[发明专利]基于控制终轧后奥氏体应变积累的热轧带肋钢筋生产方法

说明书

技术领域

本发明属于高强度节能型建筑钢材的生产技术，特别是通过形变诱发相变细化晶粒和冷却速度控制钢筋表面微观结构的方法达到要求力学性能的工艺技术。

背景技术

热轧带肋钢筋为工程建筑中混凝土结构体广泛应用的钢材，在混凝土中主要承受拉应力。带肋钢筋由于肋的作用，和混凝土有较大的黏结能力，因而能更好地承受外力的作用。带肋钢筋广泛用于桥梁、房屋、道路等土建工程建设，随着这些行业的发展对带肋钢筋需求量很大并且产品的性能提出更高的要求。为了使带肋钢筋达到所要求的强度，在传统工艺中往往通过轧后穿水冷却使表层形成马氏体组织从而达到要求的高强度。但是根据2007年颁布的国家标准GB 1499.2-2007，为了保证钢筋的焊接和焊缝性能，规定普通热轧钢筋基圆上不得出现回火马氏体组织。根据这样的要求，对穿水带肋钢筋的控制轧制和控制冷却提出了新的要求和困难。如果轧后钢筋不进行穿水冷却，钢筋表层将形成铁素体和珠光体组织，与中心的组织组成相和晶粒尺寸不会形成本质的差别，生产的钢筋不能达到国标和用户对钢筋强度的要求。而如果进行穿水冷却，往往会形成马氏体组织，在冷床回温形成回火马氏体，不能满足用户要求。即使调整穿水的强度，避免了马氏体的形成，虽然相变温度的降低可以部分细化铁素体晶粒，但仍然不能满足强度的要求。因此为了取得热轧带肋钢筋的综合力学性能和组织的要求，必须采用控制轧制实现应变诱发相变和控制冷却抑制再结晶和高温相变的方法是表层取得明显细化的铁素体组织来实现高强度热轧带肋钢筋的综合力学性能。

虽然200810233733.4专利中提出了热轧带肋钢筋的制备方法，但是权利要求1-A是热轧带肋钢筋的常规成分和生产工艺，热轧中没有对终轧道次的应变积累提出具体要求，也未对带肋钢筋的晶粒尺寸给出具体指标；专利200810124722.2专利中对热轧带勒钢筋的控轧控冷提出了低温轧制的方法，给出的轧制温度明显低于本发明，低温轧制有利于晶粒细化但在工艺实现上由于设备条件限制有一定困难，对冷却强度和最终产品晶粒尺寸未给出具体指标；200610125347.4和201010183312.2专利主要涉及的是带肋钢筋的成分设计，对控轧控冷和表层铁素体晶粒的细化未作规定。在本发明中将控制终轧道次的形变温度和应变速度以及压下量取得应变诱发相变要求的应变积累配合以从终轧到穿水的冷却时间和穿水冷却强度细化表层的铁素体晶粒达到4-7微米，是一种生产高强度无回火马氏体的热轧带肋钢筋的先进的工艺技术，具有显著的技术创新性。

发明内容

本发明根据新国家标准对热轧带肋钢筋的表层组织的要求，提出了一种热轧带肋钢筋的生产技术。利用控制轧制实现应变诱发相变和快速冷却低温转变来获得表层细化的铁素体晶粒尺寸，使铁素体晶粒尺寸明显小于心部而取得良好的综合力学性能和焊接性能，在不出现表层马氏体组织的条件下，达到高强度带肋钢筋的强度要求，并使塑性和焊接性有所改善。

本发明基于细化晶粒的应变诱发相变和低温转变的材料学原理，其技术关键在于：

(1)提出了利用控制终轧形变温度和应变速度控制奥氏体的动态再结晶临界应变。根据现场的生产条件，奥氏体的动态再结晶临界应变可以通过终轧温度和应变速度进行计算如下

Z=ϵ·exp(Q/RT)]]>

ε_C＝0.029ln Z-0.598

其中为应变速度，Q为形变激活能，约300000J/mol，R＝8.31J/molK为气体常数，T形变温度，单位为K。在奥氏体动态再结晶临界应变的80％至99％的基础上控制整个精轧过程中各道次的形变温度和应变量，保证精轧之后的奥氏体应变积累尽可能大但小于动态再结晶临界应变，达到奥氏体具有较高位错密度的目的，促进铁素体的应变诱发相变取得极细的晶粒尺寸。其中各道次轧制后应变积累的计算为：