楊海波 王超 李元廷 周大偉 陳永利

摘 要 高碳鋼盤條的塑性與盤條內(nèi)部微觀組織有密切的關(guān)系，特別是組織中的索氏體和珠光體含量，其含量越高，塑性越好，拉拔性能也越好。文章以70硬線盤條作為研究對(duì)象，對(duì)斯太爾摩風(fēng)冷輥道設(shè)定兩種冷卻參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析研究。試驗(yàn)結(jié)果顯示，70硬線盤條的相變過程發(fā)生在風(fēng)冷輥道上，其溫度區(qū)間為530 ℃～650 ℃，在該溫度區(qū)間內(nèi)，冷卻速度控制在9 ℃/s，從而可獲得更多的利于拉拔的珠光體/索氏體組織，含量可達(dá)到95%，拉拔性能優(yōu)異。

關(guān)鍵詞 70#鋼 斯太爾摩風(fēng)冷 控制冷卻

中圖分類號(hào)：TG335 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

前期達(dá)鋼已成功開發(fā)出中碳鋼硬線盤條，開發(fā)過程中總結(jié)了很多試驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。為了進(jìn)一步調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及為達(dá)鋼下步新產(chǎn)品開發(fā)做好技術(shù)儲(chǔ)備。根據(jù)市場(chǎng)對(duì)高碳鋼盤條的要求，盤條在吐絲后需要快速冷卻到組織相變溫度前，以獲得細(xì)小的內(nèi)部晶粒組織，為下步相變提供條件；在相變過程中和相變后，采用緩慢冷卻，否則會(huì)形成影響拉拔性能的屈氏體組織和馬氏體組織，導(dǎo)致在拉拔過程中容易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。目前達(dá)鋼已開發(fā)出適合自身高線軋制需要的斯太爾摩風(fēng)冷輥道控制參數(shù)，所生產(chǎn)的70#硬線盤條完全符合（GB/T699-1999）《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》標(biāo)準(zhǔn)和（GBT4354-2008）《優(yōu)質(zhì)碳素?zé)彳埍P條》標(biāo)準(zhǔn)。

1試驗(yàn)材料及方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為采用“轉(zhuǎn)爐-LF精煉爐-連鑄”工藝生產(chǎn)的70#鋼連鑄坯，鋼坯尺寸為150mm2？20000mm，試驗(yàn)鋼坯入爐成分見表1。

1.2試驗(yàn)方法

為了探索不同風(fēng)冷輥道參數(shù)設(shè)定下，風(fēng)冷冷卻制度對(duì)70#鋼性能的影響，選取爐號(hào)804528作為代表，在試驗(yàn)過程中，加熱爐爐內(nèi)溫度均按照一個(gè)參數(shù)設(shè)定，連續(xù)軋制過程中，各水冷段控溫同樣按一個(gè)參數(shù)設(shè)定，確定最終盤條的吐絲溫度：T吐=870～880 ℃。產(chǎn)品規(guī)格為 6.5mm，終軋速度為98m/s。斯太爾摩風(fēng)冷輥道根據(jù)輥道速度和風(fēng)機(jī)風(fēng)速調(diào)整，設(shè)定以下兩種參數(shù)。

1.2.1風(fēng)冷輥道參數(shù)設(shè)定

根據(jù)鋼材相變CCT曲線分析，70#硬線盤條的組織轉(zhuǎn)變是發(fā)生在風(fēng)冷輥道上，因此，在該輥道上的冷卻工藝對(duì)盤條的內(nèi)部組織至關(guān)重要，根據(jù)達(dá)鋼的實(shí)際情況，現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)冷輥道段數(shù)與風(fēng)機(jī)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)定兩個(gè)風(fēng)冷輥道參數(shù)，在這兩個(gè)參數(shù)下輥道上的保溫罩均打開。鑒于高碳鋼盤條溫降和相變轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系，風(fēng)冷輥道參數(shù)設(shè)定僅針對(duì)前面7段。詳細(xì)參數(shù)設(shè)定見表2。

1.2.2試驗(yàn)方法描述

工藝1：輥道上方的保溫罩全部打開，整個(gè)風(fēng)冷輥道上的速度為0.74m/s-1.09m/s之間，風(fēng)速先強(qiáng)后弱，風(fēng)機(jī)開啟5臺(tái)，具體設(shè)定詳見表2。

工藝2：輥道上方保溫罩全部打開，整個(gè)風(fēng)冷輥道上的速度為0.70m/s-0-0.82m/s之間，風(fēng)速先強(qiáng)后弱，風(fēng)機(jī)開啟4臺(tái)，具體設(shè)定詳見表2。

1.2.3盤條溫度測(cè)定

據(jù)查閱相關(guān)文獻(xiàn)以及其他鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)70#高碳鋼的實(shí)際情況，70#高碳鋼的珠光體轉(zhuǎn)變溫度在660 ℃左右，570 ℃左右組織相變完成，說明70#高碳鋼盤條的組織轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間為570 ℃～660 ℃之間。通過用手持測(cè)溫儀對(duì)前4段風(fēng)冷輥道上的盤條進(jìn)行了手動(dòng)測(cè)溫，對(duì)應(yīng)的溫度區(qū)間如表3。

對(duì)各測(cè)溫點(diǎn)的溫度進(jìn)行反饋，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)冷輥道長(zhǎng)度的布置以及風(fēng)冷輥道的速度，可以計(jì)算出這兩組樣對(duì)應(yīng)的冷卻速度，804528（1）盤條在2#風(fēng)機(jī)到4#風(fēng)機(jī)之間的冷卻速度為6 ℃/s，804528（2）盤條在2#風(fēng)機(jī)到4#風(fēng)機(jī)之間的冷卻速度為9℃/s。

試驗(yàn)結(jié)束后，通過拉伸試驗(yàn)機(jī)檢驗(yàn)其屈服、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和斷面收縮率；再通過金相實(shí)驗(yàn)分析，檢驗(yàn)盤條的內(nèi)部組織；最后通過手持測(cè)溫儀測(cè)到盤條在風(fēng)冷輥道上各段的溫度，對(duì)其相變溫度進(jìn)行理論驗(yàn)證。

2試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1力學(xué)性能

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 699-1999進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)。從表4可知，70#高碳鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，其中屈服強(qiáng)度都達(dá)到了630以上，抗拉強(qiáng)度都達(dá)到925MPa以上，伸長(zhǎng)率和斷面收縮率也滿足國(guó)標(biāo)要求。

2.2金相組織

軋材的金相組織如圖1和圖2所示，從檢測(cè)的金相組織看出，這兩組樣的金相組織均為利于拉拔的鐵素體+珠光體組織，未出現(xiàn)影響盤條拉拔性能的其他有害組織。圖1中，奧氏體的晶界處均分布有鐵素體組織，成斷續(xù)的網(wǎng)狀，晶粒尺寸較大，這主要是由于盤條在吐絲后，沒有得到快速冷卻，內(nèi)部原始的奧氏體尺寸長(zhǎng)大，后續(xù)在3-6號(hào)處的風(fēng)機(jī)風(fēng)速又降低導(dǎo)致。圖2所獲得的珠光體/索氏體組織較圖1更多，這主要是由于吐絲后快速冷卻，同時(shí)在組織相變點(diǎn)前也進(jìn)行快速冷卻，防止奧氏體晶粒在該過程中急劇長(zhǎng)大，但也要防止屈氏體組織和馬氏體組織的出現(xiàn)，在此過程中，要精細(xì)控溫，從而更多的利于拉拔的珠光體/索氏體組織。

2.3冷卻速度

從本次試驗(yàn)高碳鋼盤條的物理性能和金相組織可以看出，這兩組樣中，第二組樣的性能和金相組織最優(yōu)，這說明70#高碳鋼盤條的組織轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間為530 ℃～650 ℃之間。同時(shí)，可以得出風(fēng)冷輥道上70#高碳鋼盤條的冷卻速度最好控制在9 ℃/s。

3結(jié)論

通過在既有的70#高碳鋼化學(xué)成分的基礎(chǔ)上，軋鋼吐絲機(jī)前所有參數(shù)一致的前提下，調(diào)整風(fēng)冷輥道參數(shù)，分析其力學(xué)性能和金相組織，再結(jié)合風(fēng)冷輥道的冷卻速度可以得出以下結(jié)論。

（1）在該風(fēng)冷輥道控制參數(shù)下，70#硬線盤條力學(xué)性能完全滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 699-1999的要求，在吐絲機(jī)前參數(shù)一定的條件下，按照工藝2的風(fēng)冷輥道參數(shù)控制，70#鋼內(nèi)部組織中，盤條內(nèi)部利于拉拔的高塑性組織珠光體和索氏體含量更高。

（2）70#高碳鋼盤條的相變是發(fā)生在風(fēng)冷輥道上，且相變開始前風(fēng)冷輥道應(yīng)以大風(fēng)量快冷，防止過冷奧氏體晶粒長(zhǎng)大，同時(shí)能夠降低盤條二次氧化和表面氧化鐵皮。

（3）70#高碳鋼盤條相變過程發(fā)生在530 ℃～650 ℃之間，在該溫度區(qū)間內(nèi)，合理控制輥道速度和風(fēng)機(jī)風(fēng)速的匹配，使盤條冷度控制在9 ℃/s左右，從而理想的拉拔效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱敬華.70#優(yōu)碳鋼盤條控扎控冷工藝的研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2007.

[2] 羅德信.軋制工藝對(duì)高碳鋼線材性能影響的研究[J].軋鋼，2004，21（05）：55-58.

[3] 齊福利.優(yōu)質(zhì)硬線軋后控冷過程中組織演變規(guī)律及力學(xué)性能研究[D].貴陽：貴州大學(xué)，2009.

[4] 李元廷，陳永利等.45#硬線盤條控軋控冷工藝研究[J].四川冶金，2014（04）：32-35.

[5] 王伯文.高碳鋼線材軋后冷卻工藝優(yōu)化[D].武漢：武漢科技大學(xué)，2009.

[6] 張守龍.淺談高碳鋼線材軋后冷卻工藝的優(yōu)化[J].山東冶金，2010，32（05）：25-26.