高速线材生产中控轧控冷技术应用探讨

熊 浩

（阳春新钢铁有限责任公司，广东 阳春 529627）

钢材在全国产业化行业的成长历史中扮演着非常重要的角色，线材作为关键的钢材材料同时也得到了普遍的应用。线材是用轧钢生产的。它自身质量以及特殊性能与生产设备和工艺密切相关，包含控轧控冷工艺。在不一样的生产设备和工艺条件下，其制造出来的高速线材的机能也有很大的差别。因为其在轻、重工业中必要对高速线材的工艺设备以及生产技术完成深入研究，以促进其性能的提高，从而推进现代钢材产业的不停向前生长，从而逐步满足工业生长的需要。

1 控轧控冷技术的成长状况

控轧控冷技术在高速线材的制造过程中占有重要地位。在钢铁工艺完成后，为了获取所需要的强韧劲，可以加入对应的添加剂，并且把反应热度稳定在特定的范畴之内。将钢置于这样的条件下，钢会逐渐由奥氏体转变为铁素体，从而完成对其特定组织的大规模转变，进而完成提高钢的强度的任务[1]。控制轧制作为轧钢的一种技术方法，通过稳定轧制温度和变形，使热轧钢的组织处于相对较优的状态，进而使热轧钢在不经热加工的操作下具有更加优良的状态。控制轧制技术虽然对提高钢铁的机能有很好的成果，但同时也留存着一些缺点，所以其要求其他工艺的配合。控冷技术可以弥补控轧工艺对相变组织细化所产生的问题，从而使钢获得更高的强度。在现实的作业环节之间，可以采用特定的出产工艺来决定线材的降温速率，并在主宰轧制的过程中充分使用线材热轧作业完成所产生的剩余的热量，使产品在组织和性能上满足实际需要。大量出产实践说明，在钢材出产中采用控制轧制，在确保出品有较高的强度和较高的韧劲的基础上，还可以完成对生产工艺的便捷化处理，使钢材具有更广泛的用途。近些年以来，本国的轧制工艺研究取得了新的进步，然而在高速线材的出产中，控制轧制和冷却技术仍然存留一些问题，高速线材的产量和性能还存在一些不足[2]。所以，有必要对此类技术不断的进行该善与精进，以充实施展其在高速线材出产过程中的作用。

2 控轧控冷机理

线材的控轧控冷的本质是利用利用轧制工艺数据以及轧后冷却之后的数据来把握钢材的变化和组织的状态，从而制造可以满足人们须要的钢铁。

2.1 控制轧制原理

热塑性改变过程中或热塑性改变后钢组织的再结晶对控制轧制起着非常重要的作用，控制轧制的根本就是奥氏体晶粒的细质分化。热改变是从改变的角度来让钢的改变抗力降低，提升钢材的塑性改变能力。从组织控制的角度来看，控制钢的奥氏体组织能力完成了，在特定的奥氏体组织状况下进行变形，利用控制改变条件，为相变做组织准备，达到在改变的过程中将组织逐渐支配，通过控制相变过程来得到所需的组织以及性能。不一样的变化前奥氏体的组织结构不一样，变化之后的机能也会不相同。奥氏体化的变形条件以及条件的差异，在热变形的过程中就会有不同的动样回应过程（动样回应、动样再结晶）和静样回应过程（静样回应、静样再结晶），在不一样的热改变条件下，不一样的回复工艺会形成钢的显微结构变化。

2.2 控制冷却机制

在高热温度终轧下的线材，在条轧后处在全部奥氏体结晶状况，使用轧后加速降温。因为如果轧制后缓慢降温，那么改变的奥氏体晶粒会在降温过程中慢慢长成，转变后会获取一个粗壮的铁素体结构。因为降温速率非常的慢，奥氏体转变的珠光体较厚，片层之间的间距变厚。这种结构的力学性能有点低[3]。而较低的温度终轧的线材，在终轧的过程中，奥氏体处在一个没有结晶的热度区。因为变形的影响，从而导致Ar3的温度升高，最终终轧制后奥氏体迅速变化，从而形成铁素体。这种在高温下前提下，出现的铁素体生长速度非常之迅速。如果轧制后使用缓冷，那么铁素体就会有足够的生长时间，在室温下条件下会生成非常厚而粗大的铁素体，从而使控制轧制细化晶粒的效果进而降低。轧后快速冷却本质上就是改变奥氏体经控制轧制后细质分化的结构。在迅速降温后，相变结构生出对应的改变，钢材中就会沉淀出物的巨细、数目以及沉淀出来的位置产生变化，从而提升了钢的强度和韧劲。而对高碳钢和高碳合金钢来说，轧后操控降温的机制是为了以防改变后奥氏体晶粒生长，减少网状碳化物的析出和使其级别得到降低，珠光体球团粒径减少，改变珠光体的形状以及片层距离，从而提升钢的性能。

3 确定控轧控冷数据

控制轧制和控制冷轧具有以下势：脱碳量下降、晶粒长度得到节制、提高钢的冷改变性能、操控抗拉强硬力度和显微结构、撤销热处理和抑制铁皮氧化。控制轧制有两种变形系统：

两阶段变形系统：在奥氏体再结晶区进行粗制轧制，经过不停改变和再结晶从而将奥氏体晶粒进行细质分化，950℃之下进行中轧和精轧，在下相未结晶区发生改变，叠加的改变量是在60%～70%左右。在Ar3附近进行终轧后，可获得含有大量变形带的奥氏体未结晶颗粒，在相变之后可获得非常微小的铁素体晶粒[4]。

三阶段变形系统：Y再结晶区轧制进行粗轧，在950℃之下，中轧在Y没有晶体的地域进行轧制，其变形量为70%，精轧是在Ar3和Ar1区域之间的两相区进行轧制。这样可以获得微小的铁素体晶体和没有变形的未结晶的奥氏体晶体，这些晶体具有变形带，改变后可以获得微小的铁素体晶体，这些晶体具有亚结构和位错。为了落实每一段的改变，必需严苛把控每一段的热度，加温时热度不能太高，以防奥氏体晶体生长，并防止在一些再结晶区轧制，从而生成混晶结构，从而毁坏钢的韧劲。

控制轧制分为几个阶段：风冷线热度控制、精轧前水冷操控、精轧机水冷操控、精轧后水冷操控、纺丝热度操控、加热热度操控。

3.1 加热温度控制

为了达到控制轧制的目的，因此在钢坯出炉的时候就要控制温度，使钢坯加热温度比在室温轧制的温度还要低，既能保障最终产品的质量，还能减少钢坯表面脱碳，节约燃料，使得钢材的生产成本下降。

3.2 精轧前水冷控制

为对进来精轧机的轧制热度进行操控，增加水冷箱在无扭精轧机组的前面，从而实现让轧制热度下降来操控轧制的目的。利用操控水箱里水冷喷嘴的打开度、开孔数和水箱尾端的气封，可使轧制部件的温度降低100℃～150℃，然后通过热度回归的阶段，让轧制部件芯面的表面热度平均，热度差异需要操控在0℃上下，不会对下一次的轧制造成影响。

3.3 精轧机水冷

为防止精轧机的轧制速率过快而导致的温度升高，在精轧机组的机架之间增加了一个水冷装备；为确保轧件的平均降温，水冷设备应该位于轧件圆与椭圆机架之间，使轧制部件降温匀称，结束了由于轧制的热度太高产生晶体粗壮面的轧制部件导致线材机能下滑的不利后果。水冷管的压力需要和水冷箱的压力保持一样，并且还需要操控在同一热度，从而实现操控有用、便宜方便的目的。

3.4 空冷管线的温度控制

作为控制冷却的主要风冷方式，在经历多年的发展之后，成效最好的是Steymour链式风冷输送线以及第二届钢铁质量操控技术学问讨轮会辊式风冷输送线，初期时间，我国建设的高速线材车间大多使用的是链式风冷输送线，这是当前我国外研究的热点，当前被普遍用作的就是辊式样风冷输送线[5]。斯泰尔莫空冷输送线是一类柔性系统，可以实现线材不一样的降温需求。经过不一样的降温工艺可以保证线材获取所需的金相结构和力学机能。根据操控降温的原理，有三种操控降温方法，分别为：标准降温方法、延时降温方法和慢降温方法。其中标准冷却方式、延时冷却方式被广泛的应用。

4 控制轧制控冷所用装置及具体操作方法

在飞速线材出产作业之中，其出产线主要由成环区、开卷抑制冷区、水冷区、开卷集中区和精轧区等几部分组成，下文将对此几种设备逐步做相应分析：

4.1 成环区

在此工艺环节，所使用的设备包括夹送结合器、成环器等。在这些装置中，夹送盘的主要作用是将水冷的线材导入吐丝机，控制线材头、尾的速率，使吐丝机产生较为匀称的线圈。

4.2 水冷区

水冷区的水冷设备分为两部分，其分别位于预留精轧机后和精轧机后。位于预精轧机后的水冷设备是操控涂饰热度的主要装置。在轧制作业之中，由于钢铁的变形等要素，热度能够升高。水冷箱可以对这一问题进行自主调控，从而确保精整温度的有效控制。精轧后水冷路段的功能是稳定纺丝热度，根本任务是落实线材结构的改变，进而推进其自身机能的提高。在实际的作业过程之中，不同钢材进入精轧机前的温度不同，应依据其自身具体规格以及种类来确定，而出口处温度与轧制的速率大小与材料的属性有关，所以相关参数的设置应根据工艺过程的实际情况而定。

4.3 控冷区

控制冷却区主要包括设备的风冷通道、冷却风机以及绝缘罩三部分。该部件的作用是将在纺纱机上形成的线圈输送到位于卷取机入口处的传统装置。与此同时，在这一过程当中，透过持续透风对线材进行操控和降温。此时，导线线圈松动。

5 飞速线材出产中控轧控冷工艺探讨

5.1 控冷技术

控制冷却过程可大体分为三个步骤：一次冷却、二次冷却以及三次冷却。

（1）一次降温是操控从精轧开始到改变奥氏体转变为铁素体或渗碳体开始的降温速率以及热度。其一般情况下采用高速冷却设备。

（2）二次降温的目的是操控线材在改变过程中的降低热度以及降温速率，以获取适当的结构和机能。二次冷却采用风冷、缓冷等多种冷却方法相结合的方式。现阶段基本采取斯太尔摩操控降温方法。

（3）经过一、二次降温步骤之后，完成改变过程，最终使用空冷，在PF输送线完成空冷作业。

5.2 控轧技术

（1）两阶段法。这是一种再结晶形状和部分再结晶形相结合的轧制方法。该方法首先在再结晶区完成轧制作业，然后在轧制后的不完全结晶区进行轧制，进而快速冷却并重新轧制。此类方法的优点是能促进钢实现铁素体相变形，从而提高钢的韧性，降低脆性转变的相应温度[6]。

（2）三阶段法。该轧制方法不但完成了全部再结晶制造与非再结晶制造的匹配，而且形成了与奥氏体和铁素体两相区域轧制的匹配，进而完成了三级轧制的控制作业。

6 结语

控制轧制控冷技术和控制控轧技术都在线材的出产日程中有着非常重要的作用，基于控制轧制控冷技术的理论，虽然可以收获理想的钢材的组织和性能，但是在实际的生产过程中会受到许多控制因素的控制，尤其是冷却控制，在考虑充分的有关因素的前提之下，需要加强在技术方面创新以及实践过程，在不断探索中逐步地提高控轧控冷效果，让其更好地为高速线材生产方式做服务。