斯太爾摩控冷工藝在高速線材生產(chǎn)中的應(yīng)用匯總

1、斯太爾摩控冷工藝在高速線材生產(chǎn)中的應(yīng)用1 .概況13mm盤卷,小5.5mm（|）唐鋼高速線材廠是引進(jìn)的具有八十年 代國際裝備水平 的線材生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線軋制速度為 90m/s,最高可達(dá)108m/s產(chǎn)品規(guī)格為12mm螺 紋盤卷。該廠主要生產(chǎn)工藝流 程如下：小10mm-小210精軋機(jī)-三段水冷箱水冷-夾送輾夾送-吐絲機(jī)吐絲-斯太爾摩風(fēng) 冷輾道風(fēng)冷-剪尾-集卷筒集卷-運(yùn)卷小車運(yùn)卷、卸卷-P/F線運(yùn)輸-剪頭、檢查-打包機(jī)打包-電子稱稱重-卸卷-入庫小30頂精軋機(jī)（機(jī)架間有 立活套預(yù)水冷 3#切頭飛男、轉(zhuǎn)向器側(cè)活套廢品卡斷男 10*小400=|=1 軋機(jī)-2#切頭、切 廢飛剪-6*小500S軋機(jī)-1#切

2、頭、切廢飛剪-5*小 連鑄坯（135mm*135mm-步進(jìn)加熱爐加熱-出爐-夾送、廢品或事故 卡斷剪 4*2 .控制冷卻工藝特點(diǎn)線材軋后的控制冷卻是整個(gè)線材生產(chǎn)中產(chǎn)品質(zhì)量控制的重要手 段之一，它對線 材成品的內(nèi)部組織、力學(xué)性能及二次氧化均有重要的影響?？刂评鋮s的實(shí)質(zhì)是利用軋件軋后的軋制余熱，以一定的控制手段控制其冷卻速度，從而獲得所需要的組織 和性能，以達(dá)到提 高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。1964年,加拿大斯太爾柯鋼鐵公司和美國摩 根公司聯(lián)合研制的高速線材軋機(jī)，首次采用了線材散卷控制冷卻工 藝,稱之為斯太爾 摩控制冷卻方法。這是線材生產(chǎn)發(fā)展史上的重大技術(shù)革命之一，并在世界高速線材軋機(jī)控冷線上得到了廣泛的

3、應(yīng)用。斯太爾摩控冷工藝有三種類型：（1標(biāo)準(zhǔn)型:采用標(biāo)準(zhǔn)型冷卻時(shí)，從精軋機(jī)出來的線材以壓力水 進(jìn)行快速冷卻，根據(jù)不同的鋼種和用途將線材冷卻到接近相變的開始溫度（760- 900C ,冷卻后的線材經(jīng)吐絲機(jī)形成線環(huán)狀，呈散卷狀疊放在運(yùn)輸機(jī)上，線卷在 運(yùn)輸過 程中鼓風(fēng)進(jìn)行散卷冷卻。標(biāo)準(zhǔn)型斯太爾摩冷卻的運(yùn)輸速度為0.25 1.3m/s,冷卻速度為4-10 C /s0 （2緩慢型:緩慢型與標(biāo)準(zhǔn) 型的不同之處是在運(yùn)輸機(jī)的前部加了可移動(dòng)的帶有加熱燒嘴的保 溫爐罩。運(yùn)輸機(jī)的速度設(shè)定的更低些，可使盤卷以很緩慢 的冷卻速度冷卻。緩慢型冷卻運(yùn)輸速度為0.05 1.3m/s,冷卻速度為 0.25-10C /s0 （3延

4、遲型：延遲型是在標(biāo)準(zhǔn)型的基礎(chǔ)上,結(jié)合緩慢型冷 卻的工藝特 點(diǎn)加以改進(jìn)而成。它是在運(yùn)輸機(jī)兩側(cè)裝上絕熱材料的保溫墻，并在保溫墻的上方裝 有開關(guān)靈活的保溫罩蓋。當(dāng)保溫罩蓋打開時(shí)，可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)型冷卻；若關(guān)閉保溫罩蓋，降低運(yùn)輸機(jī)速度，又能達(dá)到緩慢冷卻的效果，但比緩慢冷卻型結(jié)構(gòu)簡單而經(jīng)濟(jì)。延遲 型冷卻的運(yùn)輸速度為0.05 1.3m/s,冷卻速度為1-10C /s0標(biāo)準(zhǔn)型 適用于高碳鋼 線材，緩冷型適用于低碳鋼及低合金鋼線材。由于緩冷型冷卻需要附加加熱設(shè)備，投資大、能耗高，而被延遲型冷卻所 替代。延遲型冷卻適應(yīng)性廣、工藝靈活、投資適 中,因此得到了廣 泛的應(yīng)用。唐鋼高速線材廠的輾式延遲型斯太爾摩控冷線，不僅能

5、進(jìn)行延遲型冷卻 也能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)型冷卻，其冷卻速度最低可控制在1C/S以下，最高可 達(dá)10c /s以上，因而冷卻范圍寬,適應(yīng)性廣3.控制冷卻工藝參數(shù)控制冷卻工藝中要求控制的參數(shù)主要是終軋溫度、吐絲溫度、相變區(qū)冷卻速度（通過調(diào)節(jié)運(yùn)輸機(jī)速度、風(fēng)量大小及保溫時(shí)間來達(dá)到與集卷溫度等。2.1 終軋溫度的設(shè)定由于奧氏體晶粒度影響相變過程中的組織轉(zhuǎn)變和轉(zhuǎn)變后產(chǎn)物的形態(tài)，因此，通過控制終軋溫度來控制奧氏體晶粒度有著實(shí)際意義。終軋溫度的設(shè)定視鋼種不同而異。對于強(qiáng)度和韌性要求較嚴(yán)格的高碳鋼、低合金高強(qiáng)度鋼及冷鍛鋼之類的線 材,因其實(shí)用性能和再加工性能的需要，要求奧氏體晶粒細(xì)化（粗晶粒沖擊韌性差，其 終軋溫度一般控制在

6、930-980C。對于強(qiáng)度要求不高，主要用于拉拔 鋼絲、制釘 的低碳鋼、碳素焊條鋼等，由于碳含量低，奧氏體化溫 度高，終軋溫度相應(yīng)高些一般 可設(shè)定在980-1050C。對于軸承鋼，為避免網(wǎng)狀碳化物生成，在軋機(jī)能力許可的情 況下,應(yīng)當(dāng)使終軋溫 度盡可能低至850C，如不能達(dá)到，則需在軋后強(qiáng)冷至780c左右 吐絲。此外，對于某些A-F型不銹鋼，為讓碳化物充分溶解，以便 在后續(xù)冷卻過程中得到固容處理的效果，必須進(jìn)行高溫終軋。終軋 溫度一般不低于1050C。終軋溫度 的控制，可通過增減精軋機(jī)前面水冷箱的冷卻水量及鋼坯的出爐溫度來實(shí)現(xiàn)。2.2 吐絲溫度的設(shè)定吐絲溫度是控制相變開始溫度的關(guān)鍵參數(shù)。對于斯太

7、爾摩冷卻法來說，一般根據(jù)鋼種和用途的不同，將吐絲溫度控制在760-900C范圍內(nèi)。在具體制訂工藝參數(shù)時(shí)，應(yīng)結(jié)合過冷奧氏體的 分解溫度，（即 “C”曲線的位置、鋼種成分、產(chǎn)品使用范圍等幾方面因素加以綜合考慮。如高碳鋼的過冷奧氏體分解溫度較低，吐絲溫度可設(shè)定的低一些，而低碳鋼的過冷奧氏體分 解溫度較高，故吐絲溫度也要高。對于產(chǎn)品的用途、性能要求也要充分考慮，即使同一鋼種、相同規(guī)格的線材，因其用途不同而應(yīng)選擇不同的工藝參 數(shù)。另外，延遲型冷 卻設(shè)備的風(fēng)冷段冷卻速度控制比標(biāo)準(zhǔn)型好，所以延遲型冷卻設(shè)備的吐絲溫度應(yīng)比標(biāo) 準(zhǔn)型低一些，對于部分鋼種的 吐絲溫度可參考表1的吐絲溫度。表1吐絲溫度的選擇鋼種吐絲溫

8、度C拉拔用鋼（中碳870冷鍛鋼（中碳780普通線材840硬線（高碳780 850建筑用鋼筋780軟線（低碳850 900低合金鋼830高淬硬性鋼900通過改變吐絲溫度可引起線材強(qiáng)度、性能的變化。對于低碳鋼，在保持其它條件不變的前提下，為提高強(qiáng)度，應(yīng)降低吐絲溫度；而對于中、高碳鋼，在保持其它條件不變的前提下，提高強(qiáng)度,則要提高吐絲溫度。 前者通過細(xì)化鐵素體晶粒達(dá)到，后者則是通過減小珠光體的片間距（索氏體化來實(shí)現(xiàn) 的。從理論上講，高碳鋼線材直徑越大，吐絲溫度應(yīng)越高，但線材尺寸的作用與吐絲溫 度的作用相比,可忽略不記。為保證線材性能均勻一致，冷卻條件必須保持相對穩(wěn) 定。吐絲溫度應(yīng)嚴(yán)格控制，一般允許波

9、動(dòng) 力0C。2.3 相變區(qū)冷卻速度的設(shè)定相變區(qū)冷卻速度決定著奧氏體的分解轉(zhuǎn)變溫度和時(shí)間，它對線材的最終組織形 成起著決定性的作用。在控制冷卻相變過程中，冷卻速度的控制主要取決于運(yùn)輸機(jī) 的速度調(diào)節(jié)、風(fēng)機(jī)的組合狀態(tài)、風(fēng) 量的大小及保溫罩蓋的開閉情況，這些參數(shù)的確 定依賴于“C'曲線或"CCT曲線。相變區(qū)冷卻速度的控制是控制冷卻中的難點(diǎn)。 由于受鋼的冶金質(zhì)量、化學(xué)成分、設(shè)備性能及冷卻介質(zhì)等因素的影響，很難選擇一條得到最佳組織狀態(tài)和性能要求的轉(zhuǎn)變冷卻曲線。只能在現(xiàn)有生產(chǎn)工藝條件下，在選擇理想曲線的基礎(chǔ)上對工藝參數(shù)進(jìn)行 適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并予以修正，以確定最佳優(yōu)化參 數(shù)。2.4 集卷溫度C。

10、在大多數(shù)情況下，要求相變后的集卷段鼓風(fēng)快速冷卻，以降低集卷溫度。 但也有些鋼種例外，如軸承鋼。？ C以下集卷。而由于受冷卻條件和冷卻區(qū)長度的 限制,實(shí)際集卷溫度要高些，但最高集卷溫度應(yīng)不大于400?集卷溫度取決于相變完 成后的冷卻速度。為了保證產(chǎn)品性能，避免集卷后的高溫氧化及改善勞動(dòng)環(huán)境，一般要求250 4.控制冷卻工藝應(yīng)用4.1低碳鋼低碳鋼線材多為Q195-235鋼。主 要用來進(jìn)一步拉絲和作建筑 用材，二者的性能和組織要求各不相同。拉絲用的線 材需經(jīng)很大的 拉拔變形，因此要求強(qiáng)度低、塑性好，其金相組織以較多含量的大快鐵素體為好，珠光體含量越少越好，并且鐵素體晶粒要求粗大一些，以使拉拔變形均勻

11、，塑性好，不易拉斷；而建筑用線材則要求較高的抗拉強(qiáng)度和一定的韌性，故要求其組織晶粒細(xì)小，并且應(yīng)盡 可能提高珠光體含量。鑒于上述不同要 求，對兩種用途的低碳鋼線 材采用了不同的冷卻工藝，其工藝參數(shù)見表 2。拉拔用 線材的冷卻較慢，使奧氏體分解在高溫下進(jìn)行，并且分解轉(zhuǎn)變時(shí)間較長，有利 于 先共析鐵素體的充分析出和長大。而建筑用線材雖為延遲型冷去上但冷卻速度相對較高，且吐絲溫度較低，以降低奧氏體分解溫 度和縮短分解轉(zhuǎn)變時(shí)間，得到較 多的珠光體和較細(xì)的晶粒。 表2低碳鋼線材冷卻工藝參數(shù) 工藝參數(shù)C C拉絲用 建筑用880吐絲溫度,C 800 0.08 0.15-0.25運(yùn)輸輾道速度，m/s保溫罩蓋 風(fēng)

12、機(jī)風(fēng)量 全關(guān)中間部分關(guān)閉1#50%,6#80%全部0% 4.2H08Mn2Si鋼當(dāng)線材冷卻速度較高時(shí)，得到的線材室溫組織為珠光體+貝氏體+少量鐵素體，當(dāng)冷卻速度較低時(shí)（小于1 C/s）,得到的組織為鐵素體+少量珠光體。該鋼要求 強(qiáng)度低、塑性好，其金相組織以較多含 量的大快鐵素體為好，并且鐵素體晶粒要 粗大一些，這種鋼具有良好的拉拔性能。為此，對冷卻速度按下限控制，工藝參 數(shù)見表3。°表3 H08Mn2Si鋼線材冷卻工藝參數(shù) C C輾道速度,m/s 0.05 850保溫 罩蓋 風(fēng)機(jī)風(fēng)量。吐絲溫度1#20%,6#80%其余1#,6#風(fēng)機(jī)處開，其余蓋上 風(fēng)機(jī)關(guān)閉4.3 高碳鋼高碳鋼線材多為

13、60-80#鋼，線材一般用來拉制各種硬線鋼絲或制作高強(qiáng)度 鋼絲繩、鋼絞線等各種鋼絲制品。故線材的性能控制首先要提高拉拔性能。這就要求線材組織應(yīng)以索氏體組織為主，組織中鐵素體含量應(yīng)盡可能少，且以塊狀均勻分布而非網(wǎng)狀析出。止匕外，組織中不得有淬火組織（即馬氏體或貝氏體）出現(xiàn)。為此，采用了 標(biāo)準(zhǔn)型冷卻工藝，工藝參數(shù)如表 4。表4高碳鋼線材冷卻工藝 參數(shù)C 850輾道速度,m/s 1.10-1.30保溫罩蓋全開風(fēng)機(jī)風(fēng)量。吐絲溫度，1#50%,其 余100% 4.4冷鍛鋼冷鍛鋼線材的鋼種一般為低、中碳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu) 鋼。這種線材主要用于制造螺栓、螺釘、怫釘?shù)染o固件和各種冷鍛成型的配件，用途廣泛。冷鍛鋼最終產(chǎn)品要有足夠的強(qiáng)度和良好的 韌性與塑 性。其組織為鐵素體+珠光體，采用延遲型冷卻，對 ML10-ML45鋼工藝參數(shù)如 表5。表5冷鍛鋼線材冷卻工藝參數(shù) C輾道速,m/s保溫罩蓋 風(fēng)機(jī)風(fēng)量。吐絲溫度，1#,5#,6# 風(fēng) 機(jī)處開,其余蓋 820-840 上 0.10-0.20 1#50%,5#50%,6#80%M余關(guān)閉 4.5F-M雙相鋼該鋼要求組織為鐵素體，基體上均勻分布一定數(shù)量的小島狀”馬氏 體。其工藝參數(shù)如表6。表6 F-M雙相鋼線材冷卻工藝參數(shù) C輾道速,m/s 0.35保