不同鋼種的冷卻、終軋溫度

在熱加工過(guò)程中，形變終止溫度對(duì)鋼的組織有重要影響，形變終止溫度愈高，晶粒聚集長(zhǎng)大的傾向性就愈強(qiáng)，所得到的奧氏體晶粒也就愈粗大，因此應(yīng)盡量降低成材時(shí)的形變終止溫度，但一般不低于Ar3，即通過(guò)控制軋制控制冷卻手段來(lái)細(xì)化晶粒提高產(chǎn)品質(zhì)量。低碳鋼的形變終止溫度應(yīng)掌握在靠近800℃，最低也不要低于750℃以下。對(duì)于高碳鋼，為防止形成網(wǎng)狀滲碳體，在成材時(shí)形變終止溫度宜控制在約850℃左右，如果再把形變終止溫度和軋后快冷很好的配合起來(lái)，就有可能將先共析滲碳體的析出完全加以抑制，而不出現(xiàn)網(wǎng)狀滲碳體，即使形成也是細(xì)薄的易于消除，不需要增加額外的工序。過(guò)共析碳素鋼與合金鋼軋制以后，過(guò)剩滲碳體形成滲碳體（碳化物）網(wǎng)沿晶界分布。具有滲碳體網(wǎng)的鋼材降低冷變形能力和增加產(chǎn)生淬火裂紋的傾向性。鋼為消除滲碳體網(wǎng)要進(jìn)行復(fù)雜的熱處理，熱處理并非能隨時(shí)達(dá)到目的。因此，必須創(chuàng)造軋制后在鋼中不形成滲碳體網(wǎng)那樣的條件。在低溫時(shí)終軋和鋼軋制后相當(dāng)快速冷卻是能夠達(dá)到目的。如：GCr15為降低終軋前的溫度，在精軋機(jī)組前裝有水冷裝置，軋后快冷，可以吹壓縮空氣然后進(jìn)緩冷坑。軋后緩冷將產(chǎn)生粗大的鐵素體晶粒，同時(shí)屈服點(diǎn)降低，脆性轉(zhuǎn)變溫度升高。冷卻速度與鋼材的截面尺寸有關(guān)，大截面鋼材難于實(shí)現(xiàn)快速冷卻，因此對(duì)于同一牌號(hào)鋼來(lái)說(shuō)，大截面鋼材的力學(xué)性能要低一些。國(guó)外圓鋼在軋后通常采用空冷，這與國(guó)外鋼中氣體含量低有直接關(guān)系，采用在線穿水冷效果會(huì)更好，穿水冷圓鋼規(guī)格都在Ф75mm以下，采用穿水冷技術(shù)往往造成水冷線太長(zhǎng)，投資增加，但快冷有利于減輕二次帶狀組織，但是在奧氏體晶粒粗大時(shí)，特別是在鋼中的含錳量較高的情況下快冷有可能形成魏氏組織鐵素體。所以軋后快冷要與低的形變終止溫度相配合，在形變終止溫度較低，奧氏體晶粒比較細(xì)小的情況下，即使快冷也不至于形成魏氏組織鐵素體。合金結(jié)構(gòu)鋼在中型軋機(jī)上軋制后，鋼材直徑60mm以下的在空氣中堆冷，而大于60mm的在不加熱的緩冷坑中冷卻。鋼材在坑中冷卻到100----150℃的時(shí)間應(yīng)該不小于30h。滾珠軸承鋼有產(chǎn)生白點(diǎn)的傾向，因此滾針軸承鋼軋制后應(yīng)當(dāng)緩慢冷卻，或按照規(guī)定的制度進(jìn)行熱處理，在裝料時(shí)溫度應(yīng)該不低于700℃，鋼坯在坑中放置到溫度不高于100---200℃平均72h，甚至終軋溫度較低時(shí)，以后鋼材緩慢冷卻在鋼中也產(chǎn)生滲碳體網(wǎng)。緩冷時(shí)溫度從低于650℃開(kāi)始不形成滲碳體網(wǎng)，因此為避免得到滲碳體網(wǎng)起見(jiàn)，鋼材軋后每根棒材單獨(dú)冷卻以盡可能快的速度直接冷卻到溫度650℃以下。保證得到不帶滲碳體網(wǎng)的滾珠軸承鋼冷卻速度依終軋變形溫度而定，當(dāng)終軋溫度在900--950℃時(shí)，冷卻速度必須不低于45---50℃/min，隨終軋溫度的下降，冷卻速度可以降低?？刂坪线m的最終精軋溫度（在Ac3附近的溫度），在精軋機(jī)組并配于合適的壓縮率（約40%），可使低、中碳鋼以及合金鋼、彈簧鋼、軸承鋼等中合金鋼，獲得理想的金相組織和最佳的力學(xué)性能，為此在棒材精軋機(jī)最后兩架前設(shè)置了水冷箱，而且為使急冷后的軋件內(nèi)外溫度均勻，棒材精軋機(jī)組前設(shè)置了均溫段。鋼材軋制后可分為以下幾種冷卻方法：1．

空氣中。2．

導(dǎo)熱性低的材料中。3．

在保溫箱中。4．

無(wú)加熱設(shè)備的保溫坑中。5．

預(yù)熱保溫坑和爐子中。6．

有加熱設(shè)備的保溫坑和爐子中。7．

水中。以下是有代表性鋼種控軋控冷采用方法：1．軸承鋼和彈簧鋼要求低溫下完成精軋,而軋后要求保溫緩冷,軸承鋼為防止網(wǎng)狀碳化物的析出,軋后先快冷后慢冷。軸承鋼的終軋溫度嚴(yán)格控制在800-850℃，以利于破碎網(wǎng)狀碳化物，當(dāng)終軋溫度大于900℃時(shí)，可噴水把鋼快速冷卻至600---650℃（以防止網(wǎng)狀碳化物繼續(xù)析出），然后再緩慢冷卻。為此在精軋機(jī)前設(shè)冷卻水箱，以控制進(jìn)入精軋機(jī)的軋件溫度。2．調(diào)質(zhì)處理鋼（淬火+高溫回火雙重處理）調(diào)質(zhì)處理鋼組織為回火索氏體，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理的鋼既有高的強(qiáng)度極限和屈服極限，又有足夠的范性和韌性，故具有高的綜合力學(xué)性能。經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理的鋼主要用于高強(qiáng)度并受沖擊或交變負(fù)荷的重要工件如連桿、軸類等。根據(jù)連軋產(chǎn)品大綱定位：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼:22.5萬(wàn)噸，合金結(jié)構(gòu)鋼:22.5萬(wàn)噸，對(duì)占生產(chǎn)總量的90%，如此量大的鋼進(jìn)行溫度控制，具備增加競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)勢(shì)。3．優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼都屬于亞共析鋼,亞共析鋼的淬火溫度為AC3以上30---50℃，針對(duì)小于40mm規(guī)格的圓鋼在精軋機(jī)前設(shè)置冷卻水箱,作用細(xì)化晶粒，淬火后獲得馬氏體組織。然后經(jīng)過(guò)高溫回火，回火是將淬火后的鋼在A1以下加熱，使其轉(zhuǎn)變成為穩(wěn)定的回火組織。對(duì)較大規(guī)格圓鋼進(jìn)行在線溫度控制廠家：意大利烏迪內(nèi)ABSLUNA工廠，生產(chǎn)規(guī)格：∮20----∮100mm圓鋼，鋼種為：碳鋼、表面淬硬鋼、淬火和回火鋼、微合金鋼、軸承鋼、彈簧鋼、不銹鋼，對(duì)∮20----∮90mm圓鋼進(jìn)行在線溫度控制。根據(jù)目前石鋼產(chǎn)品定位問(wèn)題，隨著鋼材用戶發(fā)生變化，提供汽車用鋼及向高端市場(chǎng)發(fā)展已成為必然，向用戶提供理想的金相組織和最佳力學(xué)性能，具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，在考慮冷卻制度時(shí)，應(yīng)該在精軋機(jī)組前后設(shè)置水冷箱主要針對(duì)小于40mm圓鋼，進(jìn)行在線溫度控制。在精軋機(jī)組后設(shè)置水冷箱，國(guó)外認(rèn)為對(duì)于大規(guī)格圓鋼只能起到去除氧化鐵皮，提高表面質(zhì)量，對(duì)細(xì)化晶粒作用不大，反而會(huì)使圓鋼內(nèi)部晶粒大小不均勻，進(jìn)行在線溫度控制，無(wú)疑會(huì)使軋制線加長(zhǎng)增加投資。在精軋機(jī)后設(shè)置多長(zhǎng)水冷箱，提供參考的廠家不多，只有意大利ABSLUNA廠，長(zhǎng)度為55米。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展及質(zhì)量要求考慮，應(yīng)該考慮在線溫度控制，先在精軋機(jī)后加水冷箱，至少可以去除氧化鐵皮，提高表面質(zhì)量。各類鋼的加熱、終軋、冷卻制度見(jiàn)表一：一、控制軋制1、控制軋制理論在熱軋過(guò)程中通過(guò)對(duì)金屬加熱制度、變形制度和溫度制度的合理控制，使固態(tài)相變與熱塑性變形結(jié)合，以獲得細(xì)小晶粒組織，使鋼材具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能。對(duì)于低碳鋼和低合金鋼來(lái)說(shuō)，采用控制軋制工藝主要是通過(guò)控制軋制工藝參數(shù)，細(xì)化變形奧氏體晶粒，經(jīng)過(guò)奧氏體向鐵素體和珠光體的相變，形成細(xì)小的鐵素體晶粒和較為細(xì)小的珠光體球團(tuán)，從而達(dá)到提高鋼的強(qiáng)度、韌性和焊接性能的目的；對(duì)于高碳鋼和過(guò)共析鋼來(lái)說(shuō)，采用控溫軋制技術(shù)，細(xì)化變形奧氏體晶粒，在接近奧氏體相變點(diǎn)終軋。2、熱機(jī)軋制目前熱機(jī)軋制圓鋼規(guī)格為∮40以下，并且主要為低碳鋼和低合金鋼，以細(xì)化鐵素體晶粒為主要目的，在750℃——790℃終軋，精軋前和精軋后要穿水冷卻。再大規(guī)格圓鋼，穿水冷后，表面和芯部溫度不均，軋制后表面易形成細(xì)小裂紋；軋后再結(jié)晶時(shí)芯部與表面晶粒度不同，造成棒材橫斷面上組織不均。3、?；堉茖?duì)于∮40——∮80圓鋼可采用?；堉?，最后四道次總變形量要在50——60%，進(jìn)精軋機(jī)前等溫，終軋溫度800℃——850℃，軋后快速冷卻。4、控溫軋制終軋溫度850℃——900℃，軋后控制冷卻，提高表面質(zhì)量。對(duì)于高碳鋼，可獲得較為細(xì)小的珠光體球團(tuán)；對(duì)于過(guò)共析鋼，可減輕網(wǎng)狀碳化物的析出。二、石鋼采用軋制工藝20#、45#、20CrMo、20CrMnTi、40Cr、40MnB等鋼種生產(chǎn)∮50——∮80圓鋼可采用?；堉乒に?，但進(jìn)精軋機(jī)組前需等溫，增加了工藝距離、縮減了產(chǎn)量，最后4道次變形量加大，為保證更高產(chǎn)品精度和軋件橫斷面上變形均勻，最好增上定徑機(jī)，增加了投資，∮80以上規(guī)格需采用控溫軋制；對(duì)于生產(chǎn)彈簧扁鋼，可采用熱機(jī)軋制工藝，在鐵素體和奧氏體雙相區(qū)終軋，細(xì)化變形奧氏體晶粒，經(jīng)過(guò)奧氏體向鐵素體和珠光體的相變，形成細(xì)小的鐵素體晶粒和較為細(xì)小的珠光體球團(tuán)，從而達(dá)到提高鋼的強(qiáng)度和韌性目的，但是精軋前后需穿水冷卻，增加了投資，拉長(zhǎng)了軋鋼區(qū)的工藝距離；對(duì)于軸承鋼則需全部采用控溫軋制，防止網(wǎng)狀碳化物的析出，提高表面質(zhì)量。從投資和工藝位置的角度考慮，石鋼采用控溫軋制工藝，降低開(kāi)軋溫度，控制終軋溫度，并軋后控制冷卻，來(lái)獲得良好的表面質(zhì)量和較為良好的內(nèi)部組織。不同鋼種和規(guī)格軋制工藝：鋼種規(guī)格軋制工藝20#、45#、20CrMo、20CrMnTi、40Cr、40MnB∮50——∮80?；堉?；控溫軋制∮80——∮150控溫軋制GCr15∮50——∮95控溫軋制60Si2Mn14mm—20mm×165mm—160mm熱機(jī)軋制，精軋前后需穿水冷卻；控溫軋制注：上表中彈簧扁鋼需用180mm×220mm或200mm×200mm連鑄坯生產(chǎn)。各類鋼的加熱、終軋、冷卻制度鋼種45#加熱溫度℃1050——————1180冷卻方式空冷終軋溫度℃≥850℃鋼種40Cr加熱溫度℃1050——————1180冷卻方式空冷終軋溫度℃≥850℃鋼種20MnV、40MnB、20CrMo加熱溫度℃1050——————1180冷卻方式堆冷終軋溫度℃≥850℃鋼種GCr15加熱溫度℃1050——————1100冷卻方式坑冷，入坑溫度