控軋控冷工藝的技術(shù)研究及應(yīng)用

1、學(xué) 號(hào)：02HEBEI Vocatioanal and Technical College畢業(yè)論文GRADUATE THESIS論文題目： 控軋控冷工藝的技術(shù)研究及應(yīng)用學(xué)生姓名： 李明明專業(yè)班級(jí)： 材料081院 系： 資源與環(huán)境工程系指導(dǎo)教師：黃麗穎 王存海 2011年6月2日目錄摘 要1ABSTRACT2引 言31 控軋控冷技術(shù)的概述41.1控軋控冷技術(shù)的定義41.1.1控制軋制與普通軋制的比較41.2板帶鋼控制軋制工藝的種類和特點(diǎn)41.2.1板帶鋼控制軋制的種類4 1.2.2板帶鋼控制軋制的特點(diǎn) 52 控軋控冷的機(jī)理以及必要性6 2.1控制軋制的機(jī)理 6 2.2控制軋制的必要性 72.2.

2、1用戶對(duì)產(chǎn)品的性能要求 7 2.2.2控制軋制對(duì)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)對(duì)的必要性 7 2.2.3為什么熱軋線材軋后需要采用控制冷卻工藝 93控軋控冷的應(yīng)用103.1 控軋控冷在板帶鋼中的應(yīng)用103.2控軋控冷在線棒材中的應(yīng)用10 3.3 控軋控冷技術(shù)應(yīng)用舉例 13結(jié) 論14致 謝15參考文獻(xiàn) 16 摘 要介紹了控軋控冷的機(jī)理，控制軋制的優(yōu)缺點(diǎn)?？刂栖堉婆c傳統(tǒng)軋制的比較；由于各種鋼種以及用戶對(duì)產(chǎn)品性能的要求越來(lái)越高，使得控制軋制應(yīng)用的必要性逐漸增大。高速線材軋制中應(yīng)用的主要是控制冷卻工藝，該技術(shù)的核心是通過(guò)對(duì)加熱溫度控制、軋前水冷、精軋機(jī)內(nèi)水冷、精軋機(jī)組后水冷、風(fēng)冷線溫控等參數(shù)實(shí)現(xiàn)控制軋制。由于線材的軋制速

3、度相比其它都較高，在生產(chǎn)中產(chǎn)生的變形熱也相對(duì)較高，實(shí)現(xiàn)控制冷卻尤為重要，控制加熱溫度，在軋制的道次間使用間斷冷卻，保證產(chǎn)品的綜合性能（抗拉強(qiáng)度，硬度等等）。在板帶材中應(yīng)用的控制軋制技術(shù)的核心是在軋制過(guò)程中通過(guò)控制加熱溫度、軋制過(guò)程、冷卻條件等工藝參數(shù), 改善鋼材的強(qiáng)度、韌性、焊接性能。該項(xiàng)技術(shù)問(wèn)世20 年來(lái),經(jīng)過(guò)不斷地完善和鞏固, 已經(jīng)逐步擴(kuò)展應(yīng)用到海洋結(jié)構(gòu)用鋼、線棒材、型材等各個(gè)領(lǐng)域。關(guān)鍵詞: 控軋控冷；機(jī)理；特點(diǎn)；必要性；工藝參數(shù)；擴(kuò)展應(yīng)用高速線材；加熱溫度；控軋控冷 ABSTRACT 窗體頂端Describes the mechanism of controlled rolling an

4、d cooling to control the rolling of the advantages and disadvantages. Controlled rolling compared with the traditional rolling; because of various steel and users are increasingly demanding high performance, making the need for the application of controlled rolling increases. Application of high-spe

5、ed wire rod rolling is mainly controlled cooling process, the technology is the core temperature control by heating, cooling before rolling and finishing mill in water-cooled, water cooled after finishing mill, cooling line temperature and other parameters to achieve controlled rolling .As compared

6、to the other wire of the rolling speed is high,the deformation generated in the pooduction of heat is relatively high,the cooling is particularly important to achieve control,control heating temperature,the rolling is particularly important to achieve control,control heating temperture,the rolling o

7、f the use of intermittent cooling between passes,to ensure that the intergrated product properties (tensile strength, hardness, etc.). In the application of plate and strip rolling technology is the core of the control during rolling by controlling the heating temperature, the rolling process, the c

8、ooling conditions, process parameters, to improve the steel's strength, toughness, weldability. Advent of this technology for 20 years, through continuous improvement and consolidation, has been gradually extended to the marine structural steel, wire rods, profiles and other fields. 窗體底端Keywords

9、: mechanism,characteristics,necessity,process parameters,extension using the high speed wire rod, heating temperature,controlled rolling and cooling 引 言 控制軋制（C-R）和控制冷卻（C-C）技術(shù)的研究始于1890年二次世界大戰(zhàn)的德國(guó)，當(dāng)時(shí)科研人員對(duì)鋼鐵產(chǎn)品的加熱工條件、材質(zhì)及顯微金相組織之間的關(guān)系進(jìn)行了非系統(tǒng)的零散研究。到了20世紀(jì)60年代初期，在美國(guó)科研人員定性地解釋了熱軋后的鋼材繼續(xù)發(fā)生奧氏體再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)變化后，這才從理論上某種程度的解釋

10、了控制軋制技術(shù)。到了20 世紀(jì)60年代末期，科研人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，添加微量元素鈮（Nb）對(duì)提高單純軋制鋼材的強(qiáng)度有效。隨后進(jìn)一步研究表明，造成鈮系鋼材強(qiáng)度高的原因，是由于維系鈮碳氮化合物的鐵素體析出強(qiáng)化造成的，。同期英國(guó)鋼鐵研究機(jī)構(gòu)（British Iron Steel research association）對(duì)軋制鋼材的顯微結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能的定量關(guān)系、鈮、釩(V) 的強(qiáng)化機(jī)理, 控制軋制原理等進(jìn)行研究, 證實(shí)了依靠物理冶金基礎(chǔ), 進(jìn)行合理的合金成分的設(shè)計(jì)和軋制條件的設(shè)定, 便能達(dá)到所期望的鋼材目標(biāo)性能值和顯微組織。到了20世紀(jì)70年代, 對(duì)鋼材強(qiáng)度、低溫韌性、焊接性能要求更高了, 21世紀(jì)8

11、0年代以來(lái)，高速線材的軋制速度己突破100m/s,由于軋制速度的提高，導(dǎo)致軋件的溫升增加，使終軋溫度高于1000，線材成品表面的氧化鐵皮增多、晶粒粗大、鋼材的顯微組織和機(jī)械性能極不均勻。控制軋制中水冷和軋后的散卷冷卻，以便得到組織性能良好的線材;保證軋件的軋制溫度，控冷控軋就顯得至關(guān)重要，因此，合適的控軋控冷參數(shù)是軋制生產(chǎn)線水平高低的重要標(biāo)志之一而此時(shí)僅僅依靠傳統(tǒng)的控制軋制技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。于是在奧氏體控制軋制的基礎(chǔ)上, 還需要控制冷卻速度來(lái)控制相變本身, 于是開(kāi)始了真正意義的控軋控冷技術(shù)的應(yīng)用?？刂栖堉瓶梢栽诘来伍g控制冷卻還可以減少待溫時(shí)間，提高軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量。在道次間采用控制冷卻，可以精確地控制

12、終軋溫度，減少軋件停下來(lái)等待降溫的時(shí)間。利用軋后鋼材余熱，給予一定的冷卻速度控制其相變過(guò)程，從而可以取代軋后正火處理和淬火加回火處理，節(jié)省了二次加熱的能耗，減少了工序，縮短了生產(chǎn)周期，從而降低了生產(chǎn)成本。1控制軋制的概述1.1控軋控冷的定義1 控制軋制：是在調(diào)整鋼的化學(xué)成分的基礎(chǔ)上，通過(guò)控制加熱溫度、軋制溫度、變形制度等工藝參數(shù)，控制奧氏體狀態(tài)和相變產(chǎn)物的組織狀態(tài)，從而達(dá)到控制鋼材組織性能的目的2 控制冷卻：是通過(guò)控制熱軋鋼材軋后的冷卻條件來(lái)控制奧氏體組織狀態(tài)控制相變條件、控制碳化物析出行為、控制相變后鋼的組織和性能。3 TMCP：控制軋制和控制冷卻技術(shù)結(jié)合起來(lái)，能夠進(jìn)一步提高鋼材的強(qiáng)韌性和獲

13、得合理的綜合性能，并能夠降低合金元素含量和碳含量，節(jié)約貴重的合金元素，降低生產(chǎn)成本。1.1.1 控制軋制與普通軋制的比較與普通生產(chǎn)工藝相比，通過(guò)控軋控冷生產(chǎn)工藝可以使鋼板的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度平均提高約4060MPa，在低溫韌性、焊接性能、節(jié)能、降低碳當(dāng)量、節(jié)省合金元素以及冷卻均勻性、保持良好板形方面都有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。 1.2 鋼板和帶鋼控制軋制工藝的種類和特點(diǎn)1.2.1 控制軋制的種類：中厚鋼板的普通熱軋工藝是指坯料的加熱溫度一般高于1200，出爐后在高溫區(qū)不間斷地軋制到成品厚度，中軋溫度偏高，多在950以上，變形制度不嚴(yán)格控制，軋后一般采用空冷，因而獲得比較粗大的鐵素體和珠光體組織，鋼的

14、力學(xué)性能偏低，特別是低溫韌性很難達(dá)到要求。根據(jù)熱軋過(guò)程中變形奧氏體的組織狀態(tài)和相變機(jī)制不同，將控制軋制分為三個(gè)階段，即在奧氏體再結(jié)晶溫度區(qū)的控制軋制稱為奧氏體再結(jié)晶型控制軋制；在奧氏體未在結(jié)晶溫度區(qū)的控制軋制稱為奧氏體未在結(jié)晶型控制軋制；在奧氏體和鐵素體（A+F）兩相溫度區(qū)的控制軋制叫兩相區(qū)控制軋制中厚板和板帶鋼熱軋時(shí)，幾可以采用單一類型的控制軋制工藝，也可以采用兩種或三種類型相配合的控制軋制工藝1.2.2控制軋制的特點(diǎn)：1 控制軋制的優(yōu)點(diǎn) 1）可以在提高鋼材強(qiáng)度的同時(shí)提高鋼材的低溫韌性。2）可以充分發(fā)揮鈮、釩、鈦等微量元素的作用。2 控制軋制工藝的缺點(diǎn)：1）要求較低的軋制變形溫度和一定的道次

15、壓下率，因此增大了軋制負(fù)荷。2）由于要求較低的終軋溫度，大規(guī)格產(chǎn)品需要在軋制道次之間待溫，降低軋機(jī)生產(chǎn)率。3 控制冷卻工藝的優(yōu)點(diǎn)1）節(jié)約能耗、降低生產(chǎn)成本。利用軋后鋼材余熱，給予一定的冷卻速度控制其相變過(guò)程，從而可以取代軋后正火處理和淬火加回火處理，節(jié)省了二次加熱的能耗，減少了工序，縮短了生產(chǎn)周期，從而降低了生產(chǎn)成本。2）可以降低奧氏體相變溫度，細(xì)化室溫組織。軋后控制冷卻能夠降低奧氏體相變溫度，對(duì)同一晶粒度級(jí)別的奧氏體，低溫相變后會(huì)使，晶粒明顯細(xì)化，使珠光體片層間隔明顯變薄。3）可以降低鋼的碳當(dāng)量。采用軋后控制冷卻工藝有可能減少鋼中的碳含量及合金元素加入量，達(dá)到降低碳當(dāng)量的效果。4）道次間控制

16、冷卻可以減少待溫時(shí)間，提高軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量。在道次間采用控制冷卻，可以精確地控制終軋溫度，減少軋件停下來(lái)等待降溫的時(shí)間。2控軋控冷的基本原理以及必要性2.1控軋控冷的基本原理控制軋制的機(jī)理簡(jiǎn)單可以描述為：1） 變形奧氏體晶粒被拉長(zhǎng)2）形成大量變形帶、孿晶和位錯(cuò)3）增加形核點(diǎn)，相變后細(xì)化晶粒具體描述為：通過(guò)控制熱軋條件,經(jīng)過(guò)相變過(guò)程在奧氏體() 的基體上,形成高密度的鐵素體() 晶核, 從而在相變后, 達(dá)到細(xì)化鋼材的組織結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)鐵素體的形核位置通常是在奧氏體的相界面、由熱變形和變形帶造成的退火孿晶的內(nèi)面而控制奧氏體相結(jié)構(gòu)變化的關(guān)鍵因素是相變溫度, 在普通的熱軋中, 由于不涉及任何形式的控制

17、軋制, 基本是根據(jù)產(chǎn)品斷面的形狀進(jìn)行軋制, 精軋后的溫度通常在1050900之間, 則生產(chǎn)的鋼材奧氏體晶粒尺寸粗大。所以在生產(chǎn)普通的C - Mn 鋼過(guò)程中, 通過(guò)控制軋制溫度, 把精軋道次安排在950 800范圍內(nèi), 經(jīng)過(guò)大量的研究表明在該溫度范圍內(nèi)軋制,鋼材奧體則達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。通過(guò)進(jìn)一步研究表明, 細(xì)化奧氏體晶) 粒的方法是把軋制盡量安排在奧氏體的非再結(jié)晶溫度范圍內(nèi), 但是, 在這一范圍內(nèi), 由于奧氏體的再結(jié)晶點(diǎn)和Ar3 溫度點(diǎn)接近, 范圍較窄, 所以, 在生產(chǎn)中并沒(méi)有取得多大的效果通過(guò)添加合金元素鈮(Nb) , 能夠升高再結(jié)晶點(diǎn)100, 同時(shí)又發(fā)現(xiàn)鐵素體生核點(diǎn)不是在奧氏體的相界面上,

18、 而是在由于再結(jié)晶點(diǎn)上升而造成的非再結(jié)晶區(qū)溫度范圍內(nèi)縮減所造成的孿晶晶界和變形帶上, 這些界面作為鐵素體相成核場(chǎng)所的界面。因此, 在鈮鋼的精軋中, 對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行金相分析顯示軋制產(chǎn)品中存在結(jié)晶區(qū)有相當(dāng)部分的奧氏體晶粒被細(xì)化。如圖1 控制軋制和控制冷卻機(jī)理示意：圖1控制軋制和控制冷卻機(jī)理示意圖1控制軋制和控制冷卻機(jī)理示意（續(xù)）2.2控制軋制的必要性2.2.1用戶對(duì)產(chǎn)品性能的要求產(chǎn)品性能（強(qiáng)度、韌性、焊接性、沖擊性能等）決定性能的因素：組織結(jié)構(gòu)（晶粒、析出、組織分?jǐn)?shù)等）決定組織的因素：成分和工藝（壓下率、溫度、冷卻速度）材料加工過(guò)程是冶金過(guò)程柔性制造技術(shù)加工工藝1加工工藝2加工工藝3組織特征1組織特征

19、2組織特征3用戶要求1用戶要求2用戶要求3鋼種成分2.2.2控制軋制對(duì)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)對(duì)的必要性急需通過(guò)控軋控冷改變性能的鋼種管線鋼：開(kāi)發(fā)西部，西氣東輸工程高級(jí)別船板高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼抗震耐火鋼（日本阪神大地震后提出）新一代鋼鐵材料：超級(jí)鋼新一代鋼鐵材料：超級(jí)鋼要求：超潔凈、超細(xì)晶、超均勻，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度翻番國(guó)家重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(973)，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)（日、美、韓）RAL承擔(dān)通過(guò)軋制和冷卻控制細(xì)化晶粒，提高性能經(jīng)過(guò)RAL實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、寶鋼現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)、小批量生產(chǎn)工藝改進(jìn)：重新分配壓下量，控制終軋溫度，卷取溫度效果：Q235屈服強(qiáng)度>400MPa， 抗拉強(qiáng)度>510MPa 延伸率>28，寬冷彎合

20、格，晶粒尺寸：3.9微米超級(jí)鋼實(shí)驗(yàn)情況：Super-SS400寶鋼首批試制200噸，為一汽供貨投料沖壓作發(fā)動(dòng)機(jī)前置橫梁4000件，成品率1002001年千噸級(jí)供貨，2002年萬(wàn)噸級(jí)；500MPa級(jí)超級(jí)鋼研究工作已經(jīng)取得良好進(jìn)展；預(yù)期效果：第一步:通過(guò)控軋控冷，節(jié)省合金元素，降成本(200元/噸)第二步:減小鋼板厚度，減輕車重，降低油耗第三步:改進(jìn)車型設(shè)計(jì)，遠(yuǎn)景：3升車（寶鋼參加國(guó)際行動(dòng)）實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2 工業(yè)生產(chǎn)結(jié)果如圖3 圖2實(shí)驗(yàn)室結(jié)果 圖3工業(yè)生產(chǎn)結(jié)果1000，保溫3min，900、20% 超級(jí)鋼Super-SS400變形850、25% 變形770、 工業(yè)生產(chǎn)條件下顯微組織67% 變形

21、 道次間10 /s冷卻 晶粒3.9卷取溫度<450變形后 7 /s冷卻 屈服強(qiáng)度>400，抗拉強(qiáng)度>500通過(guò)新鋼種新產(chǎn)品的簡(jiǎn)單介紹，SS400的各種屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，晶格的細(xì)度，延伸率，以及對(duì)成本的要求和各種優(yōu)勢(shì)都進(jìn)一步說(shuō)明了控制軋制對(duì)新產(chǎn)品的必要性。2.2.3為什么熱軋線材軋后需要采用控制冷卻工藝 不同鋼種的線材熱軋生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)其組織和性能的要求，必須從軋后的高溫狀態(tài)以不同的冷卻速度冷卻到常溫狀態(tài)。線材的終軋溫度和軋后的冷卻速度決定了線材的組織、力學(xué)性能及表面氧化鐵皮數(shù)量，因而對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有著極其重要的影響。所以，線材軋后采用什么樣的冷卻速度，是熱軋線材生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品

22、質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。線材軋后的冷卻方法基本分為兩大類：一類是自然冷卻；另一類是控制冷卻。在老式的線材軋機(jī)上，由于軋制速度低，而且線卷盤重不大，所以熱軋后的盤卷多采用鉤式或板鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)在自然環(huán)境中進(jìn)行自然冷卻。盡管這種冷卻方式的冷卻速度慢，但因盤重小、溫度低，所以對(duì)整個(gè)線材盤卷的組織和性能影響不算太大，但是，無(wú)法通過(guò)控制軋后的冷卻速度調(diào)整其組織和性能。 隨著線材軋機(jī)的結(jié)構(gòu)、布置的發(fā)展和變化，特別是在全連續(xù)式線材生產(chǎn)條件下，線材的終軋速度和終軋溫度不斷提高，盤重不斷加大?，F(xiàn)代化的高速線材軋機(jī)的終軋速度高，終軋溫度高，盤重也越來(lái)越重.。在這種情況下，如再采用自然冷卻方式，將使線材的冷卻時(shí)間加長(zhǎng)，

23、加劇盤卷內(nèi)外溫差，導(dǎo)致冷卻極不均勻，引起金相組織和性能不均，而且表面氧化鐵皮過(guò)厚。對(duì)于碳含量較高的線材來(lái)說(shuō)，容易引起二次脫碳。這些不良影響隨著終軋溫度的提高和盤重的增加而愈加顯著。而合理地控制線材軋后的冷卻速度并使冷卻均勻，能有效地減輕或消除這些影響。因此，對(duì)于連續(xù)式線材軋機(jī)、尤其是高速線材軋機(jī)，為了克服上述缺陷，提高線材質(zhì)量，采用熱軋后的控制冷卻工藝是必不可少的。3控軋控冷的應(yīng)用3.1 控軋控冷在板帶鋼中的應(yīng)用控軋控冷在板帶材中用的控軋控冷的工藝類型及相對(duì)應(yīng)用的鋼種：在結(jié)晶控制軋制法 此方法通常應(yīng)用的鋼種是低碳礬鈦氮鋼，含鈮中高碳鋼未再結(jié)晶控制軋制法 此方法通常應(yīng)用的鋼種是低碳硅錳鋼，20g

24、鋼，低碳錳鈮鋼(+)兩相區(qū)控軋法 此方法通常應(yīng)用的鋼種是低碳錳鈮鋼，低碳錳鈮釩鋼控制軋制+控制冷卻 此方法通常應(yīng)用的鋼種是低碳錳鈮鋼，低碳鈦鋼，A2F鋼，20g鋼，含鉻鉬熱軋雙相鋼3.2控軋控冷在線棒材中的應(yīng)用高速線材軋機(jī)的控制冷卻技術(shù)，也稱在線熱處理，是直接關(guān)系到產(chǎn)品力學(xué)性能及其均勻性的關(guān)鍵工藝。采用軋后控制冷卻技術(shù)增加了產(chǎn)品的附加值。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)節(jié)能。在我國(guó)新建的高速線材車間得到了廣泛的采用。1 現(xiàn)代高速線材車間軋后控制冷卻技術(shù)包括兩部分:1)精軋機(jī)至吐絲機(jī)間的噴水冷卻(也稱一次水冷)； 2)吐絲機(jī)至集卷站間的散卷吹風(fēng)冷卻(也稱二次風(fēng)冷)。2 高速線材的軋后控制冷卻技術(shù)的主要目的:1)通

25、過(guò)控制冷卻生產(chǎn)的線材，可使表面一次氧化鐵皮大大減少，節(jié)約金屬。2)簡(jiǎn)化一次加工工藝，節(jié)約能源。經(jīng)控制冷卻生產(chǎn)的線材，在一次加工中，幾乎可以取消拉拔前的退火和鉛浴淬火工藝。3)由于表面氧化鐵皮薄，而且為易于清除的Feo，因此在一次加工時(shí)，酸洗時(shí)間可以減少一半左右，大大降低了酸洗過(guò)程中酸的消耗量。4)經(jīng)過(guò)控制冷卻的線材金屬組織中細(xì)粒狀珠光體和索氏體占大部分，從而使線材易于拉拔，斷面收縮率可提高到80%一90%以上，5.5 mm線材可一次拉拔到2.0 mm以下。同時(shí)，由于整個(gè)盤卷在性能上均勻一致，保證了拉拔機(jī)能夠用較高的速度操作，由于這些原因可使拉拔費(fèi)用降低20%左右。5)通過(guò)控制冷卻，可以獲得所要

26、求的金相組織結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能，線材通條機(jī)械性能均勻性好，其抗拉強(qiáng)度波動(dòng)可以控制在30MPa以下。3 精軋機(jī)至夾送輥及吐線機(jī)間的一次水冷軋后一次水冷控制技術(shù)主要是控溫軋制技術(shù)的延續(xù)，目的是使軋件從精軋溫度冷卻到吐絲機(jī)所需的溫度，并進(jìn)一步控制線材奧氏體的晶粒度和減少氧化鐵皮的產(chǎn)生。近年新建的高速線材車間軋制的保證速度超過(guò)100m/s。設(shè)計(jì)的最大速度可達(dá)120 m/s,甚至達(dá)到140m/s。如此高的軋制速度，在軋制過(guò)程中金屬產(chǎn)生的變形熱隨軋制速度提高而增大，速度越高，變形熱越大,軋件溫度急劇升高，精軋機(jī)出口線材的溫度一般為1000-1050。難以滿足吐絲機(jī)對(duì)軋件溫度的要求(吐絲溫度一般控制在接近相變的

27、750-850)。為了控制吐絲溫度，在精軋機(jī)出口至吐絲機(jī)間設(shè)有多個(gè)冷卻水箱，采用閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，根據(jù)吐絲溫度的波動(dòng)，自動(dòng)控制軋后水冷段的水量，目前吐絲溫度差值基木可以控制在15左右。通過(guò)一次水冷使線材溫度急劇降到750-850，這不僅可使軋制后形成的細(xì)粒奧氏體組織經(jīng)急冷后保留下來(lái)，為相變提供合適的細(xì)粒金相組織和溫度條件，同時(shí)避免了線材在易于氧化的高溫狀態(tài)停留，減少了一次氧化鐵皮的生成。 在設(shè)計(jì)一次水冷段時(shí)要考慮到水冷速度不能太快，否則線材芯部與線材表面的溫度差太大，不利于線材的質(zhì)量。為了使線材均溫，設(shè)計(jì)了間斷冷卻，一般在水冷箱間加設(shè)恢復(fù)段。冷卻過(guò)程，是水冷-恢復(fù)一再水冷一再恢復(fù)的過(guò)程。3.吐

28、絲機(jī)至集卷站間的二次風(fēng)冷 作為主要的控制冷卻的二次風(fēng)冷，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，效果最好的為斯太爾摩鏈?zhǔn)斤L(fēng)冷運(yùn)輸線和輥式風(fēng)冷運(yùn)輸線，國(guó)內(nèi)早期建設(shè)的高速線材車間多采用鏈?zhǔn)斤L(fēng)冷運(yùn)輸線，目前被廣泛應(yīng)用的為輥式風(fēng)冷運(yùn)輸線。斯太爾摩風(fēng)冷運(yùn)輸線是一種能滿足線材不同冷卻要求的靈活系統(tǒng)，它可以保證線材通過(guò)不同冷卻工藝來(lái)獲得要求的金相組織和機(jī)械性能。 二次控制冷卻的斯太爾摩線，按控制冷卻的原理分，最常用的有三種控制冷卻方式:標(biāo)準(zhǔn)型、延遲型、緩慢型，得到普遍應(yīng)用的是標(biāo)準(zhǔn)型和延遲型。對(duì)于高碳鋼等鋼種采用標(biāo)準(zhǔn)型冷卻工藝，散落在冷卻線上的線圈運(yùn)行速度快(0.5-1.6 m/s),冷卻速度為6-17/s，線圈搭接稀疏，保溫罩打開(kāi),

29、強(qiáng)制送風(fēng)，在快速冷卻過(guò)程中完成相變，獲得索氏體化的金相組織。對(duì)于低碳鋼，低合金鋼等鋼種，則采用延遲型冷卻工藝，散落的線圈搭接密集，線圈在輸送機(jī)上運(yùn)行速度緩慢(0.12-0.36m/s)，冷卻速度為0.6-1.4/s,蓋上保溫罩，停止送風(fēng)，在緩慢冷卻過(guò)程中完成相變。 延遲型輥式運(yùn)輸機(jī)雖然造價(jià)稍高于標(biāo)準(zhǔn)型，但其適應(yīng)性強(qiáng)，其冷卻速率范圍為0.5- 17/s，不但可處理高中碳鋼，還可處理低碳鋼、焊條鋼、冷墩鋼和部分合金鋼。由于采用輥式運(yùn)輸并設(shè)計(jì)了多個(gè)跌落臺(tái)階，且各段輥道采用不同的運(yùn)行速度，線材搭接形成的熱點(diǎn)問(wèn)題得到很好解決，故近年新建高速線材車間幾乎均采用此型式。 衡量二次風(fēng)冷技術(shù)的主要指標(biāo)是冷卻強(qiáng)度

30、。(m3/(s*kg*m)，既每秒鐘·每千克線材在每米盤卷冷卻線上獲得的風(fēng)量)。80年代初期其冷卻強(qiáng)度普遍在0.2-0.3范圍內(nèi)，即每臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量小于90000 m3/h，風(fēng)壓<2.49kPa。90年代新建的高速線材軋機(jī)，冷卻強(qiáng)度普遍提高到0.5-0.6,即每臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量>150000m3/h，風(fēng)壓>2.49kPa，被稱為大風(fēng)量高風(fēng)壓強(qiáng)冷技術(shù)(國(guó)外稱MORAIR)。大風(fēng)量是提高冷卻速度的有效手段，高風(fēng)壓可以增加風(fēng)與線材接觸時(shí)間，均是提高冷卻效率的主要措施。采用強(qiáng)冷技術(shù)可使線材獲得高強(qiáng)度、高塑性及良好的再加工性能，特別對(duì)鋼繩、鋼簾線、預(yù)應(yīng)力鋼線、高強(qiáng)度螺栓及部分冷墩用

31、線材，其效果更為突出。獲得的性能已接近經(jīng)鉛浴淬火或直接淬火回火處理的指標(biāo)，對(duì)提高線材再加工的作業(yè)率及降低成本都具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。 衡量線材質(zhì)量的另一項(xiàng)指標(biāo)是力學(xué)性能的均勻性，即同盤或同圈的力學(xué)性能差。為縮小強(qiáng)度差，散卷冷卻線各段輥道之間增加了速度差和高度差，用來(lái)消除線圈熱點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的合理分布與調(diào)節(jié)。隨著處理線材直徑加大，相應(yīng)要求風(fēng)冷能力增大，因而出現(xiàn)了大風(fēng)量運(yùn)輸機(jī)，其每米長(zhǎng)度風(fēng)量增加到常規(guī)運(yùn)輸機(jī)的3倍，最大風(fēng)冷速率可達(dá)2030/s，對(duì)大規(guī)格線材則增加水霧冷卻，近年國(guó)外有的廠家采用了亞音速超風(fēng)冷技術(shù)，其冷卻速率達(dá)30/s。此外，為進(jìn)一步減少搭接造成的影響，設(shè)計(jì)出臺(tái)階式的運(yùn)輸機(jī)，在運(yùn)輸機(jī)

32、全長(zhǎng)上設(shè)有3-5個(gè)跌落段輥道，落差為200- 250 mm，各段采用交流變頻電機(jī)傳動(dòng)使各段有不同的運(yùn)行速度，從而使線材錯(cuò)動(dòng)。斯太爾摩輥式冷卻輸送機(jī)近年來(lái)的發(fā)展和改進(jìn)主要內(nèi)容有： 1)斯太爾摩線的總長(zhǎng)度有加長(zhǎng)的趨勢(shì)，目前多為90m左右，最近期新建的高速線材車間多采用100m或更長(zhǎng)。 2)輥道段數(shù)增多，通常采用9段，也有采用11段的或更多段。3)采用大風(fēng)量高風(fēng)壓冷卻風(fēng)機(jī)，使線材的抗拉強(qiáng)度顯著提高。4)風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)增加，多數(shù)為10臺(tái)，也有采用11臺(tái)，近期新建的高速線材車間有采用14臺(tái)風(fēng)機(jī)的。5)設(shè)有保溫罩的保溫段的總長(zhǎng)度亦趨于加長(zhǎng)，有的已達(dá)90m。 6)冷卻段的各段輸送輥道均為爬坡式。每段輥道間增加跌落

33、段(落差為200- 250mm)，目的在于分開(kāi)線圈之間的距離，此項(xiàng)措施，不但提高線圈抗拉強(qiáng)度的均勻性，也有利于集卷操作。這對(duì)于線圈搭接密集進(jìn)行延遲冷卻的線材尤為重要。7)實(shí)心的耐熱鑄鐵傳動(dòng)輥兩端加工有散熱的翅片，有良好的散熱冷卻效果，避免軸承過(guò)度受熱。8)在輸送機(jī)的2, 4, 6, 8段內(nèi)設(shè)有振動(dòng)輥，用來(lái)改變輸送機(jī)上線圈的重疊位置，以消除“熱死點(diǎn)”效應(yīng)。改善通條性能，防止拉拔斷裂。 9)輥道采用交流變頻電機(jī)，單獨(dú)進(jìn)行速度控制。3.3控軋控冷在型材中的應(yīng)用過(guò)去國(guó)外用于阿拉斯加的H型鋼，490MPa級(jí)在-46時(shí)的沖擊韌性值大于等于34焦耳，平均值最小大于等于30焦耳。而新日鐵開(kāi)發(fā)的指標(biāo)為-46時(shí)，

34、平均值最小大于等于44焦耳，平均值大于等于54焦耳。為了達(dá)到這一性能，新日鐵采取了如下H型鋼控制軋制法： 1） 控制剛鋼的成分，根據(jù)規(guī)格的不同選用不同的成分，并且加入為合金元素；2）低溫加熱在950以下，未在結(jié)晶區(qū)軋制時(shí)，累積變形量大于50%，以提高鋼材的韌性3）在軋制中對(duì)翼緣部分進(jìn)行控制冷卻，以減少溫度差，細(xì)化鐵素體晶粒，同時(shí)使H型鋼的斷面各部分的組織和性能均勻，防止產(chǎn)生較大應(yīng)力防止翹曲或彎曲。結(jié) 論 實(shí)現(xiàn)控制軋制是由多方面的因素共同決定的，控制軋制是通過(guò)控制熱軋條件，獲得粒度均勻細(xì)小的奧氏體晶粒，大量實(shí)驗(yàn)表明把精軋道次安排在950800范圍內(nèi)，在該溫度范圍內(nèi)軋制，鋼材的奧氏體才能達(dá)到細(xì)化晶

35、粒的目的，即在這一范圍內(nèi)由于奧氏體的再結(jié)晶點(diǎn)和Ar3溫度點(diǎn)接近，通過(guò)加入合金元素，增加了再結(jié)晶溫度和Ar3溫度線之間的距離，增加了奧氏體未在結(jié)晶區(qū)的范圍，在實(shí)現(xiàn)在奧氏體未在結(jié)晶區(qū)的控制軋制的同時(shí)也充分利用了微量合金元素的作用?？刂栖堉瓶煞譃閵W氏體未在結(jié)晶區(qū)控制軋制，奧氏體結(jié)晶區(qū)控制軋制，兩相去控制軋制，根據(jù)鋼材的要求、鋼種，可以同時(shí)應(yīng)用兩種或兩種以上的多種軋制法 控制冷卻工藝應(yīng)用非常廣泛，尤其在線材生產(chǎn)中由于線材的軋制速度相比板帶鋼、型鋼要高的多，所對(duì)應(yīng)的在軋制過(guò)程中金屬產(chǎn)生的變形熱隨軋制速度提高而增大，速度越高，變形熱越大,軋件溫度急劇升高，采用控制冷卻工藝iu顯得及其重要了，現(xiàn)在大多生產(chǎn)廠家都加大了軋機(jī)間的距離，目的就是在實(shí)現(xiàn)控制冷卻的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)線材的溫度均勻，間斷冷卻使得鋼材的芯部跟表面溫度相差不會(huì)太大，增加了鋼材的力學(xué)性能，減少了性能的缺陷 控制軋制在提高鋼材強(qiáng)度的同時(shí)提高鋼材的低溫韌性，充分發(fā)揮鈮、釩、鈦等微量元素的作用，控制軋制對(duì)終軋溫度的要求要低，實(shí)現(xiàn)低的終軋溫度是很