我国是世界最大的建筑钢筋生产国，2020年我国钢筋产量为2.66亿吨。随着我国经济运行全球化、工业技术现代化和社会结构都市化的迅速发展以及低碳环保的要求，对建筑结构安全可靠性和使用寿命提出了更为严格的要求，从而对最主要的建筑材料高强度钢筋提出了更高的性能质量要求，包括更高的强度级别、良好的可焊性和塑性成形能力、优良的抗震性能、耐低温性能、耐大气腐蚀能力以及耐火性能等。 针对热轧钢筋企业生产过程中主要存在的问题：（1）钢中氮元素含量不稳定，钒氮原子比不合理，未能充分发挥钒的强化作用，导致钢筋中钒元素添加量偏高，造成合金的浪费。（2）轧后穿水时如果控制不当，易出现回火组织，或者表面出现锈蚀。（3）空冷钢筋有时表面出现气泡。（4）多线切分轧制时，各线强度线差大。（5）HRB400E钢筋采用穿水工艺使得屈服强度波动大，且显微组织又不合格现象出现，质量稳定性有待提升。（6）500MPa级以上的高强钢筋，强屈比指标富余量小，对于小规格钢筋（φ12-14mm），强屈比指标虽复检合格，但一次合格率较低。钢铁研究总院技术团队，从显微组织、显微硬度、化学成分、力学性能、应用性能调控等不同角度，自主创新开发了高性能热轧钢筋减量化制备关键技术。

螺纹钢产品是国家基础设施、铁路桥梁及水利等发展的重要需求，其生产技术及装备标志着国家长材轧钢发展水平的重要标志。现阶段我国城乡一体化建设及城市化的不断推进，螺纹钢产品市场的需求量一直稳步增加；在国家政策方面，我国螺纹钢新国标政策的执行，钢铁行业的经营秩序得到了进一步的规范，螺纹钢产品的质量要求需要提升，钢企在生产工艺及装备上面临升级转型的需求。 针对热轧钢筋生产，系统性研究多线切分轧制控轧控冷，开发了基于多线切分控轧控冷的“合金减量化生产技术”（Quantitative reduction rolling technology）提高生产效率，降低资源浪费，在钢坯最少合金元素的前提下提升螺纹钢产品的质量

高品质棒材发展趋势主要包括高强塑化、低成本、绿色化、减量化生产，这些均需要现有工艺的创新升级和设备升级。通过针对市场上销售的钢筋进行的相关质量统计，全国钢铁企业抽检合格率93%，市场抽检不合格率28.9%，浙江省公开报导钢筋抽检不合格率46.38%。其中钢筋不合格项主要为：显微组织、硬度、金相组织、成分、力学性能，其余为尺寸外形、重量偏差、钢筋标识等。如何在现有生产线条件下通过工艺和设备的升级改造，节约成本、提高质量稳定性、获得减量化效果，是本项目所解决的主要问题。本项目所提的减量化包括两方面内容：一是通过减少合金加入量，降低生产成本；二是通过提高HRB400E和HRB500E的质量稳定性，增加成材率，同时通过开发超高强度级别钢筋（700MPa级和800MPa级）替代HRB400E，可以减少钢材的使用量，获得减量化效果。

本项目属于冶金材料及生产工艺开发领域，主要涉及高强度耐腐蚀钢筋、耐火抗震钢筋品种及生产工艺开发，以解决我国建筑钢筋品种单一，耐蚀性能及耐火性能等功能性钢筋匮乏的问题。本项目充分发挥Cu、Ni、Cr等合金元素抗腐蚀和提高强度的能力，通过成分优化设计，最大限度减少Mn、Nb、V、Ti等昂贵合金元素用量，开发出含铜系、含镍铬系以及含铜镍铬系耐腐蚀钢筋品种。同时，系统研究了炼钢、连铸、轧钢及控冷工艺对钢筋微观组织结构和性能指标的影响，建立了低成本生产耐蚀钢筋全流程工艺制度，生产出合格的400MPa、500Mpa、600MPa级别高强度耐腐蚀钢筋。 针对传统硅锰系钢筋不能满足高温强度这一缺陷，提出了开发耐火钢筋生产技术，对Mo、Cr、Nb、V、Ti等元素对耐火性能影响进行了研究，并通过成分优化提出其他元素与Mo元素合理匹配关系，节约了昂贵的Mo合金元素，在国内首次生产出合格的300MPa、400MPa、500MPa级别含钼系耐火钢筋，含镍铬钒钼系、含镍铬钒铌钼系耐腐蚀耐火钢筋产品。 基于海砂矿、低品质红土镍矿、铜渣难以单独利用且价格低廉的特性，提出海砂矿-低品质红土镍矿-铜渣配矿冶炼生产含Cu、Ni、Cr、V、Ti低合金铁水生产耐腐蚀钢筋工艺路线，结合炼钢环节的微合金化技术，大幅减少炼钢环节贵重合金的添加量，进一步降低高强度耐腐蚀钢筋的生产成本。此外，提出了海砂矿-低品质红土镍矿配矿冶炼生产含Ni、Cr、V、Ti低合金铁水及耐火抗震钢筋工艺路线，降低了耐火抗震钢筋生产成本。 在此基础上，成功开发出了一条配矿冶炼-炼钢-连铸-轧钢完整的低成本生产高强度耐腐蚀钢筋、耐火钢筋工艺路线。 本项目的特点如下： （1）充分利用了海砂矿、低品质红土镍矿、铜渣中的Cu、Ni、Cr、V、Ti等有价元素生产合金铁水，有效降低生产成本。 （2）建立了含铜磷系耐大气腐蚀钢筋、含镍铬系耐氯离子腐蚀钢筋、含铜镍铬系耐大气及氯离子腐蚀钢筋，含钼系耐火钢筋、含镍铬钒钼系及含镍铬钒铌钼系耐腐蚀耐火钢筋生产体系。 （3）构建了完整的耐腐蚀钢筋及耐火钢筋从原料-产品-标准的技术集成体系，填补了我国耐腐蚀钢筋和耐火钢筋产品和标准空白。 本技术已在盐城市联鑫钢铁、广西盛隆冶金和阳春新钢铁进行生产应用，耐腐蚀钢筋总产量130余万吨，耐火钢筋总产量33余万吨，新增利税8亿元。

在国家支撑计划项目课题和“863”项目、支撑项目和十三五重点项目等国家科技项目支持下，钢铁研究总院工程用钢研究所杨忠民教授团队联合马钢、永钢、石横特钢、长城特钢、西城钢厂等企业，开发了系列耐腐蚀钢筋品种：低合金耐腐蚀钢筋、高 Cr 系耐腐蚀钢筋、不锈钢-碳钢（低合金钢）复合钢筋、双相不锈钢钢筋等系列，可以满足不同用户的需求，为建筑耐久性设计提供更精准的解决方案。

该高速棒材生产线具有生产灵活、轧制速度高、尺寸精度高、成材率及作业率高的特点，以及能够实现低温精轧及轧后分级弱水冷，减少合金元素消耗，降低生产成本的特点，有效的满足了螺纹钢高效生产的需求。主要技术优点如下： 1、提出高速棒材生产线柔性轧制技术观点，创新性开发了高速棒材全规格单一孔型系统及组合传动的模块化轧机核心装备，使生产线的平均作业率由88%提升到90%以上，精度控制提升了0.4%，解决了高速棒材工艺的高作业率及高精度轧制问题，提升了智能化轧钢工艺水平。 2、针对新国标热轧钢筋合金减量化绿色生产的难题，对轧制的形变制度、温度制度及相变制度进行深入研究，创新提出低温精轧和轧后分级水冷的控轧控冷工艺技术，研发了热轧钢筋的控轧控冷组织性能预报模型及配套的智能控冷装置，使锰含量平均降低了0.3%以上，并实现了无钒添加。 3、研究了高速上钢系统中倍尺长度、制动距离、夹尾器夹持力及转毂动作周期的原理，创新设计了夹尾器及转毂机构，开发了具有完全自主知识产权的高速倍尺飞剪、智能夹尾器及高响应伺服转毂等一整套高速上钢装备，使45m/s上钢的产品规格进一步扩展，为高速棒材生产线提供了先进的装备保障。 4、开发高速棒材自动控制系统，其核心控制系统包括高速模块轧机速度补偿控制、水冷温度闭环控制、高速倍尺飞剪控制、高速上钢控制、自适应周期冷床控制，并研发出高性能工艺控制器TCU。实现温度控制指标在+/-10℃内，倍尺精度+/-60mm以内，成材率达到98%以上。

将以国内领先的轧制理论和技术，以及自身的研究实践成果为依据，以工业性实验和前期现场先导试验为基础，在系统整合、技术集成的基础上，开发出螺纹钢筋晶粒细化控轧控冷技术，进一步提高经济效益和社会效益。 1、采用粗轧6架+中轧8架+预冷+精轧4架+控冷的工艺模式。 2、粗轧6架装机负荷满足低温开轧温度要求，采用较低的开轧温度（980℃左右）进行轧制，在短距离连轧的优势条件下，可保证粗轧过程轧制温度基本不变，但均保持在再结晶温度以下进行轧制，为后续连轧机组的低温轧制创造有利条件。 3、中轧8架+预冷+精轧4架+控冷，轧件在中轧后进行适当水冷，并给予一段均温时间，再经精轧机组轧制后控冷，将轧件温度始终控制在再结晶温度以下。 4、本工艺配置可靠、灵活，可采用低温轧制或热机轧制工艺来生产超细晶粒螺纹钢筋、较优质的优碳钢和合结钢等，同时可采用余热淬火工艺来生产芯热回火螺纹钢筋，也可综合几种轧制工艺来生产低成本、高性能的适应市场需求的钢筋和棒材。 5、优化和改造内容要包括：控轧装置、控冷装置、自动化、热工制度（温度）、轧制制度、成分优化及设备等方面。