋制， 即將有軋槽的軋輥改 為平輥，軋件不與孔型側(cè)壁接觸，具有軋制負(fù)荷小、通用

18、性強(qiáng)、軋輥車削簡易等 優(yōu)點(diǎn)。因此在螺紋鋼生產(chǎn)中應(yīng)用無孔型軋制技術(shù)， 不會因軋件角部缺陷造成產(chǎn)品 的質(zhì)量問題； 同時由于無孔型軋制時軋件的表面層變化比孔型軋制更為均勻，表面層厚度分布均勻有利于減少表面裂紋的形成； 并且無孔型軋制沒有孔型側(cè)壁的 限制，氧化鐵皮更易脫落，在提高鋼材表面質(zhì)量方面無孔型軋制優(yōu)勢更加明顯；此外，無孔型軋制技術(shù)還可以提高成材率和軋機(jī)作業(yè)率， 且對不同坯料和軋制程 序的適應(yīng)性很強(qiáng)， 尤其是棒材生產(chǎn)存在產(chǎn)品規(guī)格多、 坯料不統(tǒng)一問題， 無孔型軋 制技術(shù)可獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益，目前在螺紋鋼生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)了除K1、K2 孔外的全線無孔型軋制，但其技術(shù)應(yīng)用的技術(shù)難點(diǎn)仍需要進(jìn)一步研究。七、結(jié)束語 由于螺紋鋼廣泛用于房屋、橋梁、道路等土建工程建設(shè)。大到高速公路、鐵 路、橋梁