各鋼種冷卻制度及終軋溫度的確定
  發布時間:2020年04月24日 點擊數:

  在熱加工過程中,形變終止溫度對鋼的組織有重要影響,形變終止溫度愈高,晶粒聚集長大的傾向性就愈強,所得到的奧氏體晶粒也就愈粗大,因此應盡量降低成材時的形變終止溫度,但一般不低于Ar3,即通過控制軋制控制冷卻手段來細化晶粒提高產品質量。 

  低碳鋼的形變終止溫度應掌握在靠近800℃,最低也不要低于750℃以下。 

  對于高碳鋼,為防止形成網狀滲碳體,在成材時形變終止溫度宜控制在約850℃左右,如果再把形變終止溫度和軋后快冷很好的配合起來,就有可能將先共析滲碳體的析出完全加以抑制,而不出現網狀滲碳體,即使形成也是  細薄的易于消除,不需要增加額外的工序。 

  過共析碳素鋼與合金鋼軋制以后,過剩滲碳體形成滲碳體(碳化物)網沿晶界分布。具有滲碳體網的鋼材降低冷變形能力和增加產生淬火裂紋的傾向性。鋼為消除滲碳體網要進行復雜的熱處理,熱處理并非能隨時達到目的。因此,必須創造軋制后在鋼中不形成滲碳體網那樣的條件。在低溫時終軋和鋼軋制后相當快速冷卻是能夠達到目的。 

  如:GCr15為降低終軋前的溫度,在精軋機組前裝有水冷裝置,軋后快冷,可以吹壓縮空氣然后進緩冷坑。 

  軋后緩冷將產生粗大的鐵素體晶粒,同時屈服點降低,脆性轉變溫度升高。冷卻速度與鋼材的截面尺寸有關,大截面鋼材難于實現快速冷卻,因此對于同一牌號鋼來說,大截面鋼材的力學性能要低一些。國外圓鋼在軋后通常采用空冷,這與國外鋼中氣體含量低有直接關系,采用在線穿水冷效果會更好,穿水冷圓鋼規格都在Ф75mm以下,采用穿水冷技術往往造成水冷線太長,投資增加,但快冷有利于減輕二次帶狀組織,但是在奧氏體晶粒粗大時,特別是在鋼中的含錳量較高的情況下快冷有可能形成魏氏組織鐵素體。所以軋后快冷要與低的形變終止溫度相配合,在形變終止溫度較低,奧氏體晶粒比較細小的情況下,即使快冷也不致于形成魏氏組織鐵素體。 

  合金結構鋼在中型軋機上軋制后,鋼材直徑60mm以下的在空氣中堆冷,而大于60mm的在不加熱的緩冷坑中冷卻。鋼材在坑中冷卻到100-150℃的時間應該不小于30h。 

  滾珠軸承鋼有產生白點的傾向,因此滾針軸承鋼軋制后應當緩慢冷卻,或按照規定的制度進行熱處理,在裝料時溫度應該不低于700℃,鋼坯在坑中放置到溫度不高于100-200℃平均72h,甚至終軋溫度較低時,以后鋼材緩慢冷卻在鋼中也產生滲碳體網。緩冷時溫度從低于650℃開始不形成滲碳體網,因此為避免得到滲碳體網起見,鋼材軋后每根棒材單獨冷卻以盡可能快的速度直接冷卻到溫度650℃以下。保證得到不帶滲碳體網的滾珠軸承鋼冷卻速度依終軋變形溫度而定,當終軋溫度在900-950℃時,冷卻速度必須不低于45-50℃/min,隨終軋溫度的下降,冷卻速度可以降低。 

  控制合適的最終精軋溫度(在Ac3附近的溫度),在精軋機組并配于合適的壓縮率(約40%),可使低、中碳鋼以及合金鋼、彈簧鋼、軸承鋼等中合金鋼,獲得理想的金相組織和最佳的力學性能,為此在棒材精軋機最后兩架前設置了水冷箱,而且為使急冷后的軋件內外溫度均勻,棒材精軋機組前設置了均溫段。 

  鋼材軋制后可分為以下幾種冷卻方法:

  1.空氣中。

  2.導熱性低的材料中。

  3.在保溫箱中。

  4.無加熱設備的保溫坑中。

  5.預熱保溫坑和爐子中。

  6.有加熱設備的保溫坑和爐子中。

  7.水中。 

  以下是有代表性鋼種控軋控冷采用方法: 

  1.軸承鋼和彈簧鋼

  要求低溫下完成精軋,而軋后要求保溫緩冷,軸承鋼為防止網狀碳化物的析出,軋后先快冷后慢冷。軸承鋼的終軋溫度嚴格控制在800-850℃,以利于破碎網狀碳化物,當終軋溫度大于900℃時,可噴水把鋼快速冷卻至600-650℃(以防止網狀碳化物繼續析出),然后再緩慢冷卻。為此在精軋機前設冷卻水箱,以控制進入精軋機的軋件溫度。 

  2.調質處理鋼(淬火+高溫回火雙重處理) 

  調質處理鋼組織為回火索氏體,經過調質處理的鋼既有高的強度極限和屈服極限,又有足夠的范性和韌性,故具有高的綜合力學性能。經過調質處理的鋼主要用于高強度并受沖擊或交變負荷的重要工件如連桿、軸類等。 

  根據連軋產品大綱定位:優質碳素結構鋼:22.5萬噸,合金結構鋼:22.5萬噸,對占生產總量的90%,如此量大的鋼進行溫度控制,具備增加競爭力的優勢。 

  3.優質碳素結構鋼和合金結構鋼

  優質碳素結構鋼和合金結構鋼都屬于亞共析鋼,亞共析鋼的淬火溫度為AC3以上30-50℃,針對小于40mm規格的圓鋼在精軋機前設置冷卻水箱,作用細化晶粒,淬火后獲得馬氏體組織。然后經過高溫回火,回火是將淬火后的鋼在A1以下加熱,使其轉變成為穩定的回火組織。

  對較大規格圓鋼進行在線溫度控制廠家:意大利烏迪內ABS LUNA工廠,生產規格:φ20-φ100mm圓鋼,鋼種為:碳鋼、表面淬硬鋼、淬火和回火鋼、微合金鋼、軸承鋼、彈簧鋼、不銹鋼,對φ20-φ90mm圓鋼進行在線溫度控制。 

  根據目前石鋼產品定位問題,隨著鋼材用戶發生變化,提供汽車用鋼及向高端市場發展已成為必然,向用戶提供理想的金相組織和最佳力學性能,具備競爭優勢,在考慮冷卻制度時,應該在精軋機組前后設置水冷箱主要針對小于40mm圓鋼,進行在線溫度控制。 

  在精軋機組后設置水冷箱,國外認為對于大規格圓鋼只能起到去除氧化鐵皮,提高表面質量,對細化晶粒作用不大,反而會使圓鋼內部晶粒大小不均勻,進行在線溫度控制,無疑會使軋制線加長增加投資。 

  在精軋機后設置多長水冷箱,提供參考的廠家不多,只有意大利ABSLUNA廠,長度為55米。 

  從長遠發展及質量要求考慮,應該考慮在線溫度控制,先在精軋機后加水冷箱,至少可以去除氧化鐵皮,提高表面質量。 

  控制軋制 

  1、控制軋制理論

  在熱軋過程中通過對金屬加熱制度、變形制度和溫度制度的合理控制,使固態相變與熱塑性變形結合,以獲得細小晶粒組織,使鋼材具有優異的綜合力學性能。對于低碳鋼和低合金鋼來說,采用控制軋制工藝主要是通過控制軋制工藝參數,細化變形奧氏體晶粒,經過奧氏體向鐵素體和珠光體的相變,形成細小的鐵素體晶粒和較為細小的珠光體球團,從而達到提高鋼的強度、韌性和焊接性能的目的;對于高碳鋼和過共析鋼來說,采用控溫軋制技術,細化變形奧氏體晶粒,在接近奧氏體相變點終軋。 

  2、熱機軋制

  目前熱機軋制圓鋼規格為φ40以下,并且主要為低碳鋼和低合金鋼,以細化鐵素體晶粒為主要目的,在750℃ -790℃終軋,精軋前和精軋后要穿水冷卻。再大規格圓鋼,穿水冷后,表面和芯部溫度不均,軋制后表面易形成細小裂紋;軋后再結晶時芯部與表面晶粒度不同,造成棒材橫斷面上組織不均。

  3、?;堉?/p>

  對于φ40-φ80圓鋼可采用?;堉?,最后四道次總變形量要在50-60%,進精軋機前等溫,終軋溫度800℃ -850℃,軋后快速冷卻。 

  4、控溫軋制

  終軋溫度850℃ -900℃,軋后控制冷卻,提高表面質量。對于高碳鋼,可獲得較為細小的珠光體球團;對于過共析鋼,可減輕網狀碳化物的析出。 

來源:軋鋼之家

 

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