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时间:2018-08-22
《棒材轧制论文:20mnsiv;棒材轧制;穿水冷却;上冷床温度论文:浅析棒材穿水冷却工艺对组织性能的影响》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、棒材轧制论文:20MnSiV;棒材轧制;穿水冷却;上冷床温度论文:浅析棒材穿水冷却工艺对组织性能的影响摘要:针对轧机产量提高后冷床冷却能力不足的问题,研制开发了棒材轧后穿水冷却技术。通过对小规格20mnsiv热轧带肋钢筋进行轧后穿水冷却,钢材上冷床温度降低了90~110℃,提高了产品质量,改善了各项力学性能,抗拉强度平均提高了35~40mpa,钢材性能合格率由97.5%提高到了99.6%,解决了冷床冷却能力不足、制约生产的瓶颈问题。关键词:20mnsiv;棒材轧制;穿水冷却;上冷床温度1前言现阶段很多钢铁企业都成功实现了橫列式轧机双线
2、切分轧制,使产量大幅度提高,具备了年产70万t的生产能力。而现有冷床的能力和型式仍为原设计年产15万t的水平,台面由斜辊与部分齿条构成,尺寸为12m×60m。由于冷床冷却能力的不足,使φ12mm以上规格的钢材出现数量较大的性能改判和降级处理,造成很大的经济损失。同时,也制约了轧机能力的发挥及ⅲ级以上热轧带肋钢筋的开发。针对这一问题,研制开发了“双线轧后高效冷却系统”。以“轻穿水、低过冷、细晶化”为技术思想,以降低钢材上冷床温度,改善和提高钢材的微观组织和力学性能为目的,解决了限制生产发展的瓶颈问题,实现了在线水冷技术上的突破。2工艺简
3、介小型半连轧合金棒线材生产线,几经改造后,现已具备年产70万t的生产能力,可生产φ14~32mm的中低合金钢、碳素结构钢、建筑用钢等圆钢和热轧带肋钢筋。主体工艺线由三辊开坯轧机、粗连轧机组、橫轧机组组成,原料为断面120mm×120mm的连铸方坯。改造后的工艺布置和主要工艺设备参数如图1、表1所示。20世纪80年代初期棒材轧后穿水冷却技术已开始在我国应用,其机理是利用钢筋的轧后余热进行淬火回火式热处理,即对奥氏体状态下热轧钢筋进行轧后快速冷却,使钢筋表面淬火形成马氏体,随后靠其芯部释放出的余热进行自回火,使马氏体转变为晶粒细小均匀的
4、索氏体,提高强度与塑性。应用此技术,可使ⅱ级钢筋基本达到ⅲ级钢筋的强度要求,但焊接性能不够稳定。因此在开发“双线轧后高效冷却系统”时确定了以解决冷床能力为前提,并重细化和均匀微观组织,改善钢材性能的设计思想,保证系统的实用性。3.1双线穿水高效化冷却系统原理细化铁素体晶粒可在提高强度的同时,不破坏材料的韧性。获得细小铁素体晶粒的途径除进行奥氏体未再结晶控制轧制外,在轧后采用加速冷却,抑制晶粒长大也是一种非常有效的方法。从精轧机出口至上冷床前的加速冷却过程,可分为三个阶段:(1)轧件由精轧机出口至冷却器入口的冷却过程;(2)轧件在水冷器
5、中的急剧冷却过程;(3)轧件出水冷器后到上冷床前的自回火过程。终轧温度为1020~1050℃的轧件,以10.5~13.0m/s的速度,快速通过湍流水冷却装置。钢材在通过水冷装置时,被2~5kg/cm2压力的水流完全裹覆,水和高温钢材之间形成无汽膜的强制对流的热交换,钢材的表面温度骤降,与芯部产生较大温差,钢材处于自身的“降温—回温”式的热传导过程,从而达到钢材快速降温的目的。穿水冷却系统参数的设定,一方面取决于水冷系统的设计能力和钢材冷却前的温度及尺寸规格,另一方面则取决于对钢材性能的控制要求。在设定冷却系统参数时,要充分考虑水冷速
6、度对轧后高温钢材组织变化的影响,通过控制轧后金属内部变形能的释放,达到细化晶粒,减少珠光体的片层间距的目的,得到稳定和理想的金相组织结构,保证性能要求。3.2实施方案经反复论证,决定采用“轻穿水、低过冷、细晶化”的冷却方式,在精轧机与2号飞剪之间增设双线轧后高效穿水冷却系统,冷却水温控制在45~50℃之间,只需对系统适当补水,水耗小,可降低运行成本。该系统主要由在线冷却和供水设备两大部分构成。在线冷却设备总长8m,入口侧距成品轧机4m。包括两组长3200mm的穿水冷却器,设计成两个带盖箱体,可在线整体快速更换。每组冷却器内设置多个双
7、线环形水冷喷嘴、导管、水封、调整器和固定架;供水设备主要由水箱、变压水泵、过滤器、调节器以及新水补给、供水管、回水管、溢流排渣沉井等组成。系统主要技术参数:冷却水压力:1.0mpa,压缩空气压力:0.4~0.6mpa;最大降温能力:表面温降不低于200℃,平均温降大于120℃;冷却器组成:3个水喷嘴,1个气喷嘴;冷却器长度:3200mm;冷却器直径:20~40mm;冷却能力控制方式:由流量调节阀控制冷却效果,单线或双线冷却可随时切换。通过对多个轧制规格的终轧温度、上冷床温度等数据进行现场实测和统计,根据不同规格产品对水冷系统降温的要求
8、及各钢种的cct曲线,设定了适应不同钢种和规格产品的穿水冷却调节曲线。3.3应用效果对20mnsiv热轧带肋钢筋(化学成分见表2)冷却效果进行现场实测。以φ16mm热轧带肋钢筋为例,常规轧制时,终轧速度为10.5~11
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