轧制温度及终轧速度对热轧带肋钢筋金相组织和晶粒度影响的探讨

宋维兆

（新疆八一钢铁股份有限公司）

1 前言

GB/T 1499.2-2018《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》于2018年2月6日经国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会以2018年第2号公告批准发布。该标准将于2018年11月1日正式实施。修订后的标准整体水平达到了国际先进水平，增加金相组织检验要求及其配套检验方法，以此作为判定热轧钢筋和穿水钢筋的依据，从而更严格规范热轧带肋钢筋产品的标准。文章介绍了通过工业试验，探索不同开轧温度、不同上冷床温度以及不同轧制速度对较大规格HRB400/500E级（以φ20～32mm为例）金相组织和晶粒度的影响。

2 工业试验条件

在八钢一棒生产线进行工业试验。设备条件：步进梁式加热炉；18架轧机,采用平-立交替的布置，可单线和切分轧制，所有轧机均为无牌坊短应力线卡盘式轧机；11～18架之间设有7个活套器，采用无张力轧制；设置三台飞剪;在18机架后和3#剪之间，设置了控冷水箱，采用控制冷却工艺。

采用150×150(mm）方坯；热轧带肋钢筋冶炼采用钒氮合金化；HRB400E/HRB500E成分范围C≤0.25%，Mn≤1.6%，Si≤0.8%，V按设计要求执行。

3 工业试验方案

（1）针对成分相同同炉钢，轧制Φ20mm规格HRB400E：加热炉出钢温度条件保持不变，采用控制冷却工艺,在18机架后和3#剪之间控制冷却水量，以此来调整不同上床温度、不同终轧速度。对不同上床温度、不同终轧速度轧材分别取样检测金相组织和晶粒度，检测上床温度、终轧速度对金相组织和晶粒度的影响。

（2）相同试验方案，轧制Φ28mmHRB400E，检测不同上床温度、不同终轧速度轧材的金相组织和晶粒度。

（3）针对不同炉次钢的成分，成分符合HRB400E、HRB500E钢标准要求,采取终轧后不进行控制冷却工艺，试验不同开轧温度、不同终轧速度对φ32mm HRB400E、HRB500E金相组织和晶粒度影响。

4 工业试验结果及讨论

4.1 Φ20mmHRB400E双切分轧制工业试验

针对同一炉相同成分的方坯,进行5组对比试验,开轧温度保持不变，即开轧温度为1050(方坯尾)～1080℃(方坯头),测试不同轧制速度和上冷床温度对金相组织和晶粒度的影响。其试验结果如表1，金相组织见图1。

表1 Φ20mmHRB400E工业试验

图1 Φ20mmHRB400E1#～5#金相组织

分析和讨论：（1）对于1#和2#样试验,控冷水量条件不变,仅调整终轧速度，由10m/s提到11m/s，上床温度由980℃升高到1025℃。轧制速度影响上床温度温升45℃，晶粒度由8级降为6级，同时组织中铁素体由块状分布为主变为网状分布为主、出现魏氏组织，其级别为3.0级。

（2）对于2#和3#样试验,固定终轧速度11m/s不变，终轧后增强控冷水量，降低上床温度，由1025℃降为950℃，晶粒度由6级提升为7.5级，且魏氏组织级别由3.0级降为1级。

（3）对于1#和4#样试验，固定上床温度（980℃），调整终轧速度，由10m/s增加到10.5m/s，晶粒度由8级降为为7.5级，且有少量魏氏组织出现。

（4）对于4#和5#样试验，固定终轧速度（10.5 m/s）不变，终轧后再增强控冷水量，将上床温度由980℃降为950℃，晶粒度由7.5级提升为8.5级，金相组织达到1#试样金相结果。

从试验结果看：控冷控制的上床温度和合适终轧速度是控制金相组织和晶粒度关键。对于Φ20mm规格双切分HRB400E,终轧速度由10 m/s提高到10.5 m/s，上床温度须控制在约950℃，可以保证金相组织和晶粒度正常。

4.2 单线轧制Φ28mmHRB400E工业试验

针对同一炉相同成分的方坯，进行3组对比试验，固定开轧温度不变，即开轧温度为1050℃(方坯尾)-1080℃(方坯头)，测试不同轧制速度和上冷床温度对金相组织和晶粒度的影响。其试验结果如表2，金相组织见图2。

表2 Φ28mmHRB400E工业试验

图2 Φ28mmHRB400金相组织

分析和讨论：（1）对于1#和2#样试验,通过调整冷却水量控制上床温度在980℃和970℃，上床温度变化不多，调整终轧速度,由10m/s提到10.5m/s,晶粒度由8.5级降为8.0级,同时出现魏氏组织，其级别为1.0级。

（2）对于2#和3#样试验,固定终轧速度10.5m/s不变，终轧后增强控冷水量，上床温度由970℃降为950℃，3#样晶粒度均为8级,无魏氏组织。

从试验结果看：对于φ28mm规格HRB400E，终轧速度由10 m/s提高到10.5 m/s，上床温度控制在950℃，可保证金相组织和晶粒度正常

4.3 φ32mmHRB400E、HRB500E工业试验

针对不同炉次钢成分，其成分符合HRB400E、HRB 500E钢要求,分别进行19个试样对比，其试验结果见表3，金相组织见图3。

表3 Φ32mmHRB400E、HRB500E工业试验

图3 Φ32mmHRB400E、HRB500E金相组织

分析和讨论：

（1）对比 1#～2#和 3#～7#，轧制大规格 Φ32mm 的HRB400E和HRB500E，终轧后无控冷。在开轧温度1050～1070℃，上床温度1075～1095℃，终轧速度8m/s情况下，大部分组织为铁素体围绕大块珠光体团，铁素体呈网状分布，且有部分魏氏组织,晶粒度中心与边部差异大，低的4级，高的8级。这是因为提高温度幅度过大，晶粒粗大，组织结构网状明显〔1〕

（2）对比 3#～7#和 8#～17#,轧制 φ32mm 大规格HRB500E,在终轧无控冷条件下，通过降低开轧温度、降低终轧速度可达到金相组织和晶粒度正常。通过对比试验发现：当开轧温度由1050～1070℃降低至1035～1055℃,降低15℃；速度由8 m/s降低至7m/s时，上床温度由 1075～1095℃降为1030～1045℃，降为 40～50℃。

试验结果表明：轧制φ32mm大规格热轧带肋钢筋，终轧后无控冷，必须降低开轧温度和控制合适的终轧速度。开轧温度控制在1035～1055℃,上床温度控制在1030～1045℃，终轧速度控制在7m/s时，可以保证φ32mm大规格热轧带肋钢筋金相组织和晶粒度正常。

5 结论

通过工业试验，保证热轧带肋钢筋金相组织和晶粒度的正常，须控制合适开轧温度、终轧速度和控冷上床温度。其轧制关键过程控制规范为：在控冷条件下控制上床温度950℃±15℃，对于φ20mm和φ28mm热轧带肋钢筋终轧速度控制在10.5m/s；在无控冷条件下，对于大规格φ32mm热轧带肋钢筋，开轧温度控制在1035～1055℃,上床温度保证在1030～1045℃，终轧速度控制在 7m/s。