高速線材產(chǎn)品質(zhì)量控制技術(shù)

高速線材產(chǎn)品質(zhì)量控制技術(shù)第一頁，共八十頁。第一章控制軋制基礎(chǔ)

一、控制軋制的概念

控制軋制是指在比常規(guī)軋制溫度稍低的條件下，采用強(qiáng)化壓下和控制冷卻等工藝措施來提高熱軋鋼材的強(qiáng)度、韌性等綜合性能的一種軋制方法。控制軋制鋼的性能可以達(dá)到或者超過現(xiàn)有熱處理鋼材的性能。

二、控制軋制的優(yōu)點(diǎn)

控制軋制具有常規(guī)軋制方法所不具備的突出優(yōu)點(diǎn)。歸結(jié)起來大致有如下幾點(diǎn)：

（1）用控制軋制方法生產(chǎn)的鋼材，其強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能有很大的提高。

第二頁，共八十頁。（2）簡化生產(chǎn)工藝過程。控制軋制可以取代?；葴靥幚?。（3）由于鋼材的強(qiáng)韌性等綜合性能得以提高，自然地導(dǎo)致鋼材使用范圍的擴(kuò)大和產(chǎn)品使用壽命的增長。從生產(chǎn)過程的整體來看，由于生產(chǎn)工藝過程的簡化，產(chǎn)品質(zhì)量的提高，在適宜的生產(chǎn)條件下，會(huì)使鋼材的成本降低。（4）用控制軋制鋼材制造的設(shè)備重量輕，有利于設(shè)備輕型化。三、控制軋制的種類控制軋制是以細(xì)化晶粒為主，用以提高鋼的強(qiáng)度和韌性的方法?？刂栖堉坪髪W氏體再結(jié)晶的過程，對獲得細(xì)小晶粒組織起決定性作用。根據(jù)第三頁，共八十頁。奧氏體發(fā)生塑性變形的條件，控制軋制可分為三種類型。（一）再結(jié)晶型的控制軋制它是將鋼加熱到奧氏體化溫度，然后進(jìn)行塑性變形，在每道次的變形過程中或者在兩道次之間發(fā)生動(dòng)態(tài)或靜態(tài)再結(jié)晶，并完成其再結(jié)晶過程。經(jīng)過反復(fù)軋制和再結(jié)晶，使奧氏體晶粒細(xì)化，這為相變后生成細(xì)小的鐵素體晶粒提供了先決條件。為了防止再結(jié)晶后奧氏體晶粒長大，要嚴(yán)格控制接近于終軋幾道的壓下量、軋制溫度和軋制的間隙時(shí)間。終軋道次要在接近相變點(diǎn)的溫度下進(jìn)行。為防止相變前的奧氏體晶粒和相變后的鐵素體晶粒長大，特別需要控制軋后冷卻速度。第四頁，共八十頁。（二）未再結(jié)晶型控制軋制它是鋼加熱到奧氏體化溫度后，在奧氏體再結(jié)晶溫度以下發(fā)生塑性變形，奧氏體變形后不發(fā)生再結(jié)晶（即不發(fā)生動(dòng)態(tài)或靜態(tài)再結(jié)晶）。因此，變形的奧氏體晶粒被拉長，晶粒內(nèi)有大量變形帶，相變過程中形核點(diǎn)多，相變后鐵素體晶粒細(xì)化，對提高鋼材的強(qiáng)度和韌性有重要作用。（三）兩相區(qū)控制軋制它是加熱到奧氏體化溫度后，經(jīng)過一定變形，然后冷卻到奧氏體加鐵素體兩相區(qū)再繼續(xù)進(jìn)行塑性變形，并在Ar1溫度以上結(jié)束軋制。在兩相區(qū)的高溫區(qū)，鐵素體易發(fā)生再結(jié)晶；在兩相區(qū)的低溫區(qū)只發(fā)生回復(fù)。經(jīng)軋制的奧氏體相轉(zhuǎn)變成第五頁，共八十頁。細(xì)小的鐵素體和珠光體。由于碳在兩相區(qū)的奧氏體中富集，碳以細(xì)小的碳化物析出。因此，在兩相區(qū)中只要溫度、壓下量選擇適當(dāng)，就可以得到細(xì)小的鐵素體和珠光體混合物，從而提高鋼材的強(qiáng)度和韌性。在實(shí)際軋制中，由于鋼種、使用要求、設(shè)備能力等各不相同，各種控制軋制可以單獨(dú)應(yīng)用，也可以把兩種或三種控制工藝配合在一起使用。第二章控制冷卻工藝要求第一節(jié)控制冷卻基本知識(shí)在軋鋼生產(chǎn)中（熱軋），其生產(chǎn)出來的產(chǎn)品都必須從熱軋后的高溫紅熱狀態(tài)冷卻到常溫狀態(tài)。這一階段的冷卻過程將對產(chǎn)品的質(zhì)量有著極其重要的影響。因此，如何進(jìn)行線材的軋后冷卻，是整個(gè)線材生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。第六頁，共八十頁。一、控制冷卻的概念軋鋼生產(chǎn)中的冷卻方法有許多種，但歸納起來只有以下兩大類。1、常規(guī)冷卻常規(guī)冷卻的含義是指從軋機(jī)出來的熱軋產(chǎn)品在其后的剪切、收集、打捆包裝等精整工序中不，加以任何控制手段，而讓其在周圍環(huán)境中自然冷卻的一種方法，又稱“自然冷卻”。2、控制冷卻控制冷卻在軋鋼領(lǐng)域內(nèi)屬于控制軋制的范疇，它是指人們對熱軋產(chǎn)品的冷卻過程有目的地進(jìn)行人為控制的一種方法。確切地說，所謂控制第七頁，共八十頁。冷卻，就是利用軋件熱軋后的軋制余熱，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的冷卻方法。二、線材控制冷卻的目的和要求在一般的小型線材軋機(jī)上，由于軋制速度低，終軋溫度不高（一般只有750~850℃），且線卷盤重不大，所以軋后的盤卷通常只是采用鉤式或鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)進(jìn)行自然冷卻。盡管這種自然冷卻的冷卻速度慢，但因盤卷小，溫度低，故對整個(gè)線材盤卷的組織和性能影響不大。隨著線材軋機(jī)的發(fā)展，線材的終軋速度和終軋溫度都不斷提高，盤重也不斷增加。尤其是現(xiàn)代化的連續(xù)軋機(jī)，其終軋速度在)100m/s以上，終軋溫度高于1000℃，盤重也由原來的幾十公斤增至幾百公斤甚至達(dá)2~3t。在這種情況下，再采用一般的堆積

第八頁，共八十頁。和自然冷卻的方法不僅使線材的冷卻時(shí)間加長，廠房設(shè)備增大，而且會(huì)加劇盤卷內(nèi)外溫差，導(dǎo)致冷卻極不均勻，并將造成以下不良后果：（1）金相組織不理想。晶粒粗大而不均勻，由于大量的先共析組織出現(xiàn)，亞共析鋼中的自由鐵素體和過共析鋼中的網(wǎng)狀碳化物增多，再加上終軋溫度高，冷卻速度慢，使得晶粒十分粗大，這就導(dǎo)致了線材在以后的使用過程中和再加工過程中力學(xué)性能降低。（2）性能不均勻。盤卷的冷卻不均勻使得線材斷面和全長上的性能波動(dòng)較大，有的抗拉強(qiáng)度波動(dòng)達(dá)240MPa，斷面收縮率波動(dòng)達(dá)12%。（3）氧化鐵皮過厚，且多為難以去除的Fe3O4和Fe2O3。這是因?yàn)樵谧匀焕鋮s條件下，

第九頁，共八十頁。盤卷越重盤卷厚度越大，冷卻速度越慢，線材在高溫下長時(shí)間停留而導(dǎo)致嚴(yán)重氧化。自然冷卻的盤條氧化損失高達(dá)2%~3%，降低了金屬收得率。此外，嚴(yán)重的氧化鐵皮造成線材表面極不光滑，給后道拉拔工序帶來很大困難。（4）引起二次脫碳。由于線材成卷堆冷，冷卻緩慢，對于含碳量較高的線材來說，容易引起二次脫碳。上述不良影響隨著終軋溫度的提高和盤重的增加而越加顯著。若適當(dāng)?shù)乜刂凭€材冷卻速度并使之冷卻均勻，則能有效地消除這些影響。因此，對于連續(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，提高產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)軋第十頁，共八十頁。制后的控制冷卻是必不可少的。既然自然冷卻中出現(xiàn)的線材質(zhì)量問題主要是由于冷卻速度太慢所致，所以工藝上對線材控制冷卻提出的基本要求是能夠嚴(yán)格控制軋件的冷卻速度，使其既能保證產(chǎn)品質(zhì)量符合要求，又能盡量地減少氧化損耗。三、控制冷卻的金屬學(xué)原理1、鐵碳合金狀態(tài)圖簡介鋼是一種以鐵為基體的合金。不同成分的鐵碳合金在不同溫度下有不同的組織狀態(tài)。把在十分緩慢的冷卻速度下得到的、反映鐵碳合金結(jié)構(gòu)狀態(tài)和溫度、成分之間關(guān)系的一種圖解稱為鐵碳合金狀態(tài)圖或稱鐵碳相圖。它以成分為橫坐標(biāo)，第十一頁，共八十頁。以溫度為縱坐標(biāo)，用曲線描述鐵碳合金的結(jié)晶溫度和同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度隨成分而變化的全部過程。通過合金狀態(tài)圖可以知道，碳鋼加熱到某一溫度是什么狀態(tài)，并能分析出鋼在緩慢加熱和緩慢冷卻過程中的組織轉(zhuǎn)變。因此，鐵碳合金狀態(tài)圖是確定碳鋼加熱、軋制和冷卻工藝的參考依據(jù)。2、鋼的組織狀態(tài)由鐵碳合金狀態(tài)圖可知，鋼在不同的溫度下具有不同的組織狀態(tài)。鐵碳相圖上反映的組織狀態(tài)有奧氏體、鐵素體、滲碳體和珠光體。它們分別具有如下性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1）奧氏體。碳在面心立方晶格鐵中的固溶體。它是鋼加熱到一定溫度（723℃）以上所呈現(xiàn)的一種組織狀態(tài)。奧氏體的強(qiáng)度不高，而塑性、第十二頁，共八十頁。韌性都很好。因此，熱軋一般是在奧氏體狀態(tài)下進(jìn)行。（2）鐵素體。碳在體心立方晶格鐵中的固溶體。它的碳溶解度很小。隨著溫度的變化，在723℃時(shí)碳溶解量最大，但也只有0.025%。鐵素體質(zhì)軟，強(qiáng)度低，延展性好。（3）滲碳體。3個(gè)鐵原子和一個(gè)碳原子的化合物，其分子式為Fe3C。滲碳體中的碳溶解量為6.67%。其性質(zhì)為硬而脆。（4）珠光體。鐵素體和滲碳體在溫度低于723℃時(shí)組成的機(jī)械混合物。它的機(jī)械性能介于鐵素體和滲碳體之間。根據(jù)珠光體中鐵素體和滲碳體相間間距的大小（又稱珠光體粗細(xì)程度），將珠光體分為三種：第十三頁，共八十頁。間距較粗大的稱為珠光體或粗珠光體；間距較細(xì)小的稱為索氏體；間距極細(xì)小的稱為屈氏體。其中索氏體具有良好的綜合機(jī)械性能。它既有較高的強(qiáng)度，又有一定的塑性和良好的沖擊韌性，是拉拔工藝的一種較理想的組織。3、鋼的組織轉(zhuǎn)變鋼在加熱后的軋制過程中是處于奧氏體狀態(tài)。軋后的冷卻過程中，奧氏體將發(fā)生分解轉(zhuǎn)變。奧氏體不同的分解溫度（即不同的冷卻速度）則可能得到不同的組織狀態(tài)?？刂评鋮s的實(shí)質(zhì)就是控制奧氏體的分解溫度。對于線材產(chǎn)品，絕大多數(shù)是要求得到具有良好拉拔性能的索氏體組織。而獲得這種組織的傳統(tǒng)方法第十四頁，共八十頁。是對線材重新進(jìn)行鉛浴淬火處理。這就給后道再加工工序帶來困難，使生產(chǎn)成本增加，工人勞動(dòng)強(qiáng)度增大。采用控制冷卻新工藝，不但能夠避免熱軋后自然冷卻的一系列不良影響，而且還能收到近似鉛浴淬火的效果，因而能夠取代鉛浴淬火。第二節(jié)線材控制冷卻的工藝要求線材軋后冷卻的目的主要是得到產(chǎn)品所要求的組織與性能，使其性能均勻和減少二次氧化鐵皮的生成量，為了減少二次氧化鐵皮量，要求加大冷卻速度。要得到所要求的組織和性能，則需根據(jù)不同品種，控制冷卻工藝參數(shù)。一般線材軋后控制冷卻過程可分為三個(gè)階段，第一階段的主要目的是為相變作組織準(zhǔn)備及減少二次氧化鐵皮生成量。一般采用快速冷卻，冷卻到相變前溫度第十五頁，共八十頁。，此溫度稱為吐絲溫度；第二階段為相變過程，主要控制冷卻速度；第三階段相變結(jié)束，除有時(shí)考慮到固溶元素的析出采用慢冷外，一般采用空冷。按照控制冷卻的原理與工藝要求，線材控制冷卻的基本方法是：首先讓軋制后的線材在導(dǎo)管（或水箱）內(nèi)用高壓水快速冷卻，再由吐絲機(jī)把線材吐成環(huán)狀，以散卷形式分布到運(yùn)輸輥道（鏈）上，使其按要求的冷卻速度均勻風(fēng)冷，最后以較快的冷卻速度冷卻到可集卷的溫度進(jìn)行集卷、運(yùn)輸和打捆等。因此，工藝上對線材控制冷卻提出的基本要求是能夠嚴(yán)格控制軋件冷卻過程中各階段的冷卻速度和相變溫度，使線材既能保證性能要求，又能盡量地減少氧化損耗。各鋼種的成分第十六頁，共八十頁。不同，它們的轉(zhuǎn)變溫度、轉(zhuǎn)變時(shí)間和組織特征各不相同。即使同一鋼種只要最終用途不同，所要求的組織和性能也不盡相同。因此，對它們的工藝要求取決于鋼種、成分和最終用途。一般用途低碳鋼絲和碳素焊條鋼盤條一般用于拉拔加工。因此，要求有低的強(qiáng)度及較好的延伸性能。低碳鋼線材硬化原因有兩個(gè)，即鐵素體晶粒小及鐵素體中的碳過飽和。鐵素體的形成是形核長大的過程，形核主要是在奧氏體晶界上。因此奧氏體晶粒大小直接影響鐵素體晶粒大小，同時(shí)其他殘余元素及第二相質(zhì)點(diǎn)也影響鐵素體晶粒形成。為了得到比較大的鐵素體晶粒，就需要第十七頁，共八十頁。有較高的吐絲溫度以及緩慢的冷卻速度，先得到較大的奧氏體晶粒，同時(shí)要求鋼中雜質(zhì)含量少。鐵素體中過飽和的碳，可以以兩種形式存在：一種是固溶在鐵素體中起到固溶強(qiáng)化作用；另一種是從鐵素體中析出起沉淀強(qiáng)化作用，兩者都對鋼的強(qiáng)化起作用。但對于低碳鋼來說，沉淀強(qiáng)化對硬化的影響較小，因此必須使溶于鐵素體中的過飽和碳沉淀出來。這個(gè)要求可以通過整個(gè)冷卻過程的緩慢冷卻得到實(shí)現(xiàn)。所以對這兩類鋼的工藝要求是高溫吐絲，緩慢冷卻，以便先共析鐵素體充分析出，并有利于碳的脫溶。這樣處理的線材組織為粗大的鐵素體晶粒，接近單一的鐵素體組織。它具有強(qiáng)度低、塑性高，延性大的特點(diǎn)，便于拉拔加工。

第十八頁，共八十頁。第三章控制冷卻工藝方法自60年代世界第一條線材控制冷卻線問世以來，各種新的線材控冷方法和工藝不斷出現(xiàn)。迄今為止，世界上已經(jīng)投入應(yīng)用的各種線材控冷工藝裝置至少有十多種，充分體現(xiàn)了世界各國20多年來為改善線材產(chǎn)品性能而作出的巨大努力及高速軋機(jī)線材生產(chǎn)中控冷工藝的演變和發(fā)展。從各種工藝的布置和設(shè)備特點(diǎn)來看，不外乎兩種類型；一類是采用水冷加運(yùn)輸機(jī)散卷風(fēng)冷（或空冷），這種類型中較典型的工藝有美國的斯太爾摩冷卻工藝、英國的阿希洛冷卻工藝、德國的施羅曼冷卻工藝及意大利的達(dá)涅利冷卻工藝等；另一類是水冷后不用散卷風(fēng)（空）冷，而用其他介質(zhì)或用其他布圈方式冷卻。第十九頁，共八十頁。一、工藝特點(diǎn)及類型斯太爾摩控制冷卻工藝是由加拿大斯太爾柯鋼鐵公司和美國摩根公司于1964年聯(lián)合提出的，目前已成為應(yīng)用最普遍、發(fā)展最成熟、使用最為穩(wěn)妥可靠的一種控制冷卻工藝。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該冷卻線在世界上已投產(chǎn)的約208條。該工藝是將熱軋后的線材經(jīng)兩種不同冷卻介質(zhì)進(jìn)行不同冷卻速度的兩次冷卻，即一次水冷，一次風(fēng)冷。斯太爾摩控冷工藝最大的特點(diǎn)是為了適應(yīng)不同鋼種的需要。二、工藝布置斯太爾摩控制冷卻的工藝布置是：線材從精第二十頁，共八十頁。軋機(jī)組出來后，立即進(jìn)入由多段水箱組成的水冷段強(qiáng)制水冷，然后由夾送輥送入吐絲機(jī)成圈，并呈散卷狀布放在連續(xù)運(yùn)行的斯太爾摩運(yùn)輸機(jī)上，運(yùn)輸機(jī)下方設(shè)有風(fēng)機(jī)可鼓風(fēng)冷卻，最后進(jìn)入集卷筒收集。線材的水冷是在水冷噴嘴和導(dǎo)管里進(jìn)行的。每個(gè)水箱里有若干個(gè)（一般三個(gè)）水冷噴嘴和導(dǎo)管。實(shí)際生產(chǎn)中，水箱內(nèi)的冷卻水不是常開的，因?yàn)閺木垯C(jī)出來的線材速度快、溫度高、尺寸小，因而很軟。如果讓其頭部從水中通過則很容易被堵住，所以要讓線材頭部到達(dá)夾送輥后才能通水冷卻，即頭部不水冷?？紤]到走鋼時(shí)前后兩根鋼之間的間隔時(shí)間很短（一般為5~10s），第二十一頁，共八十頁。

故在尾部未通過水冷箱之前就要對該水箱斷水，即尾部不水冷，以保證下一根鋼來到之前水箱內(nèi)的水能隨線材尾部的通過而流完。為了避免水箱水流對線材頭部和尾部造成阻力，每根鋼頭尾都有一段不水冷，頭尾斷水長度的設(shè)定，主要取決于鋼種、規(guī)格及水冷段的長度。一般對于小規(guī)格線材，要等到頭部全部通過水冷箱并到達(dá)導(dǎo)向器（或夾送輥）時(shí)才通水冷卻；在尾部尚未進(jìn)入水冷箱時(shí)各水箱就要從前到后逐個(gè)斷水。對于中等規(guī)格的軟線，一般是軋件頭部到達(dá)第二個(gè)水箱時(shí)第一個(gè)水箱才開始通水，而尾部則可以經(jīng)受水冷。對于大規(guī)格線材，由于直徑大，軋制速度慢，可讓頭部通過一個(gè)水箱后就對該水箱通水，但對尾部不能水冷，以免妨礙吐絲機(jī)成圈。夾送方式按對線材的夾持部位分，有頭部夾

第二十二頁，共八十頁。送、尾部夾送和全長夾送三種。各生產(chǎn)廠可根據(jù)自己生產(chǎn)的鋼種、規(guī)格、軋制速度等實(shí)際情況，對夾送方式和夾送長度進(jìn)行合理的選擇。夾送輥的速度設(shè)定是由人工向計(jì)算機(jī)輸入夾送輥輥徑，再由計(jì)算機(jī)根據(jù)軋制速度和夾送輥超速系數(shù)算出夾送輥的速度計(jì)算值，該值即為夾送輥速度基準(zhǔn)值。夾送不同規(guī)格的軋件，其尾部夾送速度有所不同。夾送小規(guī)格軋件對尾部降速夾送，這是為了克服小規(guī)格尾部出精軋機(jī)所發(fā)生的升速現(xiàn)象，以保證吐絲平穩(wěn)。夾送大規(guī)格軋件，對尾部升速夾送，以推動(dòng)線材尾部順利成圈。為了防止夾送輥咬鋼時(shí)引起的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)速降，夾送輥在線材頭部咬入之前處于張開狀態(tài)，頭部一旦通過，夾送輥立刻閉合咬鋼，閉合后夾送輥在速度上與精軋第二十三頁，共八十頁。機(jī)出口速度保持同步，但由于夾送輥的超速系數(shù)作用，故在精軋機(jī)與夾送輥之間存在一微小張力，此張力從夾送輥咬鋼開始，到線材尾部出精軋機(jī)后消除。對夾送輥的技術(shù)要求是：（1）夾送輥輥縫設(shè)定范圍為0.2~2mm，視不同規(guī)格和鋼種進(jìn)行調(diào)整；（2）夾送輥氣缸工作壓力為0.2~0.35MPa，視不同規(guī)格和鋼種進(jìn)行調(diào)節(jié)；（3）夾送輥導(dǎo)衛(wèi)的安裝對中較為嚴(yán)格。進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)要對準(zhǔn)夾槽，推到位后再夾緊固定。出口導(dǎo)衛(wèi)與夾送輥輥面保持微間隙并夾緊固定。吐絲機(jī)又叫成圈器。水冷后的線材經(jīng)吐絲機(jī)形成一定直徑的線圈布放在斯太爾摩運(yùn)輸機(jī)上風(fēng)冷。第二十四頁，共八十頁。三、斯太爾摩控制冷卻法的效果及其優(yōu)缺點(diǎn)斯太爾摩工藝的三種控制冷卻型式基本可以適應(yīng)所有大規(guī)模生產(chǎn)的鋼種?？刂评鋮s工藝可以收到控制金屬組織、改善使用性能和減少氧化鐵皮的綜合效果。標(biāo)準(zhǔn)型斯太爾摩工藝在生產(chǎn)高碳鋼線材中得到廣泛應(yīng)用，它可以使熱軋線材得到類似鉛浴淬火的組織，抗拉強(qiáng)度低于鉛浴淬火的，但比空冷的高。斯太爾摩法分標(biāo)準(zhǔn)型、緩慢冷卻型(慢冷型)及延遲冷卻型等3種型式:(1)標(biāo)準(zhǔn)型斯太爾摩法。這種冷卻工藝方法是：線材出精軋機(jī)后首先在導(dǎo)線管內(nèi)通水快速冷卻，根據(jù)鋼種和用途的不同，冷卻到750～850℃，然后經(jīng)成圈器散布在運(yùn)輸機(jī)上，在運(yùn)輸過程中，再由下方吹風(fēng)冷卻。用改變運(yùn)輸速度(即改變線圈的重疊密度)和改變風(fēng)量第二十五頁，共八十頁。來控制冷卻速度。此法適用于高碳鋼盤條，運(yùn)輸速度為0．25～1．3m／s，冷卻速度為4～10℃／s。(2)慢冷型斯太爾摩法。它與標(biāo)準(zhǔn)型的區(qū)別是在運(yùn)輸機(jī)的前部加了可移動(dòng)式的爐罩，運(yùn)輸?shù)乃俣纫部烧{(diào)得更慢。因?yàn)橛脽旒訜岷吐龠\(yùn)行，可使冷卻速度非常慢。其運(yùn)輸速度為0．05～1．3m／s，冷卻速度為0．25～10℃／s。它適用于低碳鋼及低合金鋼的盤條。慢冷型需要燃燒設(shè)備，設(shè)備投資大，能耗高，所以沒有得到發(fā)展。(3)延遲冷卻型斯太爾摩法。它是在運(yùn)輸機(jī)上裝有保溫罩，以實(shí)現(xiàn)延遲冷卻。它比慢冷型經(jīng)濟(jì)便宜，并且完全可以達(dá)到慢冷型的效果。如將保溫罩移開，即變成標(biāo)準(zhǔn)型，適應(yīng)性廣，工藝靈活，故20世紀(jì)70年代以后所建者均為延遲型的。第二十六頁，共八十頁。三種型式斯太爾摩工藝處理后的線材的力學(xué)性能如下：（1）冷卻速度可以人為控制，這就容易保證線材的質(zhì)量；（2）與其他各種控制冷卻工藝相比，斯太爾摩工藝較為穩(wěn)妥可靠，三種類型的控制冷卻方法適用的生產(chǎn)范圍很大，基本上能滿足當(dāng)前現(xiàn)代化線材生產(chǎn)的需要；（3）設(shè)備不需要深的地基。斯太爾摩冷卻工藝的缺點(diǎn)是：（4）投資費(fèi)用較高，占地面積較大，（5）風(fēng)冷區(qū)線材降溫主要依靠風(fēng)冷。因此，線材的質(zhì)量受氣溫和濕度的影響大；（6）由于主要依靠風(fēng)機(jī)降溫，線材二次氧化較嚴(yán)重。第二十七頁，共八十頁。四、控制冷卻工藝參數(shù)的設(shè)定與控制線材控制冷卻需要控制的工藝參數(shù)主要是終軋溫度、吐絲溫度、相變區(qū)冷卻速度以及集卷溫度。這些參數(shù)是決定線材產(chǎn)品最終質(zhì)量的關(guān)鍵，它們的改變會(huì)使產(chǎn)品性能產(chǎn)生很大的變化。因此，正確設(shè)定和控制冷卻工藝參數(shù)，是整個(gè)線材生產(chǎn)工藝控制中一項(xiàng)極其重要的工作。隨著控冷技術(shù)的深入研究，人們認(rèn)識(shí)到終軋溫度對線材最終組織形貌和性能的影響以及氧化脫碳的控制是個(gè)不可忽視的因素。最新的高速線材軋機(jī)在精軋機(jī)組前或機(jī)架間設(shè)有水冷裝置，以根據(jù)需要控制終軋溫度。在控制軋制中，終軋溫度是決定奧氏體晶粒度的主要參數(shù)之一，它通過對奧氏體晶粒度的影響而影響到相變過程中的組織轉(zhuǎn)變和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的形貌。因此，在其他軋制條件不變的情況下，通過控制終軋溫度來控制奧氏體晶粒度有一定的意義。第二十八頁，共八十頁。終軋溫度對奧氏體晶粒度的影響規(guī)律是：終軋溫度高，晶粒粗大；終軋溫度低，晶粒細(xì)小。所以可根據(jù)鋼種、軋機(jī)設(shè)備能力和產(chǎn)品的性能要求來選擇適合的終軋溫度。一般對強(qiáng)度、韌性要求較嚴(yán)格的高碳鋼、低合金高強(qiáng)度鋼以及中碳冷鐓鋼之類的線材，由于它們的使用性能和再加工性能的需要，希望轉(zhuǎn)變組織晶粒細(xì)小、脫碳層薄。吐絲溫度是控制相變開始溫度的關(guān)鍵參數(shù)。對于常見的各種線材，不可能存在合乎人們要求的、使產(chǎn)品具有最佳力學(xué)性能和冶金性能的唯一吐絲溫度。從理論講，高碳鋼的線材直徑越大吐絲溫度應(yīng)越高，但現(xiàn)場實(shí)踐表明，線材尺寸的作用與吐第二十九頁，共八十頁。絲溫度的作用相比，可忽略不計(jì)。因此，生產(chǎn)中在其他參數(shù)不變的前提下，碳鋼可以通過改變吐絲溫度得到不同的抗拉強(qiáng)度。然而，要想提高拉拔極限，就必須保證線材性能盡可能的均勻。對此除了要求鋼質(zhì)本身均勻之外，吐絲溫度穩(wěn)定是線材性能均勻的重要保證之一。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，也決定著線材的最終組織形態(tài)，所以整個(gè)控冷工藝的核心問題就是如何控制相變區(qū)冷卻速度。對具有散卷風(fēng)冷運(yùn)輸和這一類型的冷卻工藝來說，冷卻速度的控制取決于運(yùn)輸機(jī)的速度、風(fēng)機(jī)狀態(tài)和風(fēng)量大小以及保溫罩蓋的開閉。

第三十頁，共八十頁。運(yùn)輸機(jī)速度是改變線圈在運(yùn)輸機(jī)上布放密度的一種工藝控制參數(shù)。通過改變運(yùn)輸機(jī)速度來改變線圈布放密度，從而控制線材的冷卻速度，這是散卷冷卻運(yùn)輸機(jī)的主要功能。一般說來，在軋制速度、吐絲溫度以及冷卻條件相同的情況下，運(yùn)輸機(jī)的速度越快，線圈布放得越稀，散熱速度越快，因而冷卻速度越快。但這種關(guān)系并非對全部速度范圍都成立，當(dāng)運(yùn)輸機(jī)的速度快到一定值時(shí)，冷卻速度達(dá)到最大，即使再增大運(yùn)輸機(jī)速度，冷卻速度也不再增加。這是因?yàn)檫\(yùn)輸機(jī)速度加快，增加了線圈間距，使線圈之間的相互熱影響不斷減小，直至消失，此時(shí)運(yùn)輸機(jī)速度增加，不能提高冷卻效果。相反，運(yùn)第三十一頁，共八十頁。輸機(jī)速度加快縮短了盤卷的風(fēng)冷時(shí)間，反而會(huì)降低冷卻效果。運(yùn)輸機(jī)速度的確定除了與鋼種、規(guī)格和性能要求有關(guān)之外，還與軋制速度有關(guān)。因?yàn)樵谶\(yùn)輸機(jī)速度不變的情況下，軋制速度的變化使線圈間距有所改變，從而引起冷卻速度變化，所以要求軋制速度保持相對穩(wěn)定。根據(jù)冷卻速度要求和冷卻性質(zhì)，標(biāo)準(zhǔn)型冷卻的運(yùn)輸速度隨線材規(guī)格的增大而減慢，而延遲型冷卻的運(yùn)輸速度則隨規(guī)格的增加而加快。對于可實(shí)現(xiàn)多段速度單獨(dú)控制的輥式運(yùn)輸機(jī)，要求各段速度有一微量變化，以改變線圈之間的接觸點(diǎn)。無臺(tái)階的多段速度控制運(yùn)輸機(jī)的各段速度設(shè)定有個(gè)原則，即后段速度必須大于或等于前段速度，第三十二頁，共八十頁。否則易造成線圈相互穿插而亂線。散卷運(yùn)輸機(jī)下方一般有多臺(tái)可分檔控制風(fēng)量的冷卻風(fēng)機(jī)，根據(jù)冷卻的需要能進(jìn)行多種狀態(tài)的組合操作。總體上說，根據(jù)各種冷卻工藝的設(shè)備特性，正確地選擇各個(gè)工藝參數(shù)，應(yīng)能得到所要求的冷卻速度。第四章產(chǎn)品缺陷及質(zhì)量控制企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的最終目的是求得最佳社會(huì)效益，企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)不僅是為了本企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且更主要的是為用戶服務(wù)，使用戶滿意。用戶都希望得到品種、規(guī)格對路、質(zhì)量優(yōu)良、價(jià)格便宜、服務(wù)周到的產(chǎn)品，其中除產(chǎn)品外形規(guī)格尺寸必須對路之外，內(nèi)在質(zhì)量是用戶最關(guān)心的。第三十三頁，共八十頁。第一節(jié)線材使用的質(zhì)量要求隨著工業(yè)的發(fā)展，線材的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，對線材品種質(zhì)量的要求越來越嚴(yán)格，也越來越專門化。這促進(jìn)了線材軋機(jī)的發(fā)展。線材產(chǎn)品不論是規(guī)格還是鋼種都越來越多。線材產(chǎn)品的直徑通常為φ5~φ13mm，由于制造標(biāo)準(zhǔn)件的需要，許多冷拉坯料直接使用盤條，盤條比直條拉拔頭少，連續(xù)性強(qiáng)，拉拔效率高。因此，盤條直徑在不斷擴(kuò)大，國外一些軋機(jī)已生產(chǎn)直徑為φ36mm的盤條，甚至生產(chǎn)直徑大到φ60mm的盤條，這些大直徑盤條有的在小型軋機(jī)上生產(chǎn)，有的在線材軋機(jī)上生產(chǎn)，所以有些標(biāo)準(zhǔn)將線材的直徑范圍規(guī)定得很大。我國已把線材軋機(jī)產(chǎn)品的最大直徑由φ13mm擴(kuò)大到了φ25mm。常見的線材產(chǎn)品規(guī)格范圍只有φ5~φ13mm。第三十四頁，共八十頁。常見的盤條多為圓斷面，異形斷面（如方、橢圓、六角、半圓等）盤條生產(chǎn)量較少，盤條標(biāo)準(zhǔn)通常也只規(guī)定圓形材的技術(shù)條件。線材軋機(jī)也生產(chǎn)盤狀交貨的螺紋鋼，其尺寸、性能要求也都按螺紋鋼的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。線材的鋼種非常廣泛，有碳素結(jié)構(gòu)鋼，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、碳素工具鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼，合金工具鋼、不銹鋼、電熱合金鋼等，凡是需要加工成絲的鋼種大都經(jīng)過熱軋線材軋機(jī)生產(chǎn)成盤條再拉拔成絲。因?yàn)殇摲N、鋼號(hào)繁多，在線材生產(chǎn)中通常將線材分成以下四大類：（1）軟線，系指普通低碳鋼熱軋圓盤條，現(xiàn)用的牌號(hào)主要是碳素結(jié)構(gòu)鋼標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的Q195、Q215、Q235和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中所規(guī)定的10、第三十五頁，共八十頁。15、20號(hào)鋼等；（2）硬線，系指優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼類的盤條，如制繩鋼絲用盤條，針織布鋼絲用盤條，輪胎鋼絲、琴鋼絲等專用盤條，硬線一般碳含量偏高，泛指45號(hào)以上的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼等；（3）焊線，系指焊條用盤條，包括碳素焊條鋼和合金焊條鋼的盤條；（4）合金鋼線材，系指各種合金鋼和合金含量高的專用鋼盤條。如軸承鋼盤條、合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、合金工具鋼盤條等。低合金鋼線材一般劃歸為硬線，如有特殊性能也可劃入合金鋼類。線材按用途分為兩類，一類是直接使用的，多用作建筑鋼筋；一類是深加工后使用的，用來拉絲成為金屬制品或冷鐓制成螺釘、螺母等。

第三十六頁，共八十頁。對線材質(zhì)量要求更多的是必需滿足后部工序的使用性能。一般線材交貨技術(shù)條件規(guī)定的質(zhì)量內(nèi)容有：外形及尺寸精度；表面質(zhì)量及氧化鐵皮；截面質(zhì)量及金相組織；截面是指垂直于線材中心線的斷面；化學(xué)成分及力學(xué)性能（包括深加工的工藝性能）；盤重；包裝及標(biāo)志。線材用途不同其質(zhì)量要求也各有側(cè)重，如冷鐓材除對力學(xué)性能有嚴(yán)格要求外，最主要的是要求冷鐓不開裂，而要想保證不開裂就要嚴(yán)格控制夾雜及表面裂紋、折疊、劃傷等會(huì)造成開裂的缺陷。焊條鋼盤條的質(zhì)量要求最主要的是對化學(xué)成分及偏析要嚴(yán)格控制。一、精度第三十七頁，共八十頁。提高線材產(chǎn)品精度無疑會(huì)給各種使用部門帶來好處。高精度線材作鋼筋使用可以減少鋼筋允許受力的離散差值從而節(jié)約鋼材。高精度線材用于拉拔加工可以提高金屬的拉拔性能，減少拉拔中的不均勻變形和由不均勻變形引起的模壓差，從而減少斷絲、改善鋼絲表面質(zhì)量。高速線材軋機(jī)產(chǎn)品的直徑偏差達(dá)到±0.15mm毫無困難，甚至可以精確到±0.10mm、±0.05mm，但是對熱軋產(chǎn)品要求極高的精度是十分不經(jīng)濟(jì)的。極少量的高精度產(chǎn)品只能在軋機(jī)最良好的狀態(tài)下生產(chǎn)，保證高精度需要常換槽孔。二、表面線材表面要求光潔和不得有妨礙使用的缺陷第三十八頁，共八十頁。，即不得有耳子、裂紋、折疊、結(jié)疤、夾層等缺陷，允許有局部的壓痕、凸塊、凹坑，劃傷和不嚴(yán)重的麻面。線材無論是直接用于建筑還是深加工成各類制品，其耳子、裂紋、折疊、結(jié)疤、夾層等直接影響使用性能的缺陷都是絕對不允許有的。至于影響表面光潔的一些缺陷可根據(jù)使用要求予以控制，直接用作鋼筋的線材表面光潔程度影響不大。用于冷鐓的線材對劃傷比較敏感，凸塊則影響拉拔。線材的表面氧化鐵皮愈少愈好，這不僅可以提高金屬收得率而且可以縮短酸洗時(shí)間，減少酸耗，甚至可以用機(jī)械除鱗取代酸洗，根除環(huán)境污染，從易于去除和抗銹蝕性好的要求出發(fā)希望氧化鐵皮的成分以FeO為主。要求氧化鐵皮的總量第三十九頁，共八十頁。＜10Kg/t，國外一般可達(dá)＜8Kg/t。控制高價(jià)氧化鐵（Fe2O3、Fe3O4）的生成要嚴(yán)格控制終軋溫度、吐絲溫度和線材在350℃以上溫度停留的時(shí)間。三、截面質(zhì)量及金相組織通常標(biāo)準(zhǔn)中沒有截面質(zhì)量之稱。但將縮孔、中心疏松、夾雜等缺陷完全歸并于表面缺陷也并不十分科學(xué)，這類缺陷不進(jìn)行截面檢查有時(shí)很難發(fā)現(xiàn)。有些缺陷如脫碳、過熱等不借助金相顯微鏡也不能定量準(zhǔn)確的判定。而這類缺陷在評價(jià)線材質(zhì)量中占重要地位。含碳量在0.3%以上的線材，應(yīng)嚴(yán)格控制其表面脫碳層的深度，脫碳的表面層形成犬牙狀鐵素第四十頁，共八十頁。體嵌入基體中，將嚴(yán)重影響線材的抗拉強(qiáng)度，尤其影響其疲勞強(qiáng)度。用于冷拉的線材由于內(nèi)外組織差異還會(huì)增加變形抗力。所以重要的直接用作冷拉材和高強(qiáng)螺栓、冷鐓的線材都要嚴(yán)格控制脫碳層的深度。縮孔、夾雜、分層、過燒等都是不允許存在的缺陷。過燒有可能是鋼坯帶來的，鋼的加熱溫度過高（接近熔點(diǎn)），氧進(jìn)入金屬內(nèi)部，氧化并部分地熔融金屬的晶粒界和其間的雜質(zhì)，使晶粒之間的結(jié)合削弱，金屬力學(xué)性能很差，局部過燒在加工時(shí)會(huì)造成金屬部分脫落或出現(xiàn)嚴(yán)重龜裂。過熱是加熱溫度高或高溫停留時(shí)間長、晶粒長得過大、晶粒結(jié)合減弱的一種現(xiàn)象，當(dāng)加熱不第四十一頁，共八十頁。當(dāng)時(shí)可能出現(xiàn)，過熱鋼軋制時(shí)出現(xiàn)裂痕和龜裂。過熱雖較過燒程度輕并可經(jīng)熱處理予以消除，但都是線材所不允許有的缺陷。為了保證線材的力學(xué)性能特別是工藝性能必須對線材的金相組織予以控制。因?yàn)榻饘俨牧系幕瘜W(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)和金相組織與線材的性能存在著對應(yīng)關(guān)系。只強(qiáng)調(diào)化學(xué)成分與性能不了解材料的金屬結(jié)構(gòu)、組織狀態(tài)就不能全面地正確地評價(jià)材料。有些缺陷如非金屬夾雜的成分、分布、形態(tài)非借助于顯微組織不能觀察，所以許多重要用途的線材提出金相檢查內(nèi)容和判定的技術(shù)條件。線材的金相檢查項(xiàng)目通常包括非金屬夾雜、晶粒度及顯微組織。第四十二頁，共八十頁。鋼中存在的非金屬夾雜對拉絲的斷頭率、斷面收縮率乃至拉拔速度都有影響，特別是在加工中不變形的非金屬夾雜對拉絲影響更大。當(dāng)拉細(xì)絲時(shí)在細(xì)小的斷面上非金屬夾雜就是一個(gè)斷裂源，拔的愈細(xì)影響愈大、愈容易斷裂。線材的顯微組織對力學(xué)性能、工藝性能影響最大。硬線盤條、合金鋼盤條不允許出現(xiàn)淬火組織（馬氏體、屈氏體和馬氏體區(qū)）。中、低碳鋼盤條不允許出現(xiàn)魏氏組織。錳鋼中如含有較多的奧氏體組織對拉拔也非常不利。對含碳量較高的鋼來說，其游離鐵素體不得大于1.5%，可分辨珠光體量不得大于20%，要求細(xì)片層珠光體即索氏體，這種組織有利于拉拔，可以省掉預(yù)處理工序。第四十三頁，共八十頁。

四、化學(xué)成分及力學(xué)性能化學(xué)成分是線材質(zhì)量控制的主要內(nèi)容之一?；瘜W(xué)成分、表面缺陷、偏析、鋼的潔凈度是線材生產(chǎn)判斷煉鋼工序、連鑄或開坯工序產(chǎn)品質(zhì)量的四項(xiàng)內(nèi)容。其中對化學(xué)成分要求最為嚴(yán)格，它是判定鋼材質(zhì)量的主要依據(jù)。為了保證線材質(zhì)量均勻，性能一致，其碳含量波動(dòng)范圍應(yīng)盡可能小，不僅要求同一澆注批號(hào)的碳含量波動(dòng)小，而且要求同一鋼號(hào)的碳含量都相同，以保證同一鋼號(hào)的線材質(zhì)量穩(wěn)定。另外要限定偏析值保證線材成分及性能均勻。對碳鋼線材而言，含碳量每增加0.1%則抗拉強(qiáng)度就相應(yīng)增加78.4MPa，而延伸率降4%。所以通常要求同批線材碳含量波動(dòng)不超過0.02%。對碳的要求如此，對其他Si、M、P、S等元素，凡是影響鋼材性能的都應(yīng)嚴(yán)格控制，特別是第四十四頁，共八十頁。對有害元素的控制更應(yīng)百倍注意。各種元素的偏析也是控制的重要內(nèi)容，局部的元素集中往往產(chǎn)生惡果，且不談P、S等危害大的元素集中，就是碳偏析也要求嚴(yán)格控制。如制繩鋼絲用盤條碳含量的中心偏析可使中部出現(xiàn)滲碳體塊，拉絲時(shí)會(huì)產(chǎn)生中心斷裂。偏析是由上工序帶來的，要想保證線材的偏析度必須對鋼坯的偏析作出明確的驗(yàn)收規(guī)定。各類優(yōu)質(zhì)鋼、合金鋼對成分要求更為嚴(yán)格，化學(xué)成分不符合要求絕對不能保證合金鋼性能。所以有些特殊鋼規(guī)定必須真空精煉或電渣重熔提純，以確保鋼的潔凈。力學(xué)性能包括工藝性能，是線材使用的最直接的質(zhì)量指標(biāo)。力學(xué)性能通常包括屈服點(diǎn)、抗拉第四十五頁，共八十頁。強(qiáng)度、伸長率及面縮率，有些鋼材要求沖擊韌性、低溫、高溫性能等。工藝性能主要指拉拔性能，即一次可達(dá)減面率或頂鍛開裂敏感性等。對性能的要求著重于均勻性，同鋼號(hào)、同批或同盤的性能差越小越好。有些廠規(guī)定每盤同一圈等距離6點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度差不得超過±20MPa，同條差不得超過±30MPa，同批差不得超過90MPa。五、盤重增加盤重對熱軋線材生產(chǎn)與線材深加工冷拔都有好處，盤重大可以提高熱軋生產(chǎn)的作業(yè)率與成材率。同樣盤重大也可以減少冷拔生產(chǎn)的停機(jī)間歇時(shí)間及接頭工作，特別是對于高速連續(xù)冷拉作業(yè)尤為突出。所以大盤重同樣可以提高冷拔工序的效率。

第四十六頁，共八十頁。六、包裝及標(biāo)志盤條包裝是盤條質(zhì)量的一項(xiàng)重要內(nèi)容，許多老式軋機(jī)生產(chǎn)的盤條包裝松散，經(jīng)不起中途倒運(yùn)，散亂的盤條比條形鋼材更難重新整理，遇此情況常常不得不剪斷。這不但降低了盤條質(zhì)量，而且嚴(yán)重影響運(yùn)輸效率。為此有的用戶不但損失金屬達(dá)3%，還要增加大量運(yùn)輸整理費(fèi)用，更甚者往往使鋼種、鋼號(hào)全混。所以包裝要求牢固但不要太緊，太緊往往又會(huì)卡傷盤條，或使盤卷失掉應(yīng)有的彈性，在吊裝時(shí)造成包裝帶的斷裂。盤卷的標(biāo)志應(yīng)清楚，經(jīng)得起風(fēng)吹、日曬、雨淋和長時(shí)間放置。標(biāo)志的內(nèi)容應(yīng)包括：鋼號(hào)、規(guī)格、重量、生產(chǎn)批號(hào)、生產(chǎn)廠家等內(nèi)容。第四十七頁，共八十頁。第二節(jié)熱軋盤條質(zhì)量控制高速線材軋機(jī)生產(chǎn)的熱軋盤條的質(zhì)量，通常包含兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是盤條的尺寸外形，即尺寸精度及外表形貌；二是盤條的內(nèi)部質(zhì)量，即化學(xué)成分、微觀結(jié)構(gòu)和各種性能。前者主要由盤條軋制技術(shù)控制，后者則除去軋制技術(shù)之外，還嚴(yán)重地受上游工序的影響。過去的老式線材軋機(jī)，對產(chǎn)品的尺寸外形注意得較多。現(xiàn)代高速線材軋機(jī)則不然，除尺寸外形質(zhì)量大大優(yōu)于老式軋機(jī)產(chǎn)品之外，鋼材的化學(xué)成分、微觀組織結(jié)構(gòu)及各種性能，均可在一定程度內(nèi)按用戶要求予以控制。任何質(zhì)量控制都靠嚴(yán)格的完整的質(zhì)量保證體第四十八頁，共八十頁。系，靠工廠工序的保證能力，靠質(zhì)量控制系統(tǒng)的科學(xué)、準(zhǔn)確、及時(shí)的測量、分析和反饋。高速線材軋機(jī)是高度自動(dòng)化的現(xiàn)代軋鋼設(shè)備，其質(zhì)量控制概念也必須著眼于全系統(tǒng)的各個(gè)質(zhì)量環(huán)節(jié)。為了準(zhǔn)確的判斷和控制缺陷，首先要把缺陷產(chǎn)生原因分析清楚，并設(shè)法將它控制消滅在最初工序。缺陷的清理或鋼材的判廢越早，損失越少。一、外形尺寸高速線材軋機(jī)精軋機(jī)組的精度很高，軋輥質(zhì)量很好，當(dāng)速度控制系統(tǒng)靈敏，孔型——軋制制度合理，并且調(diào)整技術(shù)熟練時(shí)，它生產(chǎn)的盤條精度可以大大超過老式軋機(jī)的盤條精度。較高的尺寸精度是節(jié)約鋼材的最有效的方法第四十九頁，共八十頁。之一，用高級鋼種盤條作為深加工原料，其尺寸精度尤為重要。如按公稱尺寸計(jì)算，設(shè)計(jì)拉絲工藝第一道變形量，若按過去標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定允許的直徑正偏差極限交貨，則第一道變形量得超過設(shè)計(jì)值1/3以上，對高碳鋼來說，這將達(dá)到其斷裂極限值。對制造非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)件來說，將會(huì)給冷鐓工序造成嚴(yán)重困難，產(chǎn)生大量廢品并損壞模具。按過去標(biāo)準(zhǔn)允許的負(fù)偏差極限值軋制，同樣也會(huì)給這些用戶帶來問題。軋制工序是控制尺寸精度的主要環(huán)節(jié)。而影響精度的主要因素有溫度、張力、孔型設(shè)計(jì)、軋輥及工藝裝備的加工精度，孔槽及導(dǎo)衛(wèi)的磨損、導(dǎo)衛(wèi)安裝和軋機(jī)調(diào)整及軋機(jī)的機(jī)座剛度、調(diào)整精度、軋輥軸承的可靠性和電傳控制水平和精度等。第五十頁，共八十頁。軋件的溫度變化將影響變形抗力和寬展，從而造成軋件尺寸的波動(dòng)。軋件溫度變化與軋機(jī)工藝設(shè)計(jì)、平面布置和控冷設(shè)備有關(guān)。高速線材軋機(jī)不像橫列式軋機(jī)有數(shù)量眾多的長活套，這些活套溫降嚴(yán)重，是造成橫列式線材軋機(jī)軋件出現(xiàn)頭尾溫度差的主要原因。高速線材軋機(jī)為了實(shí)現(xiàn)無張力軋制，設(shè)置于一些調(diào)節(jié)活套，這些活套不大不構(gòu)成溫度降。因此高速線材軋機(jī)軋件的溫度變化主要是操作因素造成的，如加熱不均，控冷變化，軋件的停頓等，所以高速線材軋機(jī)必須嚴(yán)格控制軋制溫度，使同條、同批軋制溫度盡可能一致。張力在熱軋線材生產(chǎn)中是影響軋件尺寸精度的最主要因素。但在細(xì)小軋件的高速連軋中張力第五十一頁，共八十頁。又是不可避免的。粗軋中由于軋機(jī)間距不大也不可能堆起活套，實(shí)現(xiàn)無張力軋制。在軋制線材中盡可能實(shí)現(xiàn)微張力或無張力軋制是連續(xù)式線材軋制的宗旨。粗軋軋件尺寸的波動(dòng)到成品一般只能消除4/5，精軋機(jī)的消差能力也只有50%，所以控制張力在全軋線的每一個(gè)環(huán)節(jié)都不容忽略。孔型設(shè)計(jì)與軋件精度也有密切關(guān)系，一般講橢圓—立橢孔型系消差作用比較顯著；小輥徑可以減少寬展量，其消差作用比大輥徑好；在精軋機(jī)組、中軋機(jī)組不采用大延伸可增加孔型系統(tǒng)的適應(yīng)性從而增大消差作用。孔型設(shè)計(jì)中應(yīng)特別注意軋件尺寸變化后的孔型適應(yīng)性，即變形的穩(wěn)定性、不扭轉(zhuǎn)不倒鋼不改變變形方位。第五十二頁，共八十頁。軋輥加工及工藝裝備的精度是實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)的基本條件，也是保證軋件精度的基礎(chǔ)條件。高速線材軋機(jī)的工裝精度應(yīng)保證軋件尺寸波動(dòng)在0.05mm之內(nèi)。安裝導(dǎo)衛(wèi)，調(diào)整設(shè)定孔槽都應(yīng)該使用樣棒。軋機(jī)剛度的重要性曾一度被一些人過分地強(qiáng)調(diào)。其實(shí)在線材生產(chǎn)中由于軋制壓力不大，軋機(jī)的總變形量不大，機(jī)架及輥系的彈性變形量在總變形量中并不占重要成分。就提高線材精度而言，提高機(jī)件加工精度，減少軋制力傳遞系統(tǒng)的間隙數(shù)量和縮小間隙比增加牌坊剛度、比縮短一點(diǎn)應(yīng)力線更實(shí)惠更有效。調(diào)整精確，不松動(dòng)，運(yùn)行穩(wěn)定對保證機(jī)座使用性能是非常重要的。所以要控制軋件精度必須對這些主要設(shè)備注意維護(hù)、檢測和改進(jìn)。

第五十三頁，共八十頁。在高速線材軋機(jī)生產(chǎn)中，另一個(gè)影響軋件精度的重要因素是自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制。高速線材軋機(jī)的高速連續(xù)化生產(chǎn)要求合理控制工藝參數(shù)，而控制參數(shù)的許多環(huán)節(jié)不是靠人工干預(yù)，而是靠智能儀表的檢測和調(diào)整。因此儀表的失準(zhǔn)、調(diào)整的失靈失誤都不能保證生產(chǎn)工藝按要求進(jìn)行。如溫度的顯示、水量、水壓的顯示，軋輥轉(zhuǎn)速的顯示等無一不直接影響控制程序，又無一不影響軋制中的軋件溫度、張力設(shè)定等。錯(cuò)誤的顯示可直接導(dǎo)致錯(cuò)誤的程序發(fā)生。所以首先要注意一次儀表的準(zhǔn)確可靠，其次是控制執(zhí)行的準(zhǔn)確性，即控制質(zhì)量（包括傳動(dòng)質(zhì)量等）。凡是能造成軋機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)誤差或波動(dòng)的，凡是能造成控軋、控溫的諸多控制環(huán)節(jié)失準(zhǔn)的因素都影響張力、溫度等，也必然都影響軋件的精度。第五十四頁，共八十頁。二、表面質(zhì)量高速軋機(jī)生產(chǎn)的線材表面缺陷與普通軋機(jī)生產(chǎn)的線材表面缺陷基本相同，表面缺陷一是原料帶來的，二是加熱軋制或精整過程造成的。表面質(zhì)量的控制首先要嚴(yán)格控制坯料質(zhì)量，嚴(yán)格檢查、正確判定、認(rèn)真清理修磨。要特別強(qiáng)調(diào)的是對坯料的隱形缺陷應(yīng)引起注意，如針孔、潛伏的皮下氣泡等，這些缺陷的檢查應(yīng)按鑄造批次進(jìn)行截面檢查，并應(yīng)對煉鋼及澆注工序有嚴(yán)格的工藝限定，凡是煉鋼及澆注未達(dá)到工序控制要求的坯料都應(yīng)嚴(yán)格檢查，不放過有潛伏缺陷的鋼坯。耳子盤條表面沿軋制方向的條狀凸起稱為耳子，主要是軋槽過充滿造成的。軋槽導(dǎo)衛(wèi)安裝第五十五頁，共八十頁。不正及放偏過鋼，均能使軋件產(chǎn)生耳子。軋制溫度的波動(dòng)或局部不均勻，影響軋件的寬展量，也可能形成耳子。此外，坯料的缺陷，如縮孔、偏析、分層及外來夾雜物，影響軋件的正常變形，因此也是形成耳子的原因。在高速線材軋機(jī)（連軋）生產(chǎn)中，最終產(chǎn)品頭尾兩端很難避免耳子的產(chǎn)生。折疊盤條表面沿軋制方向平直或彎曲的細(xì)線，在橫斷面上與表面呈小角度交角狀的缺陷多為折疊，主要是由前道次的耳子，也可能是其他縱向凸起物折倒軋入本體所造成的，方坯上的缺陷處理不當(dāng)留下的深溝，軋制時(shí)形成折疊。折疊的兩側(cè)伴有脫碳層或部分脫碳層，折縫中間常存在氧化鐵夾雜。第五十六頁，共八十頁。裂紋盤條表面沿軋制方向有平直或彎曲、折曲的細(xì)線，這種缺陷多為裂紋。有的裂紋內(nèi)有夾雜物，兩側(cè)也有脫碳現(xiàn)象。鋼坯上未消除的裂紋（無論縱向或橫向），皮下氣泡及非金屬夾雜物都會(huì)在盤條上造成裂紋缺陷。連鑄坯上的針孔如不清除，經(jīng)軋制被延伸、氧化、熔接就會(huì)造成成品的線狀發(fā)紋。針孔是鑄坯常見的重要缺陷之一，不顯露時(shí)很難檢查出來，應(yīng)特別予以注意。高碳鋼盤條或合金含量高的鋼坯加熱工藝不當(dāng)（預(yù)熱速度過快，加熱溫度過高等），以及盤條軋成后冷卻速度過快，也可能造成成品裂紋，后者還可能出現(xiàn)橫向裂紋。結(jié)疤在盤條表面與盤條本體部分結(jié)合或完全未結(jié)合的金屬片層稱為結(jié)疤。前者由成品以前第五十七頁，共八十頁。道次軋件上的凸起物軋入本體形成的，后者則是已脫離軋件的金屬碎屑軋?jiān)谲埣砻嫔闲纬傻?。漏檢錠上留有的結(jié)疤，鋼錠表面未清除干凈的翹皮、飛翅也可形成結(jié)疤。分層盤條縱向分成兩層或更多層的缺陷稱之為分層，漏檢的沸騰鋼錠上部所軋出的鋼坯生產(chǎn)的盤條，以及軋制鋼坯切頭不凈，可使盤條產(chǎn)生分層。鋼坯上的分層來自鋼錠，當(dāng)澆注鋼錠時(shí)，上部形成氣泡或大量的非金屬夾雜物聚集，軋坯時(shí)不能焊合，化學(xué)成分嚴(yán)重偏析（如硫等），軋坯時(shí)造成金屬不連續(xù)，也是造成分層的原因。夾雜盤條表面所見夾雜（這里是指肉眼可見的非金屬物質(zhì)），多為鑄鋼時(shí)耐火材料附在鋼

第五十八頁，共八十頁。錠、鋼坯表面，鋼坯入爐加熱時(shí)漏檢所致。鋼坯加熱過程中，爐頂耐火材料或其他異物被軋?jiān)诒P條表面，也可形成夾雜缺陷。凸起及壓痕凸起、壓痕主要是軋槽損壞或磨損造成的，老式軋機(jī)生產(chǎn)的盤條，有時(shí)出現(xiàn)這類缺陷，高速線材軋機(jī)的產(chǎn)品甚少遇到，主要是因?yàn)楦咚佘垯C(jī)的軋輥材質(zhì)堅(jiān)硬，磨制光潔平滑。麻點(diǎn)是軋槽磨損嚴(yán)重或吐絲溫度過高，冷卻速度過慢，盤條表面受到嚴(yán)重氧化造成的，有時(shí)盤條軋成后長期貯存在潮濕及腐蝕氣氛中，也形成麻點(diǎn)。劃痕劃痕主要是成品通過有缺陷的設(shè)備，如水冷箱，夾送輥，吐絲機(jī)，散卷輸送線，集卷器及打捆機(jī)等造成的。第五十九頁，共八十頁。縮孔盤條截面中心部位的疏松或空洞稱為縮孔，縮孔處存在非金屬夾雜，同時(shí)某些非鐵元素富集。當(dāng)模鑄鋼錠或連鑄鋼坯的鋼液冷縮時(shí)，在錠坯中心部位出現(xiàn)空洞，正確的錠模設(shè)計(jì)及鑄錠工藝操作使縮孔在鋼錠頭部形成，軋坯時(shí)將相應(yīng)鋼錠頭部這一部分切除即可。鋼坯切頭不凈，殘留的縮孔將由半成品帶入盤條。連鑄方坯按“小鋼錠理論”有時(shí)出現(xiàn)周期性的縮孔與鋼錠縮孔相仿?？s孔與內(nèi)裂（由內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的錠、坯、材中心部位的裂紋）不同，縮孔伴有嚴(yán)重的非金屬夾雜物，內(nèi)裂是由加工應(yīng)力或熱處理相變應(yīng)力造成的內(nèi)部裂紋，兩側(cè)及附近沒有夾雜物聚集。也有人將錠、坯中心部位的夾雜物聚集稱為縮孔。第六十頁，共八十頁。分層盤條截面上的分層和表面上的分層一樣，來自鋼錠澆注所產(chǎn)生的上部氣泡或非金屬夾雜物的大量聚集，以及某些元素的大量偏析。夾雜盤條截面上的夾雜和表面上的夾雜一樣，是指肉眼可見的夾雜，這樣的缺陷一般是鑄鋼時(shí)外來的非金屬物質(zhì)進(jìn)入鋼液，冷凝在鋼錠上部，或粘附在鋼錠或鑄坯某個(gè)部位造成的。三、化學(xué)成分鋼的化學(xué)成分是決定成品金相組織的基礎(chǔ)條件。它除了對加工工藝過程有影響（如連鑄操作希望鋼中Mn:S大于3:1）之外，還對盤條的各項(xiàng)性能有重要的影響。碳、錳、硅左右著鋼的強(qiáng)度，韌性等基本性能。磷、硫一般被認(rèn)為是有害第六十一頁，共八十頁。元素，其含量越低越好，往往根據(jù)磷硫含量評定鋼的級別。磷固溶于鐵素體，雖能增加強(qiáng)度，但使之脆化。硫則影響熱工工藝，其化合物破壞基體的連續(xù)性。當(dāng)連鑄時(shí)殘余元素往往造成嚴(yán)重的中心偏析，在拉絲時(shí)中心偏析會(huì)造成斷裂事故。銅、錫含量高，則在鋼坯加熱的強(qiáng)氧化氣氛中沉積于表面，影響盤條質(zhì)量。鋼中的氮可提高拔絲的加工硬化速率，更影響時(shí)效硬化，對拉絲不利。因此，應(yīng)注意控制氮含量不得高于0.008%。四、高倍低倍檢驗(yàn)需要進(jìn)行高倍低倍檢驗(yàn)的項(xiàng)目有元素偏析、表面脫碳、夾雜、晶粒及微觀組織等。第六十二頁，共八十頁。偏析在盤條的斷面上存在著元素不均勻的現(xiàn)象，稱為偏析，常見的碳、硫、磷偏析最為嚴(yán)重。偏析現(xiàn)象，主要是鋼液在冷卻凝固過程中，元素在結(jié)晶與余液中分配不一致造成的。鋼中的碳偏析和錳偏析，對高碳鋼絲來說可能是最重要的問題。不同煉鋼工藝所產(chǎn)生的偏析位置不同，連鑄鋼坯產(chǎn)生中心偏析的機(jī)理與鋼錠產(chǎn)生的相同，但連鑄坯存在偏析的位置與鋼錠不同。對于上小下大的鋼錠，上切頭去除了一次縮孔和稠密的一次偏析，由于各種原因，上切頭去掉后還有二次縮孔二次偏析區(qū)。二次縮孔及二次偏析在盤條廠很難檢查。對于上大下小的鋼錠其二次偏析較前者小。連鑄鋼坯的偏析問題，近年來已引起了更多地關(guān)注，特別是高碳鋼，更要注第六十三頁，共八十頁。意偏析這個(gè)潛在因素。連鑄鋼坯好比連在一起的小鋼錠，其偏析峰值與每個(gè)小鋼錠的上部相似。目前采用鑄造時(shí)的二次冷卻來控制柱狀晶生長，其目的是使鋼坯橫截面形成最大區(qū)域的等軸晶粒。同時(shí)在鑄流冷卻時(shí)使用了電磁攪拌，以試圖擴(kuò)散鑄造時(shí)產(chǎn)生的富碳和富硫區(qū)，但成效有限。高碳鋼連鑄坯的主要問題是碳、硫和錳的偏析峰在控制冷卻過程中與輸送機(jī)邊緣局部緩慢冷卻部位重合而產(chǎn)生的晶界自由滲碳體和偶然粗大的珠光體晶粒，不能成功地直接拉拔成鋼絲。特別是生產(chǎn)大直徑線材時(shí)，拔絲更為困難。斷裂與中心晶界兩珠光體之間存在的脆性自由滲碳體薄膜有關(guān)。而低碳鋼的滲碳體問題并不

第六十四頁，共八十頁。嚴(yán)重，因?yàn)榈吞间撛谟休^高的滲碳體偏析的情況下也不產(chǎn)生自由滲碳體。在中碳鋼內(nèi)有適度的碳和硫偏析是不成問題的，但是對于含碳量為0.7%~0.85%的鋼來說，碳和硫的偏析則是造成鋼絲斷裂的最主要原因，用經(jīng)過鉛淬火的線材拔絲尤其如此。斯太爾摩冷卻技術(shù)已經(jīng)允許在高碳鋼線材中存在少量偏析，但偏析程度大時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)情況最好的斯太爾摩控制冷卻線也還存在一些困難。對較大直徑的線材，為了減少析出二次滲碳體，增加了冷卻速度。通過使用較長的帶有調(diào)整風(fēng)量裝置的控制冷卻線，改進(jìn)不同部位的風(fēng)量（特別是運(yùn)輸機(jī)邊緣部位）和變換線材圈與圈接觸的位置，使線材得

第六十五頁，共八十頁。到了更均勻的冷卻。這不僅有消除粗大顯微組織和減少網(wǎng)狀滲碳體的作用，而且提高了每一圈和整卷盤條性能的均勻性。伴隨著折疊或裂紋而產(chǎn)生的脫碳稱為局部脫碳。在光學(xué)顯微鏡下，盤條表面顯示碳含量減少，但其程度較輕，稱為部分脫碳。與表面缺陷折疊及裂紋伴隨的脫碳區(qū)，其總長度的測量方法外國標(biāo)準(zhǔn)中均有明確而詳細(xì)的規(guī)定。非金屬夾雜非金屬夾雜指高倍顯微鏡下檢查到的非金屬夾雜物，通常用夾雜物評級圖作對比鑒定其級別。盤條中的非金屬夾雜物來源于錠、坯澆注時(shí)外界進(jìn)入脫氧脫硫反應(yīng)生成的物質(zhì)。它的存在破壞了金屬基體的連續(xù)性，金屬斷裂之前，往往先在夾雜物內(nèi)或夾雜物與基體金屬結(jié)合

第六十六頁，共八十頁。面產(chǎn)生斷裂源。硫化物（硫化錳）、硅酸鹽在加工時(shí)隨基體變形，其危害性一般認(rèn)為小于不能變形的氧化物，尤其是氧化鋁，帶棱角的氧化鋁給拉絲提供應(yīng)力集中的場所，造成鋼絲斷裂。所以就單獨(dú)存在而言，在單獨(dú)視場中，對氧化物的要求更嚴(yán)。金屬表面晶界有脫溶的金屬化合物，并且伴隨著殘余元素的聚集，使表面晶界脆弱，導(dǎo)致線材在拔絲過程中表面破裂。硫在降低銅的脫溶點(diǎn)方面也很有效。晶界富銅脫溶物的影響是使晶界變?nèi)?，其后果是使表面破裂，在拉拔過程中就發(fā)生斷線事故。鎳傾向于提高銅在鐵中的溶解度。如果鎳集中在氧化鐵皮中，鎳起有害的影響，由于金屬基底和第六十七頁，共八十頁。氧化物的纏結(jié)，溫度在1100℃以上會(huì)提高氧化鐵的附著能力。這種纏結(jié)作用象骨頭一樣，因鎳的存在骨質(zhì)強(qiáng)度提高。線材在酸洗過程中銅也可能發(fā)生部分地沉積，必須控制酸洗液中銅和鐵的濃度。對高碳鋼來說，既要限制銅和鎳富集，又要防止脫碳，一般在方坯的角上脫碳嚴(yán)重，脫碳與采用什么形式的加熱爐有關(guān)，步進(jìn)式加熱爐有利于防止脫碳。變形奧氏體的晶粒大小決定著轉(zhuǎn)變后的馬氏體組織和鐵素體、珠光體組織的粗細(xì)。形變奧氏體的位錯(cuò)密度越高，轉(zhuǎn)變后的鐵素體亞晶粒數(shù)量越多，鋼的韌性就越好。生產(chǎn)中只有嚴(yán)格控制鋼的加熱、軋制和終軋溫度的變形量，才能有效地控制奧氏體及鐵素體的晶粒大小，才能使鋼的性能穩(wěn)定。第六十八頁，共八十頁。五、力學(xué)性能力學(xué)性能包括抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、斷面收縮率及伸長率。供建筑直接使用的熱軋盤條（用來作混凝土加強(qiáng)鋼筋）對最低屈服點(diǎn)有明確要求，其力學(xué)性能必須明確規(guī)定，以滿足用戶進(jìn)行深加工的需要，如作冷軋冷拔帶肋鋼筋用的低碳鋼盤條，拔制非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度緊固件用鋼絲低碳微合金鋼盤條等等，這些盤條經(jīng)過規(guī)定的冷拔或冷軋產(chǎn)生加工硬化，從而使成品的力學(xué)性能在原料的基礎(chǔ)上得到調(diào)整，達(dá)到所需要的力學(xué)性能指標(biāo)。六、包裝及標(biāo)志國外有的廠家要求較嚴(yán)格，規(guī)定：每盤必須捆軋#道，捆軋牢固，盤卷平整，不松散，無歪第六十九頁，共八十頁。扭線圈，不得擠壓過緊，影響化學(xué)除鱗。此外，每盤必須拴扎金屬標(biāo)牌，印明制造廠家、規(guī)格尺寸，鋼的澆注號(hào)，熔煉碳成分，軋制日期，鋼種（鋼的質(zhì)量等級）及盤條的質(zhì)量等級。第五章產(chǎn)品質(zhì)量檢查、檢驗(yàn)技術(shù)我國明文規(guī)定無扭控冷熱軋盤條的質(zhì)量檢驗(yàn)規(guī)則是：“盤條的質(zhì)量檢查與驗(yàn)收由供方技術(shù)監(jiān)督部門進(jìn)行”，對于不同檢驗(yàn)項(xiàng)目的取樣數(shù)，取樣方法及部位，以及其試驗(yàn)方法，也有明確規(guī)定。這些規(guī)則和方法與國際上發(fā)達(dá)國家著名企業(yè)供需間商約的規(guī)定比較各有特色。本章著重?cái)⑹鰢H上對重要用途盤條的常規(guī)檢驗(yàn)與爭議處理檢驗(yàn)中第七十頁，共八十頁。的一些要求。第一節(jié)常規(guī)檢驗(yàn)用高速軋機(jī)生產(chǎn)線材的廠家，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)廢品和廢品產(chǎn)生的原因，避免更大的損失，有的把盤條質(zhì)量的常規(guī)檢驗(yàn)放在車間內(nèi)，甚至就在成品落卷和打捆旁設(shè)立的快速檢驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。成批生產(chǎn)的盤條，每盤的頭部至少舍棄兩圈，尾部至少舍棄#圈，之后拴上印有供貨單位、澆注號(hào)、規(guī)格、熔煉碳含量、日期及順序號(hào)的金屬標(biāo)牌，然后進(jìn)行檢查。檢驗(yàn)內(nèi)容有六項(xiàng)。（1）外形尺寸。（2）壓扁試驗(yàn)。（