线材控温轧制

线材控温轧制在车间长度受限条件下的解决方案

摘要：根据线材轧制特点，结合实现控温轧制所需的条件，详细介绍了几个现场在车间长度受限的条件下利用环形导槽解决控温轧制中水冷后轧件均温的方案。

关键词：线材轧制；控冷；均温；长度受限

1、线材控温轧制概述

线材是热轧工艺中断面最小的产品，为了提高产量，线材生产线在最初的技术发展中以提高速度为第一要素，随着线材轧机设备和自动化控制技术的提高，线材的生产速度不断提升，最小规格线材的稳定轧制速度早已超过每秒百米。线材的产量可以满足生产者的要求，市场对于产品质量的改善要求日益迫切，因为高速轧制的变形热使得线材在生产过程中升温，线材显微组织得不到控制，性能不尽如人意，因此出现的控温轧制技术使线材产品的性能也可以按照生产者的意愿进行控制。

控温轧制有以下优点：减少脱碳、控制氧化铁皮、细化晶粒组织、改善钢的冷变形性能、控制抗拉强度及显微组织、免除或简化后续热处理工序。控温轧制有如下两种变形制度[1]：1）奥氏体再结晶型和未再结晶型两阶段的控温轧制工艺。

2）奥氏体再结晶型、未再结晶型和奥氏体与铁素体双相区轧制的三阶段控温轧制工艺。

2、线材控温轧制工艺对车间长度的要求

若采用二段变形制度，在生产中可在粗、中、预精轧阶段采用再结晶型轧制，在精轧机前设置控冷段，控制精轧入口温度使精轧在950℃~Ar3温度区间轧制。

如采用三段变形制度，在生产中可在粗、中、预精轧阶段采用再结晶型轧制，在精轧机组前设置控冷段，保证精轧温度控制在未再结晶区轧制，在减定径机组前设置控冷段，使最终轧制温度控制在奥氏体与铁素体双相区，施以足够的压下量，可实现三阶段轧制。

为实现控温轧制，必须在轧制线上相应位置设置水冷箱，以保证进入各段机组轧制的温度要求，如某厂单线水冷箱数量多达九个，同时为保证进入后续轧制的轧件表面和芯部温差不大于50℃[2]，还需要在冷却段留出足够的距离使轧件均温，这就要求车间相当长才能实现上述工艺，使得总图条件受限的新建生产线或某些老生产线改造的高线车间实现控温轧制相当困难。

3、三条生产线设计实践

以下三条生产线中的二条为老生产线改造，一条为新建，规模不尽相同，但都具有一个共同的特点：在长度受限的车间内布置生产线达到了控温轧制的目的。

3.1南钢高线改造

南钢高线初建时设计年产量20万吨，后进行多次较大规模技术改造。改造后的高线厂年产量已达60万吨，钢坯断面由130方加大到150方，精轧速度由75m/s提高到100m/s，轧制速度的提升加大了产量，但也带来了轧制温升加剧的问题，仅设水箱冷却轧件而均温不足会造成轧件表面和芯部温差过大，影响成品质量，我们的解决方案是在预精轧机组和精轧机组之间增加了一组水箱和环形的均温段，环形的均温度段工作过程如下：经过预精轧机组后轧件如不需水冷时，轧件通过转辙器的直线段直接进入精轧机组轧制，如需水冷则通过转辙器导向环形导槽，中间的夹送辊保证轧件稳定的输送。水冷及环形导槽布置图见图1。

图1 水冷及环形导槽系统

1-预精轧机组2-水箱3-转辙器4-环形导槽5-夹送辊6-飞剪7-精轧机组该工艺布置预精轧机组到精轧机组间均温段长度为40多米，达到与新建的高线此区域相当的长度，其中约25m的均温长度是由环形导槽提供的，这使得水冷后的轧件能充分均温，保证轧件内外温度达到要求，有效地保证了产品质量，使全线实现了在奥氏体再结晶型和未再结晶型两阶段的控温轧制工艺。

3.2潍坊高线

潍坊高线为两线对称布置，工艺两线相同，采用6架+4架精轧机分开布置，在进入6机架高速线材精轧机组前，有一个活套、二台夹送辊、三组水冷箱和环形的导槽，目的是对离开预精轧轧机组后的轧件进行控制冷却和充分的均温，精轧前水冷系统布置见图2。

图2 精轧前水冷系统

1-预精轧机组2-水箱3-转辙器4-活套5-导槽6-夹送辊7-精轧机组由于水冷及恢复段最长路径达120m以上，轧件进入精轧机组前能够进行完美的温度均热，加上高速线材精轧机后的水冷线设备，各个钢种和规格的线材在吐丝的时候都能够达到较为合适的吐丝温度，通过控温轧制获得较为理想的组织结构和产品性能。该生产线最后的终轧虽不是采用减定径机组，不能进行单一孔型轧制，但将精轧机组分为6架机组和4架机组分别控制，中间布置有控冷段和均温段，全线工艺可以实现在奥氏体再结晶型、未再结晶型和奥氏体与铁素体双相区轧制的三阶段控温轧制。

3.3马钢高线改造

马钢高线是我国引进的第一条现代化的高速线材生产线，为更有效地满足线制品行业的需求，对高线轧机进行全面改造，将双线改为单线，终轧速度提高至120m/s，配备减径定径机组，采用热机轧制工艺，多通道柔性生产，是线材控温轧制的典型代表。控温轧制区域图见图3。

根据不同的产品规格和产品质量要求，生产线的精轧区可分为四条线路进行生产，通过水冷控温，精轧机组和减定径机组的最低轧制温度可达750℃以下，改造后的生产线以冷镦钢为主，其产品在后续加工过程中达到了免除或简化球化退火工序目的，节约了能源、降低了成本，充分体现了控温轧制的优势，实现了社会可持续发展、高线厂和标准件厂增效的双赢局面。

图3 控温轧制区域图

1-预精轧机组2-转辙器3-水箱4-导槽5-夹送辊6-活套7-精轧机组8-减定径机组

4、结语

为了获得更好的产品微观组织结构和特定的机械性能，在线材生产中控温轧制工艺是必要的，控温轧制中的控制水冷工艺包括了冷却段和轧件的芯部与表面温度均衡化的均热段。通过上述三例表明，通过环形导槽的工艺布置可以解决在车间长度受限条件下轧件水冷，特别是轧件表面与芯部均温的问题，将原来较难实现的控温轧制工艺成为可能，希望以上三厂的实践为在受限的车间长度条件下实现控温轧制的工艺的开发和新的生产线建设提供参考，使更多的老厂迸发出新的活力。

参考文献：

[1]乔德庸李曼云主编. 高速轧机线材生产－北京：冶金工业出版社，1995.11:320.

[2]孙建国. 控轧控冷技术在小型材生产中的应用[J]. 轧钢，2004.4, 21(2):36-38.

作者简介：

卢勇（1972－），男（汉族），安徽萧县人，高级工程师。