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钢铁材料以其所具有的特性——较高的强度和韧性、易加工成型性、绿色可循环性在未来时期内仍将是重要的结构材料。对发展中国家,随着汽车制造、电气机械、船舶制造工业的发展,板材、管材在钢材中所占的比例将逐渐提高,线棒材所占比例将有所下降,但其绝对值仍在上升,而且线棒材生产结构将发生很大的变化。针对这一现状,结合课题所面向的马来西亚KINSTEEL公司年产30万t高速线(棒)材生产线的设计,建立轧制过程工艺参数模型,根据马来西亚的热轧棒材MS146:2000标准,确定棒材表表面淬火及其回火(QTB)的冷却工艺。本文在分析马来西亚KINSTEEL公司年产30万t高速线(棒)材生产线的产品大纲、坯料情况(坯料尺寸和质量)、金属平衡和工艺流程等基本条件的前提下,根据棒材生产经典理论推导公式和多年从事棒材生产线设计的经验和心得,建立了立总延伸系数模型、孔型尺寸计算模型及前滑模型等工艺参数模型;同时建立了轧件温降模型、变形抗力模型、轧制压力模型和轧制力矩及功率模型等轧制力能参数模型。并计算各工艺参数。在实验室条件下,运用显微硬度测定,金相显微镜和扫描电镜对棒材表面淬火及其回火工艺(QTB)的试样组织进行分析。研究表明QTB工艺条件下的棒材组织分为三部分,分别是,表面层为回火马氏体组织;过渡层为贝氏体、铁素体和珠光体等组织;心部为铁素体和珠光体组织。同时对焊接热影响区组织进行观察和分析,发现热影响区组织粗大。并对表面马氏体层厚度对性能的影响进行研究,发现随着表面层厚度的增加,螺纹钢筋强度性能指标(抗拉强度、屈服强度)增加,但塑性指标(延伸率)降低。通过现场对材质为20MnSi,规格为Φ25的螺纹钢筋进行试验,结果表明QTB工艺使强度大幅提高,分别增加(抗拉强度提高86Mpa,屈服强度提高54Mpa);塑性(延伸率)有所降低,但对生产G460级棒材(12%)的标准还是很高的;强屈比满足1.05的标准要求。结果表明QTB工艺的应用有较好的效果。