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(hào)： 院（系）：冶金與材料工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 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(guó)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(guó)今后發(fā)展中將繼續(xù)是非常重要的建筑用鋼，本文通過(guò)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(guó)內(nèi)外的生產(chǎn)現(xiàn)狀和生產(chǎn)新技術(shù)，綜合分析說(shuō)明提高螺紋管工藝技術(shù)對(duì)我國(guó)社會(huì)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)；1、 前言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，我國(guó)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(zhǎng)，我國(guó)

2、正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展時(shí)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(zhǎng)。建筑行業(yè)是中國(guó)和發(fā)展中國(guó)家發(fā)展最快的行業(yè)之一，建筑用鋼也將會(huì)得到長(zhǎng)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(mǎn)足用戶(hù)不同的技術(shù)要求。二、螺紋鋼簡(jiǎn)介螺紋鋼是表面帶肋的鋼筋，亦稱(chēng)帶肋鋼筋， 普通熱軋鋼筋其牌號(hào)由HRB和牌號(hào)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(gè)詞的英文首位字母。熱軋帶肋鋼筋分為HRB335（老牌號(hào)為20MnSi）、HRB400（老牌號(hào)為20MnSiV、20MnSiNb、20Mnti）、H

3、RB500三個(gè)牌號(hào)。通常帶有2道縱肋和沿長(zhǎng)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(chēng)直徑的毫米數(shù)表示。帶肋鋼筋的公稱(chēng)直徑相當(dāng)于橫截面相等的光圓鋼筋的公稱(chēng)直徑。鋼筋的公稱(chēng)直徑為6-50mm，一般采用的直徑為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(hào)不 同，含量各有差別，其大致范圍為：C（0.100.40%）、

4、Mn<1.80%、P<0.050 %、S<0.050%、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(xiàn)材和螺紋鋼棒材，小型軋機(jī)的主要類(lèi)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入庫(kù)軋鋼加熱爐棒材軋機(jī)控軋控冷冷床定尺剪切收集打捆稱(chēng)重掛牌入庫(kù)，如圖1.1所示。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

5、序間的緊密銜接程度，大致可以分為三個(gè)主要區(qū)域:煉鐵區(qū)域、主煉剛區(qū)域、精加工區(qū)域。各個(gè)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：(l)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(lái)自煉鐵工序送來(lái)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

6、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(gè)滿(mǎn)轉(zhuǎn)爐爐容量的鋼，稱(chēng)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(zhǎng)度的連鑄坯小方坯，其邊長(zhǎng)一般為130160mm，長(zhǎng)度一般在612米左右，坯料單重1.53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(xiàn)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(xiàn)多為平-立交替布置，實(shí)現(xiàn)全線(xiàn)無(wú)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、低溫軋制、無(wú)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)

7、主要是提高精度和速度（最高18m/s）。產(chǎn)品規(guī)格一般為10-40mm，也有6-32mm或12-50mm的。生產(chǎn)的鋼種為市場(chǎng)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： 圖1.2 螺紋鋼軋制工藝及設(shè)備示意圖 步進(jìn)式加熱爐粗軋機(jī)中軋機(jī)精軋機(jī)水冷裝置冷床冷剪自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置打捆機(jī)卸料臺(tái)架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(dòng)計(jì)數(shù)裝置、打捆機(jī)和收集臺(tái)架）3.2典型生產(chǎn)工藝特點(diǎn)螺紋鋼在使用過(guò)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍進(jìn)行控制，產(chǎn)

8、品質(zhì)量基本都可以滿(mǎn)足使用要求。在冶煉過(guò)程中可通過(guò)調(diào)整各元素組合，來(lái)確保最終產(chǎn)品的力學(xué)性能，在爐外處理過(guò)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(shí)間，提高生產(chǎn)率，另外在軋制過(guò)程中還可以采用低溫軋制、控軋控冷等技術(shù)來(lái)進(jìn)一步改善其綜合性能。螺紋鋼屬于簡(jiǎn)單斷面型鋼，外形尺寸取決于孔型設(shè)計(jì)，雖然尺寸偏差控制嚴(yán)格，但軋制工藝比較簡(jiǎn)單，先進(jìn)的生產(chǎn)線(xiàn)作業(yè)效率非常高，現(xiàn)代化的生產(chǎn)車(chē)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(jiǎn)單，調(diào)整靈活，控制嚴(yán)格，生產(chǎn)效率高等。四、國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)現(xiàn)狀4.1國(guó)外生產(chǎn)現(xiàn)狀近幾

9、十年來(lái),螺紋鋼的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用發(fā)展很快，具有耐磨性能好、使用壽命長(zhǎng)、抗拉強(qiáng)度好、耐腐蝕等特點(diǎn)；生產(chǎn)工藝較簡(jiǎn)單,日本、德國(guó)、瑞典等國(guó)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(mǎn)足建筑用鋼的各種使用要求。國(guó)外該類(lèi)鋼的生產(chǎn)和應(yīng)用已趨于穩(wěn)定。發(fā)達(dá)國(guó)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(shí),冷彎性能十分優(yōu)越，如瑞典奧克隆德的HARDOX系列、德國(guó)蒂森克虜伯的XAR系列、日本JFE的EVERHARD系列等。這些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(jí)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

10、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(guò)剩和鐵礦石價(jià)格不斷上漲，一些國(guó)外鋼鐵企業(yè)開(kāi)始減產(chǎn)，例如，日本受建筑部門(mén)持續(xù)呆滯和全球鋼鐵產(chǎn)能過(guò)剩的影響，日本幾大螺紋鋼生產(chǎn)廠家聲稱(chēng)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(duì)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(kāi)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%擴(kuò)大到30%。 4.2國(guó)內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)狀2000年以來(lái)，我國(guó)螺紋鋼產(chǎn)量總體保持快速增長(zhǎng)，到2010年，螺紋鋼產(chǎn)量達(dá)到13096.4萬(wàn)噸，比2001年增長(zhǎng)3.51倍，占當(dāng)年我國(guó)鋼材總產(chǎn)量的16.4

11、%。據(jù)中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)，2010年我國(guó)三級(jí)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(cè)算，我國(guó)三級(jí)螺紋鋼產(chǎn)量達(dá)到4846萬(wàn)噸。而2000年我國(guó)三級(jí)及以上螺紋鋼產(chǎn)量?jī)H26.5萬(wàn)噸，占螺紋鋼的比重只有0.93%。重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)是我國(guó)螺紋鋼生產(chǎn)的主力軍，根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局和中國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)測(cè)算，從2005年開(kāi)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(guó)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)螺紋鋼產(chǎn)量9974萬(wàn)噸，占到國(guó)內(nèi)螺紋鋼總產(chǎn)量的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(guó)前10家鋼鐵企業(yè)螺紋鋼產(chǎn)量5669萬(wàn)噸，占國(guó)內(nèi)螺紋鋼總產(chǎn)量的43.3%，比200

12、5年提高了3.3個(gè)百分點(diǎn)，但低于我國(guó)粗鋼的集中度，2010年我國(guó)前10家鋼鐵企業(yè)粗鋼產(chǎn)量30473.3萬(wàn)噸，占國(guó)內(nèi)粗鋼總產(chǎn)量的48.6%。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，到2010年底，我國(guó)共有螺紋鋼生產(chǎn)線(xiàn)280余條（不包括特鋼企業(yè)的棒材生產(chǎn)線(xiàn)），設(shè)計(jì)產(chǎn)能約1.87億噸，去年我國(guó)螺紋鋼產(chǎn)量在13096.4萬(wàn)噸，即使考慮部分生產(chǎn)線(xiàn)兼顧生產(chǎn)棒材，我國(guó)螺紋鋼產(chǎn)能已經(jīng)存在過(guò)剩。五、影響成材率的因素5.1 氧化燒損在鋼坯加熱過(guò)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(chēng)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(shí)間的影響是主要因素。爐氣的氧化性氣氛

13、濃度越高，氧化性氣體含量越多，氧化能力越強(qiáng)，鋼坯氧化燒損量越大。鋼坯的氧化速度隨爐溫升高而加快，900開(kāi)始加劇，1100以上氧化速度急劇上升。加熱時(shí)間越長(zhǎng)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(gè)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(shí)，當(dāng)精軋區(qū)域跑鋼時(shí)，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170X170X9500mm的坯料，一個(gè)班8小時(shí)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(zhǎng)短，明

14、顯影響著成材率，只有合理控制切頭切尾長(zhǎng)度，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(zhǎng)度也是影響成材率的一個(gè)因素，只有合理剪切頭部長(zhǎng)度，才能提高成材率。6、 生產(chǎn)工藝新技術(shù)6.1軋后余熱處理工藝軋件離開(kāi)終軋機(jī)后進(jìn)入冷卻水箱，利用軋件余熱通過(guò)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(kāi)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

15、少，生產(chǎn)成本可降低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(guò)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(guó)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(guó)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(chǎng)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(xiàn)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(guò)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晶粒。該技術(shù)可以不使用任

16、何微合金元素，生產(chǎn)出各項(xiàng)性能指標(biāo)全面提高的HRB400帶肋鋼筋，降低成本；對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的電機(jī)功率和軋機(jī)強(qiáng)度無(wú)高要求，可以在現(xiàn)有的軋機(jī)上完成生產(chǎn)過(guò)程；冷卻強(qiáng)度大，冷卻時(shí)間短，控制冷卻線(xiàn)的總長(zhǎng)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(guò)程的控制條件比較寬松，生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定。該技術(shù)適合國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠家，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。6.3無(wú)孔型軋制技術(shù)常規(guī)的軋制方法是通過(guò)各種孔型對(duì)軋件的各個(gè)方向進(jìn)行加工的，在軋制過(guò)程中存在著嚴(yán)重的不均勻變形，而無(wú)孔型軋制又稱(chēng)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、通用性強(qiáng)、軋輥車(chē)削簡(jiǎn)易等優(yōu)點(diǎn)。因此在螺紋鋼生產(chǎn)中應(yīng)用無(wú)

17、孔型軋制技術(shù)，不會(huì)因軋件角部缺陷造成產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題；同時(shí)由于無(wú)孔型軋制時(shí)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(wú)孔型軋制沒(méi)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(wú)孔型軋制優(yōu)勢(shì)更加明顯；此外，無(wú)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(duì)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(wèn)題，無(wú)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(xiàn)無(wú)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(yǔ)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、涵洞、隧道、防洪、水壩等公用設(shè)施，小到房屋建筑的基礎(chǔ)、梁、柱、墻、板，螺紋鋼都是不可或缺的結(jié)構(gòu)材料。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化程度的不斷深入，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、房地產(chǎn)的蓬勃發(fā)展對(duì)螺紋鋼的需求強(qiáng)烈。但由于隨著世界各國(guó)對(duì)優(yōu)質(zhì)鐵礦石資源使用量不斷增大，導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)礦石資源過(guò)快的耗竭，導(dǎo)致鐵礦石原料價(jià)格不斷上漲，從而使鋼鐵企業(yè)的煉鋼成本大大提高，再加上世界鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩，利潤(rùn)減少。使螺紋鋼的市場(chǎng)受到很大的沖擊，因此應(yīng)加快新技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，不斷推出性能更好的新產(chǎn)品，滿(mǎn)足更多的技術(shù)要求，提高其在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，可適當(dāng)增大企業(yè)的效益，減少來(lái)自市場(chǎng)的沖擊。參考文獻(xiàn)1 徐志偉、溫孝卿，鋼鐵行業(yè)的產(chǎn)能過(guò)剩、存量資