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1、北营高线控制冷却技术的应用【摘要】通过对钢材控制冷却的基础理论、概念、分类及其在线材生产中的应用等情况进行了介绍,并对北营高线线材生产过程中控轧控冷技术和存在问题进行了阐述。【关键词】高线控制冷却组织变化0.前言随着社会地不断进步，科研成果层出不穷。对线材产品的要求已不仅局限于尺寸精度、物理性能，更多地需要其化学性能、冶金性能的提高。而这就需要控制钢材显微组织和结构，所以控制冷却技术的应用就尤为重要。1.冷却过程中钢的组织变化[1]冷却过程中钢的组织变化取决于形变条件和冷却条件。对一般生产厂而言其钢坯尺寸不变，其奥氏体的状态只与成品规格有关。故
2、形变条件对组织变化影响不大。冷却条件包括:开始冷却温度、冷却速度和终止冷却温度。冷却分为三个阶段,不同阶段控制的目的不同:(1)相变前的组织准备阶段(从形变后到相变前)，目的是为控制相变前的高温组织状态；(2)相变阶段(从相变开始到相变终了)，目的是控制相变过程；(3)相变后的阶段(从相变后到室温)，目的是控制相变后到室温的组织状态，如过饱和碳化物的析出等。为了获得预期的理想组织，一般要求:①形变后就应对冷却进行控制；②冷却控制必须与形变的条件结合；③要注意形变奥氏体在各种冷却条件下相变温度均发生改变。2.控制冷却的概念及分类控制冷却的实质是晶
3、粒细化和相变强化,即在控制轧制之后,对奥氏体到铁素体相变温度区间进行某种程度的快速冷却,使相变组织细化,甚至相变成新的组织,然后再空冷的工艺,可在不损坏韧性的情况下提高强度,以获得更高的强度和更优良的韧性。控制冷却包括一次冷却、二次冷却和三次冷却(空冷)三个不同的冷却阶段,其目的和要求是不相同的。(1)一次冷却。是指从终轧温度开始到奥氏体向铁素体开始转变温度Ar3或二次碳化物开始析出温度Arcm范围内的冷却,其目的是控制热变形后的奥氏体状态,阻止奥氏体晶粒长大或碳化物析出,固定由于变形而引起的位错,加大过冷度,降低相变温度,为相变做组织上的准备
4、。一次冷却的开始快冷温度越接近终轧温度,细化奥氏体和增大有效晶界面积的效果越明显。(2)二次冷却。是指热轧钢材经过一次冷却后,立即进入由奥氏体向铁素体或碳化物析出的相变阶段,在相变过程中控制相变冷却开始温度、冷却速度和停止冷却温度等参数,就能控制相变过程,从而达到控制相变产物形态、结构的目的。(3)三次冷却。是指相变之后直到室温这一温度区间的冷却参数控制。对于一般钢材,相变后多采用空冷,冷却均匀,形成铁素体和珠光体。此外,固溶在铁素体中的过饱和碳化物在慢冷中不断弥散析出,形成沉淀强化。对一些微合金化钢,在相变完成之后仍采用快冷工艺,以阻止碳化物
5、析出,保持其碳化物固溶状态,以达到固溶强化的目的。3.线材控制冷却技术的应用控制冷却工艺参数设计的理论依据是奥氏体连续转变（CCT）135曲线。线材控制冷却工艺参数主要是终轧温度、吐丝温度、相变区冷却速度以及集卷温度。这些参数最终决定线材产品质量，调整上述工艺参数会使产品性能发生变化。因此，正确设定和控制冷却工艺参数，是应用线材控制冷却工艺的关键。3.1终轧温度的设定由于奥氏体晶粒度影响相变过程中的组织转变和转变产物的形貌，因此可以通过控制终轧温度采控制奥氏体晶粒。(1)高碳钢、低合金高强度钢以及冷镦钢的终轧温度。对于强度和韧性要求较严格的高碳
6、钢、低合金高强度钢以及冷镦钢之类线材，由于它们的使用性能和再加工性能的需要，要求奥氏体晶粒细化（粗晶粒冲击韧性差）、脱碳层薄，所以需要通过调整预水冷箱来减低终轧温度。(2)低碳软钢的终轧温度对强度性能要求不高，主要用于拉拔铁丝、制钉等用途的低碳软钢、碳素焊条钢等，由于含碳量低，奥氏体化温度高，所以终轧温度应相对高一些。(3)轴承钢线材的终轧温度对于轴承钢，为了避免网状碳化物形成，在轧机能力许可的情况下，应该使终轧温度尽可能低。3.2吐丝温度的设定吐丝温度是控制相变开始温度的关键参数。实际生产中不会存在使产品具有最佳力学性能和冶金性能的唯一吐丝温
7、度。最佳吐丝温度范围应结合钢种成分、过冷奥氏体分解温度（C曲线的位置）及产品最终用途等几方面的因素加以综合考虑。精轧后水冷段不供水可得到较高地吐丝温度，通过调节水冷段的供水阀可获得较低于的吐丝温度，对于不同尺寸的线材通过供水阀的调节量同样可以得到相同的吐丝温度，一般把吐丝温度控制在760℃以上。相同冷却条件下，吐丝温度越高，抗拉强度越高，但塑性降低；吐丝温度越低，抗拉强度越低，但塑性提高。3.3相变区的冷却速度控制风冷相变区的冷却速度决定了奥氏体的分解转变温度和时间，它对线材的最终组织形态起决定作而风冷区冷却速度取决于运输辊道的辊速，风机状态、
8、风量大小及保护罩的开闭。对斯太尔摩控冷工艺来说，冷却速度的控制取决于风冷辊道的速度、风机状态和风量大小以及保温罩盖的开闭。风冷辊道速度是改变线圈在风冷
