控轧控冷工艺在盘螺降锰中的应用

(整期优先)网络出版时间:2018-04-14
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控轧控冷工艺在盘螺降锰中的应用

宣文娟

中天钢铁集团有限公司江苏常州213011

摘要:通过对控轧控冷工艺的应用,能够促进其组织细化和晶粒细化,进而增加盘螺的韧性和强度,保证其抗拉强度和屈服强度较高。通过实际应用可以得出,在盘螺降锰中应用控轧控冷工艺,效果显著,其屈服度和强度的比例能够很好的满足抗震钢筋的需求,有效的减少了资源消耗,且合金使用成本也明显降低,进而企业的经济效益得到明显增加。

关键词:盘螺;控轧控冷;工艺改进

一、控轧控冷工艺概述

控轧控冷工艺属于一种板材生产技术,其技术核心主要就是在板材轧制的过程中,通过对冷却条件、轧制过程中、加热温度等工艺参数进行合理控制,进而改变板材的焊接、韧性以及强度性能。随着科学技术的快速发展,控轧控冷工艺已经逐渐巩固和完善。轧控冷可以简单的理解为控制轧制和冷却过程,在Ti、v、Nb等复合低碳微合金钢中得到良好的应用。控制轧制的基础是对钢材的化学成分进行调节,进而控制变形制度、轧制温度、加热温度等工艺参数,对相变产物组织形式和奥氏体状态进行合理控制,进而有效的提升钢材组织性能;控制冷却指的是对钢材轧制后的冷却条件进行控制,通过控制相变条件、奥氏体组织状态以及碳化物析出行为,来改变其性能。通过对控轧控冷工艺的使用,能够显著的提高钢材的综合性能和强韧性,并降低其中的碳元素含量和合金元素含量,通过对贵重合金元素的节约,生产钢材的成本大大降低。相较于普通生产工艺来说,在应用控轧控冷工艺之后,钢板的屈服强度和抗拉强度大约能提升60Mpa左右,在板形保持、冷却均匀性、合金元素节省、碳元素含量降低等多个方面都具有明显优势。

二、生产螺纹钢盘条的工艺流程

盘螺的生产工艺流程为:第一步热装和冷装连铸钢坯,第二步是在加热炉中进行加热,第三步是出钢机出炉,第四步是通过出炉辊道进行运输,第五步是6架粗轧机组,第六步是切头、事故碎断1群剪,第七步是4架预精轧机组,第八步是预水冷箱,第九步是切头、事故碎断2飞剪,第十步是10架精轧机组,第十一步是3组水冷箱及均温段,第十二步是夹送辊,第十二步是吐丝机,第十三步是延迟型斯太尔摩运输线,第十四步是集卷站集卷,第十五步是P/F钩式悬挂运输机,第十六步是打包,第十七步是称重,第十八步是挂标签,最后是入成品库。

三、在盘螺降锰中对控轧控冷工艺的应用

(一)常规轧制

在相关制作规范中要求,盘螺的抗拉强度需要≥540Mpa,屈服强度需要≥400Mpa,根据实验步骤的不同可以生产出成分不同的两批方坯,主要是坯料中锰成分含量不同。通过常规轧制可以得出,高猛成分盘螺的强度平均是438Mpa,平均锰含量为1.32%;低锰成分盘螺的强度平均是423Mpa,平均锰含量为1.06%。

(二)轧后控冷工艺轧制

轧后控冷工艺指的是对钢材轧后的余热进行利用,给予相应的冷却速度,对其相变过程进行合理控制,其中不需要对其进行热处理,在其冷却过程进行控制的目的是为了模拟出铅浴淬火过程,进而保证线材能够具有一定的索氏体组织,该组织的综合机械性能比较好。

对于线材轧后冷却控制来说,可以将其分为空冷段相变冷却和水冷段强制冷却两个阶段。空冷区和水冷区两个部分共同构成控制冷却工艺,经过水冷控制线材达到相应温度之后,就能够进行吐丝,在风冷线上直条线材呈散圈状分布,实现风冷处理。在本次研究过程中,在常规工艺轧制之后,小批量的低锰成分盘螺通过控轧控冷工艺进行试制,通过传统高猛盘螺比较可以得出以下几个结论:

(一)控制加热温度

加热炉中的加热时间和加热温度,会在很大程度上对钢坯的性能的组织产生直接影响。虽然终轧温度对钢坯组织性能所产生的影响比较大,但是加热温度的不同会对冷却过程中线材的组织机理转变形成影响。一般来说,根据盘螺性质的独特性,其加热温度需要控制在(1100±5O)℃的范围内,并将开轧温度控制在970~C左右。

(二)控制轧制温度

在盘螺塑性变形过程中,精轧是最后一个环节,而对于精轧环节来说,实质上也是奥氏体形成再结晶的重要阶段,而且轧制的温度会直接影响到奥氏体再结晶形核的具体个数,随着轧制温度的升高,再结晶形核的个数就会逐渐减少,但是如果想实现盘螺最终珠光体或组织索氏体出现细化,提高其强度和韧性的话,其再结晶形核的个数则是越多越好,这也就表示应该降低轧制温度。因此,在满足工艺条件的基础上,应该尽可能的降低入精轧的温度,一般可以将其控制在830℃左右。

(三)控轧控冷系统

在精轧之前,需要1组预水冷水箱,长度和恢复段长度分别为8m、12m,水箱的降温能力为100℃。在精轧之后,需要3组控冷水箱,每组长度和恢复段长度都是8m,水箱的降温能力为100℃。另外还需要佳灵、风门、保温罩、大风量风机(10台)、斯太尔摩控制冷却线等装置。

(四)控制吐丝温度

控制吐丝温度是开始相变温度控制的重要方面。冷却段数量的多少会对吐丝温度的大小产生直接影响,并对奥氏体晶粒的具体尺寸产生间接影响。当轧件在经过精轧处理之后,奥氏体就会逐渐转变为其他相,但是在转变之前,奥氏体还存在着晶粒长大、再结品、恢复等过程,而在这一过程中会受到时间、温度等多种因素的影响,这也就是所谓的吐丝温度控制。在一般情况下,时间越长、温度越高,所形成的奥氏体晶粒也会之间增大。这也就表示,盘螺在出现相变之前,吐丝温度会影响着奥氏体品粒的尺寸大小。在相关调查研究结果中显示,随着逐渐增加的吐丝温度,盘螺的强度指标会增加;随着逐渐降低的吐丝温度,盘螺的塑性指标会增加,最佳的吐丝温度在810℃一850℃范围内。

(五)控制冷却速度

对冷却速度进行控制,实质上就是控制辊道和冷却风机的速度,其中辊道速度会在很大程度上受到轧件速度、直径、线还间距等因素的影响,其中最关键的是需要对线还间距进行有效控制,而盘螺直径与线还间距密切相关,这也就表示最终的冷却效果实质上是由线还间距距离决定的。在生产实践中可以得出,当辊道冷却速度使不同盘螺环距离>40mm的话,在快速冷却时候的速度就是获得细珠光体的最佳速度;当其距离为40mm的时候,两者之间热量的影响能够达到最小化,进而风机的风量会决定着冷却速度。由此可以得出,标准型冷却工艺参数的最佳间距值为40mm,这也就是控制辊道速度的界限值。除此之外,逐渐增加的辊道速度,并错开盘条搭接点,将热点影响消除,进而使同圈强度均匀性提高。以免在冷却速度比较低的话,析出Fe3C,这样就会限制拉拔。

四、工艺改进

根据目前使用的机械轧制设备和工艺,为了提高冷却工艺和控制轧制温度,还需要采取相应的措施做出进一步的改进和优化,这可以通过以下一个方面来实现:一是适当的增加风机风量:二是用水冷导槽代替盘圆出口空过导槽;三是住精轧奇架中加入冷却水路,将其末端压力控制在1.0MPa,这样一来轧制温度和吐丝温度都会有所降低;四是及时的更换水冷箱。保证其冷却性能的良好;五是将冷却水管加入中轧出口,保证钢表面的前后温度差为20℃。

五、结束语

盘螺属于一种热轧带肋钢筋,是通过高速线材轧机批量生产出来的,盘条是其主要的交货状态,一般规格比较小。对于盘螺来说,其强度比较大,与光圆钢筋相比较来说,其握紧力比较好,因此在各个行业和领域中都得到广泛应用,具有比较大的市场需求量。但是目前生产盘螺的成本比较高,企业难以获得良好的经济效益和社会效益,因此就必须加强对工艺的改进和优化,降低其中的锰含量。为了更好的保证盘螺的韧性和强度,就必须加强度控轧控冷工艺的应用,这样在满足标准要求的同时,能够最大限度的减少成本投入。

参考文献:

[1]郑团星,郭继亮,邱雄文,等.螺纹盘条生产技术的开发与应用[J].钢铁研究,2013,(3):50—52.