线材生产中的控制轧制和控制冷却技术

线材生产中的控制轧制和控制冷却技术7

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及时雨宋江

【摘要】：控制轧制和控制冷却技术在国内得到了迅速的发展，各国先后开展了多方面的理论研究和应用技术研究，并在轧钢生产中加以利用，明显的改善和提高了钢材的强韧性和使用性能，为了节约能耗、简化生产工艺和开发钢材新品种创造了有力条件。控制轧制和控制冷却技术在线材生产中具有重要作用,合理制定控轧控冷工艺就能改善线材的组织和性能.本文着重叙述了线材生产中控制轧制和控制冷却技术的原理,特点,应用及斯太尔摩冷却工艺。

【关键词】：理论和应用技术研究；线材生产；控制轧制控制冷却；

Abstract: Control rolling and control cooling technology has been developed rapidly in China. Many aspects of theoretical research and application technology have been carried out in the country. It has been used in the steel rolling production. The strength and toughness of the steel are improved obviously. Controlled rolling and controlled cooling technology of wire rod production has an important role, establishing a reasonable controlled rolling and controlled cooling process can improve the and properties of wire. This paper emphatically describes the wire rod production control rolling and control cooling technology mechanism, characteristics, application and process.

Key Word: Theory and application technology research；Wire rod production；Control rolling control cooling

1. 引言

自21世纪80年代以来,线材的轧制速度已经突破100m/s,由于轧制速度的提高导致轧件的温升增加,使终轧温度高于1000℃,线材成品表面的氧化铁皮增多、晶粒粗大、钢材的显微组织和机械性能极不均。控轧控冷就显得至关重要,它是通过工艺手段充分挖掘钢材潜力,大幅提高钢材的综合性能,它具有节约合金、简化工序、节约能源消耗等优点,由于它具有形变化和相变强化的综合作用所以,它既能提高钢材的强度,又能改善钢材的韧性和塑性。能够进一步提高钢材的强韧性和获得合理的综合性能，并能够降低合金元素含量和碳含量，节约贵重的合金元素，降低生产成本。因此，合适的控轧控冷工艺调节参数是轧制生产线水平高低的重要标志之一。

2. 控扎控冷的基本原理

控轧控冷技术的基本原理就是控制热轧条件,经过相变过程在奥氏体的基体上,形成高密度的铁素体晶核,从而在相变后,达到细化钢材的

组织结构.经过研究发现铁素体的形核位置通常是在奥氏体的相界面,由热变形和变形带造成的退火孪晶的内界面.而控制奥氏体相结构变化的关键因素是相变温度,在普通的热轧中,由于不涉及任何形式的控制轧制,基本是根据产品断面的形状进行轧制,精轧后的温度通常在1050—900℃之间,则生产的钢材奥氏体晶粒尺寸粗大.所以在生产普通的C—M 钢过程中,通过控制轧制温度,把精轧道次安排在950～800℃范钢材奥氏体相晶粒发生再结晶,再结晶后的奥氏体相转变生成铁素体,则达到细化晶粒的目的,通过进一步研究表明,细化奥氏体晶粒的方法是把轧制尽量安排在奥氏体的非再结晶温度范围内,但是,在这一范围内,由于奥氏体的再结晶点和Ar3温度点接近,范围较窄,所以,在生产中并没有取得多大的效果.而通过添加合金元素铌,能够升高再结晶点100℃,同时又发现铁索体生核点不是在奥氏体的相界面上,而是在由于再结晶点上升而造成的非再结晶区

温度范围内缩减所造成的孪晶晶界和变形带上,这些界面作为铁素体相成核场所的内界面.因此,在铌钢的精轧中,对产品进行金相分析显示轧制产品中存在结晶区有相当部分的奥氏体晶粒被细化。而在900—950℃进行轧制,则没有再结晶的发生.

3. 控轧控冷的特点

3.1控制轧制的特点

控制轧制广义地解释为从轧前的加热到最终轧制道次为止的整个轧制过程的控制,即通过全部热轧条件的最优化人为地调整奥氏体的状态,使其在后续的冷却过程中相变为期望的细晶组织,得到良好的强度和韧性的加工过程。线材的控制轧制可以减少脱碳,控制晶粒尺寸,改善钢的冷变形性能,控制抗拉强度及显微组织,取消热处理,减少氧化铁皮。

3.1.1控制轧制的优点

1）可以在提高钢材强度的同时提高钢材的低温韧性。

2）可以充分发挥铌、钒、钛等微量元素的作用。

3.1.2控制轧制工艺的缺点：

1）要求较低的轧制变形温度和一定的道次压下率，因此增大了轧制负荷。

2）由于要求较低的终轧温度，大规格产品需要在轧制道次之间待温，降低轧机生产率。

3.1.3控制冷却工艺的优点

1）节约能耗、降低生产成本。利用轧后钢材余热，给予一定的冷却速度控

制其相变过程，从而可以取代轧后正火处理和淬火加回火处理，节省了二次加热的能耗，减少了工序，缩短了生产周期，从而降低了生产成本。

2）可以降低奥氏体相变温度，细化室温组织。轧后控制冷却能够降低奥氏体相变温度，对同一晶粒度级别的奥氏体，低温相变后会使，晶粒明显细化，使珠光体片层间隔明显变薄。

3）可以降低钢的碳当量。采用轧后控制冷却工艺有可能减少钢中的碳含量及合金元素加入量，达到降低碳当量的效果。

4）道次间控制冷却可以减少待温时间，提高轧机小时产量。在道次间采用控制冷却，可以精确地控制终轧温度，减少轧件停下来等待降温的时间

3.2控制冷却的特点

控制冷却的实质是晶粒细化和相变强化,即在控制轧制之后,对奥氏

体分解相变温度区进行某种程度的快速冷却,使相变组织细晶化,甚至相变成新的组织,然后再空冷的工艺。线材轧后的冷却方式分为自然冷却和控制冷却。利用轧后钢材余热，给予一定的冷却速度控制其相变过程，从而可以取代轧后正火处理和淬火加回火处理，节省了二次加热的能耗，减少了工序，缩短了生产周期，从而减低了成本。

轧后控制冷却能够降低奥氏体相变温度，对同一晶粒级别的奥氏体，低温相变后会使α晶粒明显细化，使珠光体片层间隔明显变薄。例如，在800℃终轧的16Mn钢材，当轧后冷却温度从0.5℃/s提高到9.5℃/s时α晶粒平均直径从12μm细化到7.5μm，从360Pa增加到420Pa。采用轧后控制冷却工艺有可能减少钢中碳含量及合金元素加入量，达到降低碳当量的效果。低的碳当量有利于焊接性能、低温韧性和冷成型性能，这是当前各国所追求的大规模生产工业用钢材的最经济工艺路线。在道次间采用控制冷却，可以精确地控制终轧