高速线材盘螺AGT指标控制及生产优化

石 佳

（河钢集团宣化钢铁公司，河北，075100）

0 引言

高线盘螺是一种建筑工程用小直径螺纹钢筋，广泛用于房屋、桥梁、道路等土建工程建设。盘螺最主要的力学性能指标包括：屈服强度、强屈比，最大力伸长率（AGT）等，其中最大力伸长率（AGT）是盘螺重要的塑性指标，它关乎着盘螺的使用安全性。国家《钢筋混凝土用钢第2 部分：热轧带肋钢筋》（GB/T1499.2—2018）新版标准正式实施后，对高线盘螺产品的力学性能指标的要求越来越严苛，其中明确规定钢筋的最大力伸长率AGT≥9.0%。

新标实施以来客户对宣化钢铁公司（后称宣钢）高线盘螺产品的力学性能反馈异议较多，不论是宣钢内部检测还是市场客户均反应，宣钢高线盘螺出现AGT 不稳定，局部低于9.0%的控制要求，已经严重影响了产品合格率和公司品牌形象，因此需要进行生产过程控制优化。本文对宣钢高线盘螺产品出现的AGT不稳定的问题进行分析，重点绕着提高盘螺产品的AGT指标，对高线生产工艺提出优化方案。

1 生产现状及工艺流程

（GB/T1499.2—2018）新版标准正式实施以来，宣钢高线盘螺产品存在屈服强度低或AGT 值低于控制标准9.0%的现象[1]。目前，北京、承德等客户也屡次提出进一步稳定螺纹线材性能，提高AGT的要求。面对此情况，从自身实际出发，加强生产过程控制，稳定盘螺AGT 指标，就成为了高线盘螺生产工作中的重中之重。

宣钢高速线材产线于2008 年投产，设计规模为年产60 万吨卷材，主要承担公司Φ8.0mm、Φ10 mm、Φ12 mm 等规格盘螺的生产任务。宣钢高线主要生产工艺流程如图1所示。

图1 高速线材工艺流程图

2 生产过程控制与优化

从实际生产管控出发，通过连续取样加密检测，发现搭接点处试样约40%检测结果显示其AGT小于9.0%，不符合新标准要求，因此需优化生产过程控制，提高盘螺综合性能特别是AGT指标。

影响盘螺性能的因素除了主要的屈服强度、最大力总伸长率、化学成分等，还存在其它影响因素。研究表明，可以通过提高螺纹线材中V 的下限含量并严格执行窄成份控制，同时优化轧后冷却工艺等手段得到理想的金相组织，保障盘螺性能均匀，特别是最大力伸长率≥9.0，满足产品标准要求[2]。

2.1 化学成分优化

化学成分是满足性能要求的基础条件。钢中P、S 含量会影响到盘螺的力学性能，特别是AGT 指标，尤其是较高的P 含量会提高盘螺的冷脆性、降低塑性，因此要大幅降低钢中P、S含量；钢中C含量的增加可以使奥氏体更趋于稳定，降低相变温度，易析出贝氏体，但过高的碳含量也会降低盘螺的塑性指标，因此在保证性能的前提下，尽可能将C 含量控制在中限，可有效控制盘螺性能，稳定AGT值[3]；少量的V 可使晶粒细化、提高盘螺的韧性，因此将盘螺中V 的下限含量提高，有利于稳定AGT值。

依据上述原理，结合生产实践，调整并优化各元素成分。螺纹钢调整前后化学成分对比如表1所示。

表1 螺纹钢调整前后化学成分对比

2.2 轧后冷却工艺的优化

由于盘螺规格小，在同样自然条件下冷却，其冷却速度较快，极易产生贝氏体组织。从金相分析的结果看，凡出现屈服不明显、AGT 偏低等试样，其组织中或多或少含有贝氏体组织，而贝氏体属于冷奥氏体（500℃-Ms）转变产物，在吐丝温度较高或冷却速度较快时极易产生。因此优化轧制过程，控制相变后的组织和性能，可提高盘螺综合性能进而提高搭接点处AGT。

通过与承钢、敬业等钢厂工艺对标，提出工艺优化法案。首先优化并严格控制进精轧温度；其次结合精轧后水箱冷却能力，降低盘条吐丝温度；最后制定合理的风机、保温罩控制工艺，确保盘条最佳冷却速度。

2.2.1 控制进精轧温度

预精轧水箱的主要作用是对轧件进行冷却，防止精轧过程温度过高使奥氏体晶粒快速长大，根据实际控制经验，精轧入口温度控制在920～950℃时，塑性较好。此时终轧温度不大于1100℃，为后续控制冷却提供良好条件。

2.2.2 优化吐丝温度

高速线材的吐丝温度主要通过轧后冷却水箱来控制，其高低直接影响着线材的力学性能。吐丝温度过高，相变前奥氏体晶粒快速长大，不利于后续散卷冷却时的晶粒细化；吐丝温度过低，对吐丝前水箱冷却强度提出更高要求，堆钢事故率大幅提高，不利于生产过程的稳定。因此，统筹考虑高速线材在吐丝前的水冷强度、吐丝温度、吐丝后冷却强度，打造最佳组合，对高速线材的控制冷却具有重要意义[4]。通过大量数据积累，结合精轧后水箱冷却能力，对吐丝温度调整如表2所示。

2.2.3 调整风机风量，控制风冷速度

（1）风冷风机风量调控。线材的轧后二次冷却，即风冷，需考虑搭接点与非搭接点的冷却速度差异问题，对此，通过现场测量，将风机佳灵装置夹角调整至27°后，可确保搭接点与非搭接点线材的冷却速度一致。风冷风机调控情况如表3所示。

表3 风冷风机风量调控情况

（2）开展多种方案实验。通过与承钢对标，多次组织工艺调整试验，发现调整辊道速度、风机风量、降低轧后二次冷却速率，可有效改善最大力总伸长率AGT值，不同吐丝温度和风机风量对应AGT结果如表4 所示。同时实验期间，测得不同风冷速度连续冷却转变点温度及铁素体组织的比例如表5所示。另外成品风冷后，根据轧制规格，确定相应保温罩工艺，以满足盘条缓冷保温、释放应力的作用，进而改善产品延展性，提高盘螺AGT。保温罩工艺制定如下：Φ8.0mm 螺纹，关闭9～14 号保温罩，其余开；Φ10.0mm 螺纹，关闭11～14 号保温罩，其余开。

表4 不同吐丝温度和风机风量对应AGT

表5 不同风冷速度连续冷却转变点温度及组织铁素体的比例

3 实施效果

化学成分及轧制工艺优化措施实施以来，发现新的控制难点在于水冷系统问题制约着吐丝温度的控制。通过更换水冷系统故障电磁阀、问题调整节门等部件，定期疏通供水管路和水冷导槽，稳定了水冷装置保障能力；另外通过优化水冷系统水压和水温、调整轧制速度等一系列管控措施的实施，确保了关键工艺吐丝温度处于受控范围。在水冷工艺符合调整标准后，作业区实施了多种方案的风冷工艺调整，目前盘螺搭接处和非搭接处的综合性能特别是AGT 均有明显改善，运行以来，未发生一起因AGT不和而待判降级。

优化措施实施前，外部市场反馈盘螺异议4起，公司内部因盘螺AGT 不和待判降级14 批次；实施后，盘螺通条AGT 整体提升16%～19%，最大力总伸长率AGT 短期西格玛水平由原来的2.65 提高到3.08。金相组织检验结果如见图2 所示，由图2（a）可以看出，其显微组织为P+F，其中P 约占35%；由图2（b）可以看出，其晶粒度为8.5级。

图2 显微组织检验情况

4 结语

通过对宣钢高线盘螺产品出现的AGT 不稳定的问题的分析，围绕着提高盘螺产品的AGT 指标，本文从化学成分及轧制后控冷工艺等方面提出优化改进措施。措施实施以来，有效的改善了盘螺的AGT 指标，满足市场及客户需求。同时通过生产实践获得下述结论：

（1）进精轧温度控制920℃～950℃，有效防止进精轧温度过高、导致奥氏体晶粒过分长大。

（2）吐丝温度是控制相变开始温度的关键参数，适当降低Φ8.0mm、Φ10.0mm 螺纹吐丝温度，提高铁素体、珠光体相变的形核率和驱动能，促进过冷奥氏体向铁素体、珠光体的转变。

（3）通过调整风机佳灵装置夹角，可以增大搭接点处风量、减小非搭接点风量，确保了散卷搭接点和非搭接点等速冷却。对于想要得到理想组织的盘螺来说，协同控制吐丝前的水冷强度、吐丝温度、吐丝后冷却强度，打造最佳组合，才能获得最优的综合力学性能。