【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 厚板廠采用控軋控冷組合工藝生產(chǎn)高強(qiáng)度管線鋼 ? 迪林根寬厚板廠 ? 80年代末采用三階段控制軋制和軋后加速冷卻工藝生產(chǎn)高強(qiáng)度 X6 X70管線鋼。 ? 90年代初開始改為采用三階段控制軋制、 中間坯強(qiáng)制 水冷及軋后加速冷卻工藝 ,以達(dá)到降低合金元素量、降低碳當(dāng)量、改善鋼的韌性及焊接性能的目的。 ? 中間坯強(qiáng)制冷卻 強(qiáng)化機(jī)理是通過(guò)抑制變形奧氏體回復(fù) ,使得相變后鐵素體組織更加細(xì)小、貝氏體組織更加均勻彌散分布來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 ? 日本眾多的寬厚板廠采用控軋控冷組合工藝生產(chǎn)高強(qiáng)度船板。如日本鋼管福山寬厚板廠采用單一化學(xué)成分、不同工藝生產(chǎn) 2 5mm厚 3 6 0 MPaA、 D、 E級(jí)高強(qiáng)度船板 ,且滿足各種級(jí)別韌性要求 。 41 ?控軋控冷工藝對(duì)寬厚板工廠設(shè)備的要求 ? 控制軋制的顯著特點(diǎn)是超低溫軋制和高的軋制負(fù)荷 ,對(duì)軋機(jī)設(shè)備提出了極高的要求。對(duì)于 5m級(jí)寬厚板軋機(jī) ,最大軋制壓力應(yīng)達(dá) 1 0 0 MN。為了確保成品鋼板的厚度精度、低平凸度、良好的平直度 ,軋機(jī)的剛性系數(shù)應(yīng)達(dá) 1 0 k N/ mm,支承輥直徑2 0 0 0～ 2 40 0 mm,同時(shí)應(yīng)采用工作輥彎輥等平直度控制手段 。 ?控制軋制所需的大軋制力矩 ,軋機(jī)主傳動(dòng)電機(jī)功率應(yīng)達(dá) 2 1 0 0 0 0 k W(上、下單獨(dú)傳動(dòng) ) ,允許最大過(guò)載力矩達(dá) 2 40 0 0 k Nm,電機(jī)轉(zhuǎn)速 0～ 6 0 / 1 2 0 r/ min,最大軋制速度達(dá) 6 . 5～ 7m/ s. 42 ?對(duì)加速冷卻裝置、熱矯直機(jī)的能力及鋼板平直度確保功能提出了很高的要求。為了使冷卻后的鋼板在長(zhǎng)度、寬度方向上溫度均勻 ,國(guó)外加速冷卻裝置及相關(guān)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)均有特殊控制功能。國(guó)外出現(xiàn)了最大矯直力達(dá) 40 0 0 0 k N等級(jí)的強(qiáng)力熱矯直機(jī) . ?對(duì)剪切線設(shè)備提出了新的要求。國(guó)外出現(xiàn)了可剪切鋼板強(qiáng)度達(dá) 1 2 0 0 MPa(厚度 ≤ 40 mm)的強(qiáng)力三曲軸 (或二曲軸 )滾切式剪切機(jī) ,此類設(shè)備適應(yīng)了控軋控冷技術(shù)的發(fā)展。 ?各類工藝參數(shù)控制精度要求極高。從加熱至熱矯直機(jī) ,至少必須由兩級(jí)計(jì)算機(jī) )實(shí)施生產(chǎn)工藝過(guò)程全自動(dòng)控制 ,同時(shí)必須設(shè)置大量的鋼板位置檢測(cè)儀表及測(cè)溫儀表。國(guó)外大多數(shù)寬厚板廠均采用四級(jí)計(jì)算機(jī)控制 43 生產(chǎn)中的應(yīng)用 44 ?工藝參數(shù)的特點(diǎn) 控制軋制和控制冷卻的工藝參數(shù)控制與普通熱軋工藝相比具有如下特點(diǎn) : (1 )控制鋼坯加熱溫度。 對(duì)于要求強(qiáng)度高而韌性可以稍差的微合金鋼 ,加熱溫度可以高于 1 2 0 0℃ 。 對(duì)以韌性為主要性能指標(biāo)的鋼材 ,則其加熱溫度要控制在 1 1 50℃ 以下。 (2 )控制最后幾個(gè)軋制道次的軋制溫度。終軋道次的軋制溫度接近Ａｒ 3 溫度 ,有時(shí)也將終軋溫度控制在 (γ +α)兩相區(qū)內(nèi)。 45 (3 )在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)內(nèi)給予足夠的變形量。對(duì)微合金鋼要求在 90 0℃ ～ 950℃ 以下的總變形量大于 50 %,普通碳鋼通過(guò)多道次變形累計(jì)達(dá)到奧氏體發(fā)生再結(jié)晶。 (4)控制軋制后的鋼材冷卻速度、開始快冷溫度、快冷終了溫度 ,以保證獲得必要的顯微組織。通常要求軋制后的第一冷卻階段冷卻速度要大 ,第二階段冷卻速度根據(jù)鋼材性能要求而定 . 46 ?該工藝在螺紋鋼筋生產(chǎn)中的應(yīng)用 連軋棒材生產(chǎn)線中 ,鋼材是在規(guī)定的孔型系統(tǒng)中完成的 ,變形條件基本固定 ,不可能進(jìn)行大范圍的變形量調(diào)整。 全連軋棒材生產(chǎn)線在生產(chǎn)螺紋鋼筋時(shí) ,主要是采用控制 開軋溫度 和 終軋溫度 的手段來(lái)改善變形奧氏體的組織狀態(tài) ,提高鋼材綜合性能 47 ?螺紋鋼筋的控制冷卻 螺紋鋼的控制冷卻：利用熱軋螺紋鋼軋后在奧氏體狀態(tài)下很快冷卻 ,表面淬成馬氏體 ,隨后由其心部放出余熱進(jìn)行自回火 ,以提高強(qiáng)度與塑性 ,改善韌性 ,得到良好的綜合力學(xué)性能。 螺紋鋼的綜合力學(xué)性能和工藝性能 ,如屈服極限、反彎、沖擊韌性 ,疲勞壽命和焊接性能等 ,同螺紋鋼的最后組織狀態(tài)有關(guān)。而獲得何種組織則決定于鋼的化學(xué)成分、螺紋鋼直徑、變形條件、終軋溫度、軋后冷卻條件及自回火溫度等參數(shù)。 合理地選擇軋后控制冷卻工藝是獲得所要求螺紋鋼性能的主要任務(wù) 48 ?螺紋鋼軋后的控制冷卻工藝 包括下三個(gè)階段 : ?螺紋鋼表面淬成馬氏體階段： 螺紋鋼離開精軋機(jī)后 ,在終軋溫度下 ,盡快地進(jìn)入高效冷卻裝置進(jìn)行快速冷卻。 螺紋鋼的冷卻速度必須大于使表面層達(dá)到一定深度淬火成馬氏體的臨界溫度 ,表面溫度低于馬氏體開始轉(zhuǎn)變的臨界溫度 ,發(fā)生奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變。 心部由于溫度高仍處在奧氏體狀態(tài) ,表層則為馬氏體及殘余奧氏體組織 ,表面馬氏體層的厚度決定于軋后強(qiáng)制冷卻的時(shí)間。 49 ?自回火階段： 螺紋鋼經(jīng)第一階段快速冷卻后 ,在冷床上進(jìn)行空冷 。 由于第一階段快冷造成螺紋鋼截面上各點(diǎn)的溫差較大 ,心部的熱量將向表面層擴(kuò)散傳導(dǎo) ,形成馬氏體的自回火 。 根據(jù)自回火的溫度高低 ,可以得到回火馬氏體或回火索氏體 ,表層的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體 。靠近表面的過(guò)渡層 ,根據(jù)鋼的成分冷卻條件的不同 ,奧氏體將轉(zhuǎn)變成貝氏體 、 屈氏體或索氏體 ,心部仍處在奧氏體狀態(tài) 。 這一段時(shí)間的長(zhǎng)短取決于螺紋鋼直徑大小和前一階段的冷卻條件 。 50 ?心部的奧氏體轉(zhuǎn)變階段 螺紋鋼在冷床上空冷一段時(shí)間后斷面上的溫度趨于一致，并同時(shí)降溫，達(dá)到奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變溫度 ，開始相變。 根據(jù)鋼的化學(xué)成分、螺紋鋼直徑大小以及前階段的冷卻效果，心部將轉(zhuǎn)變成鐵素體和珠光體或索氏體或貝氏體組織 51 52 ?螺紋鋼軋后控制冷卻的方法 根據(jù)螺紋鋼在軋后快冷前變形奧氏體的再結(jié)晶狀態(tài) ,螺紋鋼軋后冷卻的效果可以分為兩類 : ? 變形的奧氏體已經(jīng)完全再結(jié)晶 ,變形引起的位錯(cuò)或亞結(jié)構(gòu)強(qiáng)化作用已經(jīng)消除 ,變形強(qiáng)化效果減弱或消除 ,因而強(qiáng)化只能靠相變完成 ,綜合力學(xué)性能提高不多 ,但是應(yīng)力腐蝕穩(wěn)定性較高。 軋后快冷之前 ,奧氏體未發(fā)生再結(jié)晶或者僅發(fā)生部分再結(jié)晶 ,在變形奧氏體中保留或部分保留變形對(duì)奧氏體的強(qiáng)化作用 ,變形強(qiáng)化和相變強(qiáng)化效果相加 ,可以提高螺紋鋼的綜合力學(xué)性能 ,但應(yīng)力腐蝕開裂傾向較大。 53 ?螺紋鋼軋后控制冷卻的方法 : 一般可分為兩種： ? 軋后立即冷卻 ,在冷卻介質(zhì)快速冷卻到規(guī)定的溫度 ,或者在冷卻裝置中冷卻一定時(shí)間后停止快冷 ,隨后空冷 ,進(jìn)行自回火 。 生產(chǎn)小斷面螺紋鋼適合采用此種冷卻方法 。 ? 先在高速冷卻裝置中用很短時(shí)間將螺紋鋼表面過(guò)冷到馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)以下形成馬氏體 ,并立即中斷快冷 ,空冷一段時(shí)間 ,使表面層的馬氏體回火 ,形成回火索氏體 。然后進(jìn)行二冷快冷一定時(shí)間 ,再次中斷快冷進(jìn)行空冷 ,使螺紋鋼芯部獲得索氏體組織 、 貝氏體及鐵素體組織 （ 大斷面的螺紋鋼適合采用 ） 。 這種冷卻方法獲得的螺紋鋼筋抗拉強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度略低 ,延伸率幾乎相同 ,而抗腐蝕穩(wěn)定性好 。 同時(shí) ,對(duì)大斷面鋼材來(lái) 說(shuō) ,還可以減小內(nèi)外溫差 54 ?影響控制冷卻螺紋鋼筋性能的因素 ?加熱溫度 ? 加熱溫度影響鋼坯的原始奧氏體晶粒的大小、各道次軋制溫度及終軋溫度 ,影響道次之間及終軋后的奧氏體再結(jié)晶程度及晶粒大小。 ? 當(dāng)其他變形條件一定時(shí) ,隨加熱溫度的降低控制冷卻后的鋼筋性能明顯提高。 ? 如果不降低坯料的加熱溫度 ,又需要降低終軋溫度 ,則可以在終軋前設(shè)置快冷裝置 ,降低終軋前的鋼坯溫度。 55 ? 變形量 控制 終軋前幾道次的變形量 ,將道次變形量與軋制溫度很好的配合 ,對(duì)鋼筋快冷以前獲得均勻的奧氏體組織、防止產(chǎn)生個(gè)別粗大晶粒以及造成混晶有重要作用 ,水冷后可以得到均勻組織。 ? 終軋溫度 終軋溫度高低決定了奧氏體的再結(jié)晶程度。當(dāng)冷卻條件一定時(shí) ,直接影響淬火條件和自回火條件。為了保持鋼的自回火溫度相同 ,在終軋溫度不同時(shí) ,必須通過(guò)改變冷卻工藝參數(shù)來(lái)達(dá)到。經(jīng)驗(yàn)表明 ,一般終軋溫度較低時(shí)鋼筋的強(qiáng)化效果好。 ? 終軋到開始快冷的間隔時(shí)間。主要影響奧氏體的再結(jié)晶程度 ,如果軋后鋼筋處于完全再結(jié)晶條件下 ,高溫下停留時(shí)間加長(zhǎng) ,奧氏體晶粒容易長(zhǎng)大 ,將使鋼筋的力學(xué)性能降低。如果軋后鋼材處于部分再結(jié)晶區(qū) ,則延長(zhǎng)軋后的停留時(shí)間 ,可以增加奧氏體的再結(jié)晶數(shù)量 ,快冷之后有利于獲得均勻的組織。軋后為未再結(jié)晶狀態(tài)時(shí) ,則要求軋后立即快冷 ,防止發(fā)生部分再結(jié)晶 。 56 ?冷卻速度 : ? 提高冷卻速度可以縮短冷卻器的長(zhǎng)度，保證得到鋼筋表面層的馬氏體組織。如果冷卻速度比較低，則用加長(zhǎng)冷卻設(shè)備即增加冷卻時(shí)間來(lái)達(dá)到。 ? 一般鋼筋從 1 0 3 0℃ 到 40 0℃ 的控制冷卻速度是 ： ? 1 0ｍｍ的鋼筋