高速線材生產(chǎn)中的控軋控冷技術(shù)分析

高速線材生產(chǎn)中的控軋控冷技術(shù)分析

Summary：對(duì)于生產(chǎn)高速線材來(lái)說(shuō)，控軋控冷技術(shù)工藝一方面與所生產(chǎn)的線材質(zhì)量密切相關(guān)，另一方面也與控軋控冷設(shè)備性能有關(guān)，這就需要在生產(chǎn)高速線材過(guò)程中，不斷創(chuàng)新優(yōu)化控軋控冷工藝，以不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率，使工業(yè)發(fā)展需求得到滿足。雖然應(yīng)用控軋控冷技術(shù)能夠獲取性能與組織都比較理想的鋼材，然而，在操作實(shí)際過(guò)程中，會(huì)受到很多控制因素的影響，尤其是冷卻控制，在對(duì)相關(guān)因素予以充分考慮的基礎(chǔ)上，應(yīng)強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用實(shí)踐，通過(guò)不斷摸索，實(shí)現(xiàn)控軋控冷效果的提升，使控軋控冷技術(shù)能夠更好地為高速線材生產(chǎn)工藝提供服務(wù)。本文主要研究生產(chǎn)高速線材所應(yīng)用到的控軋控冷技術(shù)，以期能夠提升高速線材性能，滿足工業(yè)生產(chǎn)需求。Keys：高速線材；控軋控冷技術(shù)；工業(yè)生產(chǎn)在國(guó)內(nèi)工業(yè)化發(fā)展中，鋼鐵材料發(fā)揮著重要作用，尤其是作為重要鋼鐵材料的線材，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。線材是軋制鋼鐵后生產(chǎn)出來(lái)，線材的性能、質(zhì)量等與生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備關(guān)聯(lián)性較大，其中包括控制冷卻、控制軋制等工藝。生產(chǎn)工藝、設(shè)備不同，所產(chǎn)高速線材性能差別也比較明顯[1]。因?yàn)檩p重工業(yè)中需要應(yīng)用到高速線材，所以不斷提升高速線材生產(chǎn)質(zhì)量，確保高速線材產(chǎn)品優(yōu)異性能，對(duì)我國(guó)工業(yè)發(fā)展極具重要意義。本文主要研究生產(chǎn)高速線材所應(yīng)用到的控軋控冷技術(shù)，以期能夠提升高速線材性能，滿足工業(yè)生產(chǎn)需求。高速線材控軋控冷原理為與市場(chǎng)發(fā)展相適應(yīng)，鋼鐵材料既要持續(xù)提升性能，又要不斷豐富鋼鐵種類(lèi)，如何在確保鋼材韌性前提下，提高鋼材強(qiáng)度，是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)與發(fā)展所關(guān)注的重要話題?？剀埧乩浼夹g(shù)能夠在優(yōu)化鋼材性能基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)化鋼材冶煉流程，是生產(chǎn)高速線材所用到的一種重要工藝。所謂控制軋制，就是對(duì)熱軋期間的金屬變形、加熱以及溫度等進(jìn)行有效控制，保證熱塑性變形與固態(tài)相變細(xì)化組織相結(jié)合，使鋼材焊接、韌性以及剛度等力學(xué)性能得到優(yōu)化?？刂评鋮s，指的是通過(guò)最佳速度對(duì)軋后鋼材進(jìn)行冷卻，改善鋼材性能和組織。所以，控軋控冷工藝有助于熱軋鋼材有效實(shí)現(xiàn)相變與形變，從而生產(chǎn)出性能更好的鋼材。高速線材控軋控冷技術(shù)要點(diǎn)通常來(lái)說(shuō)，高速線材生產(chǎn)線主要涉及到的工藝步驟有：2.1水冷區(qū)該步驟通過(guò)控制高速線材的吐絲溫度與終軋溫度，實(shí)現(xiàn)線材性能的優(yōu)化。水冷區(qū)水冷裝置主要在精軋機(jī)組與預(yù)精軋機(jī)組的后面分布，其中預(yù)精軋機(jī)組水冷裝置是對(duì)終軋溫度進(jìn)行控制的主要設(shè)備，軋制線材期間，因?yàn)殇摬淖冃蔚戎T多因素，會(huì)導(dǎo)致鋼材溫度升高，水冷箱可快速解決該問(wèn)題，以有效控制鋼材終軋溫度[2]。精軋后水冷段功能在于，對(duì)精軋機(jī)組吐絲溫度進(jìn)行有效控制，其目的主要在于轉(zhuǎn)變線材組織，提升高速線材的性能。實(shí)際生產(chǎn)期間，鋼材不同，進(jìn)入精軋機(jī)之前的溫度也有差異，需要基于鋼材的品種與規(guī)格設(shè)定溫度，出口溫度主要和高速線材性能、軋制速度等密切相關(guān)，所以應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際設(shè)定高速線材的生產(chǎn)參數(shù)。2.2成圈區(qū)成圈區(qū)高速線材加工期間，所用設(shè)備主要為夾送輥和成圈器等，其中夾送輥的功能主要在于對(duì)水冷后線材加以引導(dǎo)，保證其順利接觸吐絲機(jī)，通過(guò)夾送輥有效處理，高速線材能夠經(jīng)過(guò)吐絲機(jī)，形成均勻線圈，同時(shí)有效控制線材尾部和頭部的速度，確保吐絲機(jī)能夠?qū)⒕鶆蚓€圈吐出來(lái)。2.3散圈控冷區(qū)通過(guò)設(shè)備共同作用，確保線材表現(xiàn)出散卷形狀，同時(shí)達(dá)到設(shè)定溫度。若想將控軋控冷技術(shù)優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，關(guān)鍵在于對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)定，第一，控制鋼坯加熱溫度，該參數(shù)由工業(yè)生產(chǎn)對(duì)鋼材性能所提出的要求決定，若鋼材指標(biāo)主要為韌性，則要確保加熱溫度在1150℃以下；若對(duì)微合金強(qiáng)度要求比較高，但韌性要求較低，那么需要將加熱溫度控制在1200℃以上；第二，有效控制鋼材軋制溫度，即控制最后軋制道次的鋼材溫度參數(shù)，細(xì)化奧氏體顆粒應(yīng)設(shè)置終軋溫度在930-980℃，若鋼材要求較低，則可設(shè)置終軋溫度在980-1050℃，如果條件允許，軸承鋼終軋溫度可設(shè)置在850℃，A-F不銹鋼，通常要將終軋溫度控制在1050℃以上[3]。必須注意一點(diǎn)，要盡量確保終軋溫度接近Ar3溫度，如果要求比較特殊，可將溫度控制在（γ+α）兩相區(qū)的范圍；第三，控制線材卷取與冷卻等溫度，也就是說(shuō)，軋后鋼材，不管是卷取、快冷或者終了溫度，還是冷卻速度，都必須經(jīng)過(guò)有效控制才能得到相應(yīng)顯微組織，第一階段需要冷卻速度較大，而第二階段應(yīng)與鋼材性能需求相結(jié)合，有效設(shè)置最佳冷卻速度?？剀埧乩浼夹g(shù)在高速線材生產(chǎn)中的應(yīng)用3.1常用控軋控冷工藝控軋控冷技術(shù)具有改善產(chǎn)品性能、節(jié)能降耗、提升作業(yè)效率以及降低事故風(fēng)險(xiǎn)等特性，所以被廣泛應(yīng)用于高速線材生產(chǎn)工藝中。現(xiàn)階段，應(yīng)用比較常見(jiàn)的控制軋制工藝主要分為二階段與三階段，其中二階段是完全、未完全再結(jié)晶軋制，也就是說(shuō)，軋制過(guò)程中，需要經(jīng)過(guò)未完全結(jié)晶區(qū)與再結(jié)晶區(qū)，快速冷卻后二次軋制，二階段軋制工藝對(duì)減小鐵素體顆粒、優(yōu)化鋼材韌性和降低脆性轉(zhuǎn)變溫度等極為有利。三階段則是在二階段基礎(chǔ)上，與鐵素體、奧氏體相結(jié)合展開(kāi)軋制，不僅能夠獲取細(xì)小晶粒，而且具備錯(cuò)位和亞結(jié)構(gòu)特征。然而，必須嚴(yán)格控制各段溫度，防止由于溫度太高而導(dǎo)致鋼材韌性下降。常見(jiàn)控制冷卻工藝分為三大環(huán)節(jié)：一次冷卻、二次冷卻和三次冷卻，其中一次冷卻在終軋經(jīng)奧氏體變形到鐵素體環(huán)節(jié)開(kāi)始，有時(shí)也表現(xiàn)為滲碳體，一次冷卻過(guò)程中，通常會(huì)采用導(dǎo)槽式水冷裝置冷卻法，將溫度控制在吐絲溫度范圍，為高速線材相變做充分的準(zhǔn)備[4]。一次冷卻完成后，需要進(jìn)入二次冷卻階段，例如，通過(guò)緩冷、風(fēng)冷以及空冷等都可在高速線材冷卻中應(yīng)用，然而，實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)用最多的是斯太爾摩冷卻法，該方法通過(guò)控制相變期間的溫度與冷卻速度，獲得組織與性能最佳的相變產(chǎn)物。相變徹底完成后，就會(huì)進(jìn)入到三次冷卻階段，該階段通常選用PE線空冷，如果需要考慮到固溶元素，那么應(yīng)該應(yīng)用慢冷法。3.2高速線材生產(chǎn)中應(yīng)用控軋控冷技術(shù)的效果首先，對(duì)高速線材軋制整體過(guò)程進(jìn)行了有效控制，現(xiàn)階段所用低溫開(kāi)軋，既有助于降低能耗，與常規(guī)生產(chǎn)工藝相比，減少了所生成氧化鐵皮的數(shù)量，通?？刂圃?.1%左右，所生產(chǎn)出來(lái)的高速線材溫度也比較均勻，不僅顆粒小，而且風(fēng)度比較大，降低水冷卻事故風(fēng)險(xiǎn)。其次，有助于水冷閉環(huán)系統(tǒng)控制精度的提升，通過(guò)調(diào)節(jié)閥、計(jì)算機(jī)以及傳感器密切配合，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻水量，精確控制吐絲溫度，確保吐絲溫度偏差控制在105℃，為后續(xù)處理控冷運(yùn)輸機(jī)創(chuàng)造條件；再次，控冷運(yùn)輸機(jī)應(yīng)用功能更為多元化，例如，可在高碳鋼快速冷卻中應(yīng)用，有效改善風(fēng)冷速度、冷卻速度以及吐絲溫度，對(duì)順利生產(chǎn)高強(qiáng)度產(chǎn)品極為有利。在低碳鋼慢冷卻中較為適用，能夠提供低于每秒0.7℃的冷卻速度。對(duì)于用途比較獨(dú)特的產(chǎn)品，可將冷卻速度降低到低于0.12℃/s。除此之外，設(shè)計(jì)每段獨(dú)立傳動(dòng)，不僅可以單獨(dú)變速，而且能夠確保冷卻均勻，不同風(fēng)速與重疊線環(huán)對(duì)線環(huán)均勻冷卻極為有利，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制生成的擋風(fēng)板，能夠保證運(yùn)輸機(jī)中所分布?xì)饬鞯暮侠硇?，最終達(dá)到均勻冷卻目的[5]。總結(jié)

總而言之，雖然應(yīng)用控軋控冷技術(shù)能夠獲取性能與組織都比較理想的鋼材，然而，在操作實(shí)際過(guò)程中，會(huì)受到很多控制因素的影響，尤其是冷卻控制，在對(duì)相關(guān)因素予以充分考慮的基礎(chǔ)上，應(yīng)強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用實(shí)踐，通過(guò)不斷摸索，實(shí)現(xiàn)控軋控冷效果的提升，使控軋控冷技術(shù)能夠更好地為高速線材生產(chǎn)工藝提供服務(wù)。Reference：[1]羅永恒,何濤.X70級(jí)管線鋼控軋控冷工藝開(kāi)發(fā)與應(yīng)用實(shí)踐[J].寬厚板,2022,28(03):23-25+38.[2]余道軍,張健.大規(guī)格40MnVS非調(diào)質(zhì)鋼棒材控軋控冷工藝研究[J].特鋼技術(shù),2022,28(02):33-36.[3]張鋼平