青海省西寧市城北區(qū)柴達(dá)木路西寧特殊鋼股份有限公司 青海 西寧 810005

在之前的幾十年中,增加合金元素或者是在軋后進(jìn)行熱處理是提高熱軋鋼材性能的主要方式,但這兩種方式不僅會(huì)增加成本,還會(huì)延長(zhǎng)生產(chǎn)期限,雖然有效提高了鋼材的使用性能,但鋼材的韌性卻因此而下降,同時(shí)也影響到了以后鋼材的焊接。而軋制控制和軋制冷卻的工藝可以通過(guò)合理控制熱軋過(guò)程中的變形和鋼材冷卻的速度,用這種方式對(duì)鋼材的組織形態(tài)進(jìn)行改變,使最終的質(zhì)量得到保障。這種工藝能夠再提高鋼材性能的同時(shí)簡(jiǎn)化工作流程,減少能源消耗,能夠達(dá)到同時(shí)提高鋼材強(qiáng)度和韌性的目的。

一、控制軋制和控制冷卻的概述

棒材軋制的最原始過(guò)程中,一般在軋件剛進(jìn)入精軋機(jī)組時(shí)就已經(jīng)處在奧氏體的單項(xiàng)區(qū)域內(nèi),在完成雜質(zhì)后才能進(jìn)行空冷,而終軋的過(guò)程中溫度會(huì)迅速升高,這樣留給碳原子擴(kuò)散的時(shí)間就比較充足。另外,在熱軋的過(guò)程中,由于變形而導(dǎo)致二次碳化物的析出時(shí)間提前,這就會(huì)使軋件在冷卻之后出現(xiàn)非常嚴(yán)重的粗片珠光體組織現(xiàn)象,影響了產(chǎn)品的質(zhì)量。所以為了提高最終軋制產(chǎn)品的組織性能,就必須要在保證材料基礎(chǔ)成分不變的基礎(chǔ)上對(duì)軋件的溫度和工藝流程進(jìn)行控制,這樣才能真正保障產(chǎn)品的質(zhì)量。

控制扎實(shí)是比較新的一種工藝形式,主要是在鋼材熱軋的過(guò)程中對(duì)加熱控制、變形控制以及溫度控制這三種因素進(jìn)行合理掌握,從而使熱塑性能夠變形并與固態(tài)相變進(jìn)行結(jié)合,最終獲得更為細(xì)小的晶粒,使最終生產(chǎn)出的鋼材有更加全面優(yōu)質(zhì)的性能。一般情況下,低碳鋼和低合金鋼這兩種是最常用的材料,利用控制軋制這一工藝可以更加細(xì)化這些參數(shù),使過(guò)程中形成的奧氏體能夠進(jìn)一步向著鐵素體和珠光體進(jìn)行轉(zhuǎn)變,最終會(huì)形成更加細(xì)化的晶粒和珠光體的球團(tuán),這一過(guò)程結(jié)束后鋼材的強(qiáng)度和韌性都可以達(dá)到更高的水平,從而保證焊接過(guò)程的順利。

通過(guò)對(duì)鋼材合成過(guò)程中的冷卻速度進(jìn)行改變而提高鋼材組織和性能的方式就是控制冷卻。在鋼材的熱軋變形中,奧氏體會(huì)向鐵素體轉(zhuǎn)變,而這一過(guò)程中溫度就會(huì)增高,而轉(zhuǎn)變后的鐵素體晶粒容易變大,從而使其力學(xué)性能變低,為了進(jìn)一步細(xì)化這些晶體顆粒,使珠光體之間的距離得到縮短,并且防止在溫度較高的狀態(tài)下碳化物析出,達(dá)到最終強(qiáng)化性能的目的,就必須要有目的的合理的使用冷卻工藝。

將控制軋制和控制冷卻這兩種工藝應(yīng)用在鋼材的強(qiáng)化中,能夠使最終鋼材的強(qiáng)度和質(zhì)量得以提升,從而獲得更加合理的綜合力學(xué)性能。

二、控制軋制和控制冷卻的工藝特點(diǎn)

與普通熱軋工藝相比,控制軋制和控制冷卻工藝具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)。首先是在加熱溫度的控制上,這一工藝能夠根據(jù)鋼材實(shí)際的性能需求來(lái)對(duì)加熱溫度進(jìn)行控制和調(diào)整,對(duì)于那些主要要求強(qiáng)度而對(duì)韌性要求較低的微合金鋼,一般將加熱溫度控制在1200℃以上,對(duì)于那些主要以韌性為指標(biāo)的鋼材,加熱溫度一般不超過(guò)1150℃。其次是對(duì)后面幾個(gè)軋道的溫度進(jìn)行控制。在一般情況下,靠后的幾個(gè)軋道的溫度應(yīng)該保持和鐵素體的轉(zhuǎn)變溫度相似,但是也會(huì)有一個(gè)合理控制溫度的區(qū)間。另外是可以在奧氏體還沒(méi)有到達(dá)結(jié)晶區(qū)時(shí)就留有充足的變形量,在微合金鋼變形量的具體要求中,如果溫度在900-950℃之間,那么微合金鋼的變形量就必須要大于50%。而這樣的溫度和變形量對(duì)于普通鋼材來(lái)說(shuō),需要經(jīng)過(guò)多次變形才能夠累積到奧氏體在發(fā)生結(jié)晶的步驟。最后就是可以控制軋制后鋼材冷卻的速度,包括快冷卻時(shí)的溫度,以及冷卻快結(jié)束時(shí)的溫度,這樣可以保證鋼材獲得更主要的顯微組織。在一般的軋制冷卻過(guò)程中,第一階段冷卻速度的要求很高,而第二階段的冷卻速度需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

三、大規(guī)格控軋控冷精品特殊鋼棒材

2020年,山鋼特鋼事業(yè)部高端精品鋼新中型產(chǎn)線順利投產(chǎn)。據(jù)了解,該生產(chǎn)線是目前國(guó)內(nèi)裝備水平最高、工藝最優(yōu)的優(yōu)特鋼中棒生產(chǎn)線,是世界首條使用控軋控冷工藝生產(chǎn)直徑80毫米以上優(yōu)特鋼棒材生產(chǎn)線。

該生產(chǎn)線工藝布局緊湊,大幅減少占地面積。與傳統(tǒng)產(chǎn)線相比,單臺(tái)加熱爐小時(shí)產(chǎn)能150噸以上,生產(chǎn)效率提升近一倍。全線具備智能感知、人機(jī)協(xié)同、預(yù)測(cè)預(yù)警、科學(xué)決策的全流程信息傳遞功能,率先實(shí)現(xiàn)從智能燃燒、自動(dòng)出鋼、跟蹤式軋制到定倍尺自動(dòng)優(yōu)化、在線端部倒棱、自動(dòng)打捆的全過(guò)程智能化管控,軋制過(guò)程無(wú)人工干預(yù)。同時(shí),脫硫脫硝工藝、陶瓷膜過(guò)濾器、除塵裝置等環(huán)保設(shè)施的配套使用,實(shí)現(xiàn)了蒸汽、廢水、煙塵零排放。

該產(chǎn)線軋制精度高,可大幅減少用戶再加工量和加工成本。引進(jìn)的國(guó)際領(lǐng)先水平的探傷設(shè)備,可探測(cè)鋼材近表面缺陷和內(nèi)部裂紋,應(yīng)用于優(yōu)特鋼棒材成品檢測(cè)、質(zhì)量認(rèn)證,可滿足高端用戶需求。采用德國(guó)KOCKS控軋控冷工藝,實(shí)現(xiàn)了全規(guī)格控制軋制和控制冷卻,產(chǎn)品物理性能、金相組織更加優(yōu)異,可開(kāi)發(fā)生產(chǎn)晶粒直徑僅有1微米的“超級(jí)鋼”,為生產(chǎn)高端精品鋼奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

總結(jié)

總之,將控制軋制和控制冷卻這兩種工藝應(yīng)用在棒材軋制的生產(chǎn)過(guò)程中,不僅可以讓棒材中所含有的合金元素來(lái)發(fā)揮自身的作用,還可以讓一些含有其他碳化物的普通鋼材具有更好的使用效能。為了進(jìn)一步推動(dòng)這一工藝的進(jìn)步和應(yīng)用,就必須要在軋制的過(guò)程中不斷對(duì)工藝流程進(jìn)行優(yōu)化,要提高競(jìng)爭(zhēng)能力和產(chǎn)品的最終質(zhì)量,同時(shí)也要在這一過(guò)程中對(duì)成本進(jìn)行控制,從而不斷推動(dòng)我國(guó)鋼材行業(yè)的健康發(fā)展。