试论控制轧制控制冷却在棒材生产中的应用陈惟钊

试论控制轧制控制冷却在棒材生产中的应用陈惟钊

陈惟钊

柳州钢铁股份有限公司棒线型材厂广西柳州545000

摘要：以往进行热轧钢材的强化处理，主要以添加合金元素或是热轧后再进行加热处理为主，这些处理措施的成本较高，并且会降低钢材的韧性，逐渐被控制轧制和控制冷却技术所取代。这种新技术可以减小控制热轧过程中钢材变形程度并且加快轧后钢材冷却速度，提高了目标材料的综合性能。文章首先概述了控制轧制和控制制冷的工艺特点，随后就该技术在棒材生产中的具体运用展开了分析。

关键词：控制轧制；控制冷却；工艺特点；棒材生产

引言：从实际应用效果来看，控制轧制和控制冷却在棒材生产中具有节约合金、简化工序和节约能源的应用优势，给企业创造了更多的经济价值。但是控制轧制和控制冷却对于操作水平有较高要求，包括终轧温度、冷却水量以及棒材规格等，都会对棒材性能产生不同程度的影响。因此，探究棒材生产中控制轧制和控制冷却的操作技术要点，对于今后生产中提高棒材整体性能有积极帮助。

一、控制轧制和控制冷却的工艺特点

1、概念简述

控制轧制就是在热轧过程中，通过人为调节棒材加工中的加热温度、变形情况，使棒材热塑性变形和固态相变有机结合，在这种情况下使得棒材表面获得一层细小、致密的奥氏体晶粒组织，从而达到提升棒材性能的一种加工工艺。经过控制轧制后的棒材，其物理强度、韧性以及焊接能力都能够得到显著提升。控制冷却是紧跟控制轧制之后的一道加工工序，在钢材经过轧制后，通过调节冷却速度可以对钢材的组织、性能产生影响，使其达到使用性能。

2、工艺特点

（1）可以控制钢坯的加热温度。根据钢材性能的不同，钢坯加热温度也有一定的差异，例如对于强度要求严格的钢材，在控制轧制时需要将钢坯加热温度控制在1250℃以上；如果对韧性要求较为严格，则加热最高温度不得超过1100℃。

（2）可以在奥氏体未再结晶区内给予足够的变形量。如果材料为微合金钢材，要求在900℃以下温度是将材料总变形量控制在50%-80%之间，如果材料为普通碳钢，通过多道次变形累计达到奥氏体发生再结晶。

（3）对控制轧制不同阶段钢材的物理性能有明确要求，具体如表1所示。

二、控制轧制和控制冷却在棒材生产中的应用

1、螺纹钢筋的控制冷却步骤

经过热轧后的螺纹钢，在奥氏体状态下会快速的冷却，并且在钢材表面形成马氏体。同时，在螺纹钢内部余热的作用下自回火，使得钢材性能得到显著改善。螺纹钢的控制轧制操作相对简便，并且所得钢筋的外形较好，可以满足多数情况下的施工需要。从施工工艺上看，螺纹钢的控制冷却操作主要分为三部分进行。

第一步，进行螺纹钢表面加工。将热轧后的材料快速已放入冷却装置中，此时奥氏体会向马氏体转变。完全转变后在表层形成一定厚度的马氏体；第二步，进行自回火。钢材在冷却装置内放置一定时间后，转移到机床上。让钢材在自然状态下利用心部温度自回火；第三步，当钢材心部温度和断面温度相同后，再次进行降温，此时奥氏体向铁素体转变。完全转变后，取样检查钢材性能、化学成分是否达到标准。

2、螺纹钢控制冷却的方法

根据控制轧制后螺纹钢冷却时长的不同，将控制冷却方法分为两种：一种是在轧制后立刻进行冷却，将高温钢材在短时间内冷却到目标温度。然后取出钢材，让其进行自回火。这种冷却方式通常适用于一些断面较大的螺纹钢，可以最大限度的提高螺纹钢的物理强度，在一些大型工程中有广泛应用；另一种是先将热轧后的螺纹钢放入高效冷却装置一段时间，当表面温度达到马氏体转变的临界温度后，迅速取出材料，然后进行空冷，空冷过程中受自回火影响，马氏体又重新转化成火索氏体。这种冷却方式即为二段冷却，其有点在于提高了螺纹钢的屈服极限和抗腐蚀性能，满足一些特殊环境下的使用需求。

3、影响螺纹钢控制冷却的因素分析

（1）加热温度。热温度影响钢坯的原始奥氏体晶粒的大小、各道次轧制温度及终轧温度，影响道次之间及终轧后的奥氏体再结晶程度及晶粒大小。当其他变形条件一定时，随加热温度的降低，控制冷却后的钢筋性能明显提高。如果不降低坯料的加热温度，又需要降低终轧温度，则可以在终轧前设置快冷装置，降低终前的钢温。

（2）变形量控制终轧前几道次的变形量，并且将道次变形量与轧制温度很好的配合，对钢筋快冷以前获得均匀的奥氏体组织、防止产生各别粗大晶粒以及造成混晶有重要作用。水冷之后可以得到均匀组织。

（3）终轧温度终轧温度高低决定了奥氏体的再结晶程度。当冷却条件一定时，直接影响淬火条件和自回火条件。为了保持钢的自回火温度相同，在终轧温度不同时，必须通过改变冷却工艺参数来达到。经验表明，一般终轧温度较低时钢筋的强化效果好。

（4）冷却速度。冷却速度是钢筋轧后控制冷却的重要工艺参数之一。提高冷却速度可以缩短冷却器的长度，保证得到钢筋表面层的马氏体组织。如果冷却速度比较低，一般为了冷却到某一温度，则用加长冷却设备即增加冷却时间来达到。

结语：控制轧制和控制制冷可以在低成本前提下获取高性能的钢材，为企业创造了更高的经济价值。但是该种轧制工艺对加工过程中的控制技术提出了加高要求，这就需要技术人员掌握控制轧制和控制冷却的操作要点，从而获取目标性能的钢材。另外，也可以通过技术革新，引进数控设备，实现控制轧制和控制冷却的精确化操作，也可以实现综合效益的提升。

参考文献：

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