高速线材轧后的控制冷却技术

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1、高速线材轧后的控制冷却技术吴松河北联合大学摘要:高速线材轧机的控制冷却技术，也称在线热处理，是直接关系到产品力学性能及其均匀性的关键工艺。采用轧后控制冷却技术增加了产品的附加值。同时实现了生产节能。在我国新建的高速线材车间得到了广泛的采用。关键词:控制冷却，水冷，风冷1．前言20世纪60年代以来，国外出现无扭轧制新技术使得线材轧机终轧速度大大提高，单盘卷重也随之增加，导致了卷线机与高速度轧制和大卷重无法相适应的矛盾。另外，由于轧制速度的提高，终轧温度高于1000℃，若仍在精轧后直接卷取，则出现氧化铁皮增多，晶粒粗大，机械性能

2、不均匀等问题。为此开发出了轧后控制冷却技术，可使线材轧后的冷却速度和进程因钢种、规格及最终产品性能不同而不同，减少氧化铁皮的生成，改善线材的机械性能和拉拔性能。线材高速轧后的控制冷却技术，也被称为在线热处理，是直接关系到最终产品力学性能及其均匀性的关键工艺。采用轧后控制冷却技术可以增加产品的附加值，同时实现了生产节能。对提高线材的社会经济效益和促进金属制品生产发展，开拓线材使用的新领域起到良好的作用。-8-现代高速线材车间轧后控制冷却技术包括两部分:(1)精轧机至吐丝机间的喷水冷却(也称一次水冷)；(2)吐丝机至集卷站间的散

3、卷吹风冷却(也称二次风冷)。高速线材的轧后控制冷却技术的主要目的:(1)通过控制冷却生产的线材，可使表而一次氧化铁皮大大减少，节约金属。(2)简化一次加工工艺，节约能源。经控制冷却生产的线材，在一次加工中，几乎可以取消拉拔前的退火和铅浴淬火工艺。(3)由于表面氧化铁皮薄，而且为易于清除的Feo，因此在一次加工时，酸洗时间可以减少一半左右，大大降低了酸洗过程酸的消耗。(4)经过控制冷却的线材金属组织中细粒状珠光体和索氏体占大部分，从而使线材易于拉拔，断面收缩率可提高到80%一90%以上，Ф5.5mm线材可一次拉拔到Ф2.0mm

4、以下。同时，由于整个盘卷在性能上均匀一致，保证了拉拔机能够用较高的速度操作，由于这些原因可使拉拔费用降低20%左右。(5)通过控制冷却，可以获得所要求的金相组织结构和机械性能，线材通条机械性能均匀性好，其抗拉强度波动可以控制在30MPa以下。2.精轧机至夹送辊及吐线机间的一次水冷-8-轧后一次水冷控制技术主要是控温轧制技术的延续，目的是使轧件从精轧温度冷却到吐丝机所需的温度，并进一步控制线材奥氏体的晶粒度和减少氧化铁皮的产生。近年新建的高速线材车间轧制的保证速度超过100m/s。设计的最大速度可达120m/s,甚至达到140

5、m/s。如此高的轧制速度，在轧制过程中金属产生的变形热随轧制速度提高而增大，速度越高，变形热越大,轧件温度急剧升高，精轧机出口线材的温度一般为1000-1050℃。难以满足吐丝机对轧件温度的要求(吐丝温度一般控制在接近相变的750-850℃)。为了控制吐丝温度，在精轧机出口至吐丝机间设有多个冷却水箱，采用闭环自动控制系统，根据吐丝温度的波动，自动控制轧后水冷段的水量，目前吐丝温度差值基木可以控制在15℃左右。通过一次水冷使线材温度急剧降到750-850℃，这不仅可使轧制后形成的细粒奥氏体组织经急冷后保留下来，为相变提供合适的

6、细粒金相组织和温度条件，同时避免了线材在易于氧化的高温状态停留，减少了一次氧化铁皮的生成。在设计一次水冷段时要考虑到水冷速度不能太快，否则线材芯部与线材表面的温度差太大，不利于线材的质量。为了使线材均温，设计了间断冷却，一般在水冷箱间加设恢复段。冷却过程，是水冷-恢复一再水冷一再恢复的过程。3.吐丝机至集卷站间的二次风冷-8-作为主要的控制冷却的二次风冷，经过多年发展，效果最好的为斯太尔摩链式风冷运输线和辊式风冷运输线，国内早期建设的高速线材车间多采用链式风冷运输线，目前被广泛应用的为辊式风冷运输线。斯太尔摩风冷运输线是一种

7、能满足线材不同冷却要求的灵活系统，它可以保证线材通过不同冷却工艺来获得要求的金相组织和机械性能。二次控制冷却的斯太尔摩线，按控制冷却的原理分，最常用的有三种控制冷却方式:标准型、延迟型、缓慢型，得到普遍应用的是标准型和延迟型。对于高碳钢等钢种采用标准型冷却工艺，散落在冷却线上的线圈运行速度快(0.5-1.6m/s),冷却速度为6-17℃/s，线圈搭接稀疏，保温罩打开,强制送风，在快速冷却过程中完成相变，获得索氏体化的金相组织。对于低碳钢，低合金钢等钢种，则采用延迟型冷却工艺，散落的线圈搭接密集，线圈在输送机上运行速度缓慢(0

8、.12-0.36m/s)，冷却速度为0.6-1.4℃/s,盖上保温罩，停止送风，在缓慢冷却过程中完成相变。延迟型辊式运输机虽然造价稍高于标准型，但其适应性强，其冷却速率范围为0.5-17℃/s，不但可处理高中碳钢，还可处理低碳钢、焊条钢、冷墩钢和部分合金钢。由于采用辊式运输并设计了多个跌落