不同鋼種控冷目的和工藝特點(diǎn)

1、不同鋼種控冷目的和工藝特點(diǎn)1. 低碳鋼線材采用軋后控制冷卻目的和工藝特點(diǎn)低碳鋼線材(軟線)生產(chǎn)除了常規(guī)的生產(chǎn)工藝要求外，沒(méi)有什么特殊要求?，F(xiàn)在牌號(hào)主要是碳素結(jié)構(gòu)鋼標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的Q195、Q215、Q235和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼所規(guī)定的10、15、20號(hào)鋼等。在質(zhì)量控制上因用途不同而有所差別。低碳鋼線材根據(jù)用途不同，一般分為拉拔用線材和建筑用線材兩大類(lèi)，二者的性能和組織要求均不相同，拉拔用絲材要經(jīng)受很大的拉拔變形，要求鐵素體晶粒粗大。而建筑用線材則要求較高的抗拉強(qiáng)度和一定的塑性，其合金組織要求晶粒細(xì)小，提高珠光體的含量。由于上述的不同要求，在選取終軋溫度和軋后控制冷卻工藝時(shí)要區(qū)別對(duì)待。吐絲溫度：拉拔用

2、材900，建筑用材850；輥道速度：拉拔用材0.08m/s，建筑用材0.150.25m/s；保溫罩蓋：拉拔用材全關(guān)，建筑用材前部分關(guān)閉。低碳鋼線材產(chǎn)生硬化的原因：鐵素體晶粒細(xì)小和鐵素體中碳的過(guò)飽和。奧氏體晶粒大小直接影響鐵素體晶粒大小，而鋼中的殘余元素及第二相質(zhì)點(diǎn)也影響鐵素體晶粒的形成。為了得到比較大的鐵素體晶粒就需要有較高的吐絲溫度和緩慢的冷卻速度，以得到較大的奧氏體晶粒，同時(shí)要求鋼雜質(zhì)含量少，轉(zhuǎn)變后鐵素體晶粒大。鋼中過(guò)飽和碳，有兩種形式存在：一種固溶在鐵素體中起到固溶強(qiáng)化作用；另一種從鐵素體中析出起沉淀強(qiáng)化作用。二者都對(duì)鋼的強(qiáng)化起作用，但對(duì)于低碳鋼來(lái)說(shuō)，沉淀強(qiáng)化的作用較小。因此為了軟化線材

3、，必須使溶解于鐵素體的碳沉淀出來(lái)，這個(gè)過(guò)程可以通過(guò)整個(gè)溫度范圍內(nèi)的緩慢冷卻得以實(shí)現(xiàn)。碳含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))不大于0.25%的低碳鋼線材，在475250時(shí)，要求采用不大于1的緩慢冷卻速度，而理想的冷卻速度是在400250的溫度區(qū)域內(nèi)至少保溫1min，促使過(guò)飽和碳形成穩(wěn)定而均勻的片狀滲碳體和Fe3C的層狀沉積，從而可以使低碳鋼線材消除硬化，降低硬化，提高低碳鋼的拉拔性能。斯太爾摩標(biāo)準(zhǔn)型冷卻工藝對(duì)軟線的性能控制是不理想的，因其冷卻速度快，過(guò)飽和固溶體中的碳作為間隙原子出現(xiàn)，并且部分聚集在點(diǎn)陣缺陷(位錯(cuò))處，在形變過(guò)程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的應(yīng)變時(shí)效，導(dǎo)致硬度、強(qiáng)度增大，塑性、韌性下降，使軟線的使用性能下降。采用延遲

4、型冷卻工藝，在提高終軋溫度和吐絲溫度的情況下，散落在輥道上的線圈搭接密集，并在輸送機(jī)上的運(yùn)行速度緩慢(0.120.36m/s)，蓋上保溫罩，停止送風(fēng)，能獲得較粗大的奧氏體晶粒，可減少隨后冷卻相變時(shí)的鐵素體形核率。同時(shí)，在相變區(qū)進(jìn)行緩慢冷卻，不同的冷卻速度可得到不同使用要求的性能。由于吐絲溫度高，冷卻速度又較慢，所以?shī)W氏體分界在高溫區(qū)進(jìn)行，并且分解轉(zhuǎn)變的時(shí)間較長(zhǎng)。這些有利于先共析鐵素體的充分析出和長(zhǎng)大，粗大的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榇执蟮蔫F素體和少量的碳化物組織，這種組織有利于拉拔。而建筑用線材吐絲溫度相對(duì)較低，冷卻溫度相對(duì)較快，因而降低了奧氏體的分解溫度和縮短了分解轉(zhuǎn)變時(shí)間，能得到較多的珠光體組織和較細(xì)的

5、鐵素體晶粒，有利于線材強(qiáng)韌性和塑性的提高。2. 焊絲鋼質(zhì)量控制的內(nèi)容焊絲鋼是專(zhuān)門(mén)供制造電弧焊、氣焊、埋弧自動(dòng)焊、電渣焊和氣體保護(hù)焊焊條用的鋼。鋼的成分隨所焊材質(zhì)不同而不同，大致分為鐵素焊條鋼、合金焊條鋼和不銹鋼焊條鋼三大類(lèi)。焊線鋼大多拉拔成焊絲，作各種焊條的原料，少部分直接使用盤(pán)條。焊線鋼的質(zhì)量要求主要是化學(xué)成分、表面質(zhì)量和尺寸精度，對(duì)力學(xué)性能不作要求，因而對(duì)冶金質(zhì)量要求較高，特別是硫、磷有害元素含量的控制。焊線鋼的碳含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))一般都低于0.15%，少量鋼號(hào)的碳含量大于0.15%，最高可達(dá)0.35%，如H15A、H15Mn、H18CrMoA、H30CrMnSiA、H2Cr13等。碳素結(jié)構(gòu)

6、鋼類(lèi)的焊線鋼，大部分屬于低碳鋼，可參考低碳鋼的生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn)。對(duì)于含有錳、硅、鉻、鉬等合金結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼類(lèi)焊線鋼，為防止過(guò)熱，加熱溫度不宜過(guò)高。為保證焊絲有均勻一致的性能，不允許有超有標(biāo)準(zhǔn)的成分偏析。為消除煉鋼和鋼錠結(jié)晶過(guò)程中可能出現(xiàn)的化學(xué)成分偏析，在軋制焊線鋼坯料時(shí)，進(jìn)行分段取樣、分段冷卻堆放，最后組批供應(yīng)線材軋機(jī)生產(chǎn)。另外，要求有良好的表面質(zhì)量和拉拔性能。拉拔用的焊線鋼按照低碳鋼進(jìn)行控制。為防止線材劃傷、導(dǎo)衛(wèi)黏鋼，可以適當(dāng)降低軋制溫度，開(kāi)軋溫度以1100為宜。吐絲溫度相對(duì)控制得較低，這將有利于減少線材表面的氧化鐵皮，提高線材的表面質(zhì)量。而錳及Si-Mn類(lèi)的鋼則是因?yàn)榻档屯陆z溫度，能使細(xì)晶

7、奧氏體在較低溫度下轉(zhuǎn)變分解得到較細(xì)的鐵素體和珠光體組織，可有效地避免馬氏體組織的出現(xiàn)，從而達(dá)到降低線材抗拉強(qiáng)度的目的，有利于拉拔。例如一般優(yōu)質(zhì)鋼H08A的吐絲溫度控制在860，錳和Si-Mn類(lèi)鋼按其鋼號(hào)不同，吐絲溫度控制在780820。吐絲溫度采用延遲型冷卻工藝，按低碳鋼控制工藝進(jìn)行控制，有利于焊絲鋼拉拔性能的改善。對(duì)合金焊絲鋼盤(pán)條需逐盤(pán)進(jìn)行編號(hào)、取樣和化學(xué)成分分析。根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行逐盤(pán)判級(jí)，以保證每盤(pán)化學(xué)成分合格。3. 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.200.55%的中碳鋼采用軋后控制冷卻目的碳含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20%0.40%的中碳鋼，通常用于冷變形造緊固件。對(duì)線材采用較慢的冷卻速度，除能得到較高的斷面

8、收縮率外，還能得到低的抗拉強(qiáng)度。這將有利于簡(jiǎn)化甚至省略冷變形前的初次退火或冷變形中的中間退火。有些中碳鋼在冷鐓時(shí)，要求有足夠的塑性，又有一定的強(qiáng)度要求。因此，采用較高的吐絲溫度，可得到僅有少量先共析鐵素體的顯微組織，滿足所要求的性能。對(duì)于碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.350.55%的碳素鋼，為了得到細(xì)片狀珠光體及最少量的游離鐵素體，因此要快速經(jīng)過(guò)Ar3以抑制鐵素體析出，降低Ar3點(diǎn)以得到細(xì)片狀珠光體。所以在風(fēng)冷段要采用大的風(fēng)冷量和高的運(yùn)輸速度，隨后采用適當(dāng)?shù)睦渌?，使得線材最終組織由心部至表面為均勻、細(xì)片狀的珠光體組織。4. 硬線采用軋后控制冷卻目的和工藝特點(diǎn)：通常把優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中的碳的含量分?jǐn)?shù)不小于0.

9、45%的中碳鋼軋制的線材稱(chēng)為硬線，如制繩鋼絲用盤(pán)條，針織布鋼絲用盤(pán)條，輪胎鋼絲，琴鋼絲等專(zhuān)用盤(pán)條，泛指45#以上的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、40Mn70Mn、T8Mn、T9A、T10A等。變形抗力與硬線相當(dāng)?shù)牡秃辖痄?、合金鋼及某些?zhuān)用鋼也可歸類(lèi)為硬線，但通常合金線材是按其合金含量及用途分類(lèi)的。硬線主要是供給金屬制品行業(yè)的原料，廣泛用于加工地松弛預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絲繩、鋼絞線、輪胎鋼絲及鋼簾線、中高強(qiáng)度的緊固件等。硬線的生產(chǎn)特點(diǎn)：(1) 對(duì)鋼坯進(jìn)行探傷，并做低倍檢驗(yàn)，表面不合格要求的鋼坯必須修磨處理；(2) 對(duì)盤(pán)條有脫碳層要求，一般脫碳層深度不大于公稱(chēng)直徑的2%(對(duì)制繩用盤(pán)條為不大于1.5%)，因此坯料的加熱

10、制度應(yīng)予以控制；(3) 軋制工藝控制嚴(yán)格，軋機(jī)的調(diào)整、導(dǎo)衛(wèi)及軋輥(環(huán))表面的檢查必須認(rèn)真，不得有粘鋼、刮絲、錯(cuò)輥現(xiàn)象，以防止出現(xiàn)耳子、折疊、結(jié)疤、裂紋等軋制缺陷；(4) 軋制中變形抗力大；(5) 按品種和硬線的質(zhì)量要求嚴(yán)格控制加熱爐各段的加熱溫度、加熱速度及爐內(nèi)氣氛。鋼坯的出爐溫度控制在1150以下為宜，終軋溫度一般控制在9501050。要控制較高的吐絲溫度，一般在850950，為了減少二次氧化，控制在850870較為合適?？刂品掷淅鋮s制度標(biāo)準(zhǔn)型斯太爾摩工藝制度，風(fēng)冷區(qū)供給風(fēng)量，運(yùn)輸輥道速度選擇1.11.3m/s。該工藝控制的冷卻速度可使奧氏體分解的過(guò)冷度增大，連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線向右下方移動(dòng)，使較粗

11、大的奧氏體晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的相變?cè)诟偷臏囟认逻M(jìn)行，以使轉(zhuǎn)變后的珠光體片間間距減小，使線材的抗拉強(qiáng)度增加。在相同的冷卻條件下，線材吐絲溫度越高，抗拉強(qiáng)度越高，吐絲溫度月底，抗拉強(qiáng)度越低。當(dāng)吐絲溫度相同，小規(guī)格線材的抗拉強(qiáng)度較高。這種控制冷卻工藝使硬線具有一定的拉拔強(qiáng)度和較好的延伸性能，達(dá)到了鉛浴淬火的效果。5. 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.60.85%的高碳鋼采用軋后控制冷卻目的和工藝特點(diǎn)：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.60.85%的高碳鋼線材要求盡量減少鐵素體的析出，得到單一的細(xì)片層珠光體索氏體組織和細(xì)小的珠光體球團(tuán)。這種組織具有優(yōu)良的拉拔性能，可以取消拉拔前的鉛浴淬火。為了獲得這種組織，該鋼種線材采用的控冷工藝

12、的特點(diǎn)是：精軋后線材經(jīng)過(guò)快速降低吐絲溫度，防止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，并抑制鐵素體析出，加大冷卻度，降低Ar1點(diǎn)溫度：采用標(biāo)準(zhǔn)型斯太爾摩冷卻工藝，并在較低溫度下和風(fēng)冷快冷條件下，打開(kāi)保溫罩，將散落在輸送機(jī)上的線圈以0.51.6m/s的運(yùn)行速度移動(dòng)，其冷卻速度為617/s，進(jìn)行奧氏體向索氏體轉(zhuǎn)變，得到細(xì)片狀珠光體和細(xì)小的珠光體球團(tuán)組織。6. 冷鐓鋼線材的生產(chǎn)特點(diǎn)：冷鍛鋼線材一般用低、中碳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼生產(chǎn)主要用于制造螺栓、螺母、螺釘、自攻螺釘?shù)染o固件和各種冷頓成型的零配件，用途廣泛，需求量大。對(duì)冷鍛用線材的質(zhì)量要求特別嚴(yán)格，在諸多鋼種中，它的檢驗(yàn)項(xiàng)目最多且嚴(yán)格。對(duì)其表面質(zhì)量、內(nèi)在質(zhì)量、成分的

13、均勻性、冷加工性能及尺寸精度均有較高的要求。冷鐓鋼線材的生產(chǎn)特點(diǎn)是：(1) 冷鐓鋼要求有高的冶金質(zhì)量，其化學(xué)成分，夾雜，偏析等直接影響成材后的冷鐓加工性能，因而采用爐外精煉技術(shù)；(2) 嚴(yán)格檢查線材的坯料表面質(zhì)量；(3) 加熱制度與低、中碳鋼相同，而且對(duì)表面有嚴(yán)格要求，加熱，控冷中應(yīng)特別注意；(4) 軋制時(shí)鋼的變形抗力不大，對(duì)軋輥表面及導(dǎo)槽均要嚴(yán)格檢查，清理和精心調(diào)整；(5) 為減少后續(xù)工序磨具的消耗和不必要的空拉拔，對(duì)線材的尺寸精度要求較嚴(yán)；(6) 盡可能減少氧化鐵皮。冷鐓鋼線材質(zhì)量控制的特點(diǎn)不同于對(duì)應(yīng)的低、中碳碳素結(jié)構(gòu)鋼線材，它的最終性能要求要保證有足夠的強(qiáng)度和良好的韌性和塑性，一般沒(méi)有拉

14、拔性能的要求。因此，質(zhì)量控制的重點(diǎn)是使冷鐓鋼線材具有較好的綜合力學(xué)性能，其金相組織為鐵素體加球光體，采用延遲型控冷工藝較合適。對(duì)于不同鋼號(hào)的冷鐓鋼，在控冷工藝上大同小異，風(fēng)機(jī)和保溫罩蓋都是關(guān)閉，而在終軋溫度、吐絲溫度及輥道運(yùn)輸速度的控制上略有不同。7. 低合金鋼線材的生產(chǎn)特點(diǎn)：按照合金的含量分類(lèi)，鋼中合金總含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))小于3.5%線材統(tǒng)稱(chēng)為低合金鋼線材，而與碳含量的高低關(guān)系不太大。如ML15MnVB、ML20MnTiB、20CrMnMo冷鐓鋼、M65Mn冷鐓鋼、GC15軸承鋼等。該類(lèi)線材由于合金元素的存在，具有較高的淬透性、較高的強(qiáng)度和較好的韌性，即較好的綜合力學(xué)性能，可用于制作柳螺用緊固

15、件、標(biāo)準(zhǔn)件、承受強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)件以及耐磨件等。低合金鋼線材的生產(chǎn)有以下一些特點(diǎn)：(1) 對(duì)坯料表面有嚴(yán)格要求；(2) 線材表面有脫碳要求，應(yīng)有合理的加熱制度；(3) 軋材表面有嚴(yán)格要求，軋制前要嚴(yán)格檢查軋線導(dǎo)衛(wèi)、軋輥(環(huán))，針對(duì)不同鋼種的合理地調(diào)整孔型和冷卻水量；(4) 根據(jù)合金元素的多少和特點(diǎn)，合攏地制定軋制和控制冷卻工藝?，F(xiàn)以20CrMnMo低合金鋼線材軋制為例具體說(shuō)明。此鋼線材常用于制造鏈條用銷(xiāo)軸，要求具有良好的綜合力學(xué)性能和良好的低溫沖擊韌性，并對(duì)線材的強(qiáng)度和塑性具有一定要求。由于鉻、錳、鉬含量較高，其淬透性較好。從該鋼的C曲線可知，在冷卻速度稍快的情況下，可以得到一定量的貝氏體組織，因而

16、必須采用延遲型緩慢冷卻的控制冷卻工藝。為了避免產(chǎn)生較多的貝氏體組織，吐絲溫度要較低，防止晶粒粗大，以使奧氏體較早地進(jìn)行珠光體分解轉(zhuǎn)變。在較低的冷卻速度下，線材在高于貝氏體相變區(qū)溫度有足夠的時(shí)間完成珠光體相變，獲得片層間距較小的珠光體或索氏體組織。8. 軸承鋼線材采用軋后控制冷卻目的和工藝特點(diǎn)：軸承鋼線材主要用于制造各類(lèi)軸中的滾珠、滾柱、滾針，對(duì)鋼質(zhì)要求嚴(yán)格，如對(duì)鋼的化學(xué)成分和內(nèi)部組織的均勻性、鋼的純凈度和表面脫碳層都有較高的要求。因此，軸承鋼標(biāo)準(zhǔn)除規(guī)定化學(xué)成分外，還要求檢查低倍組織、非金屬夾雜物、碳化物不均勻性(網(wǎng)狀碳化物、帶狀碳化物和碳化物液析)和表面脫碳等。以GCr15軸承鋼為例，它是高碳

17、低鉻鋼，在熱軋生產(chǎn)和軋后控制冷卻中主要如何抑制網(wǎng)狀碳化物形成，控制珠光體球化團(tuán)細(xì)小、均勻和獲得退化性珠光體組織。軋制GCr15軸承鋼線材時(shí)，除對(duì)各道次的軋制溫度進(jìn)行控制之外，還要控制終軋溫度在800850，以抑制網(wǎng)狀碳化物的形成。如果軋機(jī)和主電機(jī)的能力不夠，則只能盡可能地控制合適的終軋溫度。精軋后立即強(qiáng)制快速水冷至800以下，以減少或抑制碳化物沿晶界析出，并減少氧化鐵皮的生成量。吐絲溫度控制在780左右，隨后采用延遲型緩慢冷卻，以盡可能地控制網(wǎng)狀碳化物的形成和長(zhǎng)大。輥道速度選擇在0.080.12m/s，保溫罩全關(guān)閉，風(fēng)機(jī)全部關(guān)閉。采用這種控制冷卻工藝得到的組織為細(xì)珠光體或退化珠光體和繼續(xù)薄網(wǎng)碳

18、化物，網(wǎng)狀碳化物級(jí)別為01.5級(jí)，大多數(shù)為0.5級(jí)。如果得到退化珠光體組織，可以大大縮短后續(xù)的球化退火時(shí)間和提高線材的球化質(zhì)量。9. 合金鋼線材的生產(chǎn)特點(diǎn)：鋼中合金元素的總含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))不小于3.5%的線材稱(chēng)為合金線材。合金鋼線材因其合金元素含量高，冶煉、澆鑄技術(shù)要求嚴(yán)格，成分難以控制，而在高速線材軋機(jī)上生產(chǎn)合金鋼線材，采用的軋制和控冷工藝則根據(jù)其鋼種、規(guī)格和組織、性能要求的不同而有所不同。以6.5mm1Cr18Ni9Ti不銹鋼盤(pán)條說(shuō)明，該鋼種為高鉻、鎳鋼，是一種具有較高的拉拔性能、良好的晶間抗腐能力，良好的冷鐓性能及高的屈服點(diǎn)。其生產(chǎn)特點(diǎn)：(1) 鋼坯表面應(yīng)嚴(yán)格檢查；(2) 鋼的導(dǎo)熱性差，導(dǎo)熱系數(shù)相當(dāng)于低碳鋼的27%，加熱時(shí)預(yù)熱段加熱速度不易過(guò)快，這種鋼無(wú)組織應(yīng)力可冷態(tài)裝爐；(3) 高溫塑性好，加熱溫度可適當(dāng)高些，但溫度過(guò)高將引起鋼中第二相(鐵素體相)數(shù)量增加，降低高溫塑性，因此不宜超過(guò)1200，一般開(kāi)軋溫度為11501180；(4) 變形抗力大，較碳鋼的變形抗力大1.31.5倍，當(dāng)軋制溫度較低時(shí)，變形抗力急劇增加，因此，終軋溫度較低時(shí)，變形抗力急劇增加，因此，終軋溫度不應(yīng)低