低成本细晶钢线材生产新工艺的开发

400MPaⅢ级螺纹钢筋作为重要的建筑用钢材，随着我国社会的进步，高强度钢筋需求量也会越来越多。目前，国内生产400MPaⅢ级螺纹钢筋多是采用微合金化，由于资源的日益稀缺，合金价格一路走高，采用微合金化生产400MPaⅢ级螺纹钢筋的利润也不断被压缩。为此，结合企业实际，研发新的400MPaIII级螺纹钢筋生产工艺就显得十分迫切，对此开展研究具有巨大的经济价值和社会效益。
本文结合作者在全国近上百家企业生产实际应用情况，在不改变加热制度、不改造设备、不增加轧机负荷能力，不使用铌、钒、钛合金的前提下通过控制冷却的方法生产400MPaⅢ级螺纹钢筋，达到降低成本，节约资源的目的。
利用ANSYS有限元软件对棒材冷却的各个阶段进行温度场的数值模拟，模拟结果与实验测得结果吻合良好。
根据现场的设备实际运行状况，结合实验测得20MnSi的动态CCT曲线，提出适当降低精终轧温度，由原来的1050℃降低到920℃，在奥氏体未再结晶区进行轧制，此过程通过预穿水冷却设备完成。在棒材出精轧机后立即进入水冷装置，这个过程采用了两种不同的冷却方式。一是QTB工艺，将棒材表面迅速冷却到400℃以下，发生马氏体转变，心部仍为奥氏体，然后进行自回火（除GB之外的工艺）；二是将棒材表面迅速冷却到500℃左右，然后空冷，以避免出现马氏体组织，使棒材断面温度均匀后再进行水冷（即二次冷却）。
对两种不同的冷却工艺生产的棒材进行金相组织分析、力学性能测试、焊接性能测试。测试结果表明两种冷却方式下的棒材平均晶粒尺寸为，前者7.5μm，后者6.2μm；对比不穿水工艺下产品性能平均屈服强度375MPa为，前者452MPa，后者为473 MPa；焊接性能均良好；测试结果满足国标对HRB400的要求。本论文主要阐述了通过合理的穿水工艺，达到细晶强化机理与应用技术。

图 29幅；表 11个；参 83篇。
关键词：棒材；穿水冷却；温度场；数值模拟；QTB；分级水冷