CN102259112A - 一种深拉拔钢丝用高碳钢盘条组织均匀性的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种深拉拔钢丝用高碳钢盘条组织均匀性的控制方法，属于轧钢技术领域。精轧采用十架连轧的工艺，精轧采用十架连轧的工艺控制精轧入口温度和精轧温升，精轧入口温度控制在880-920℃，精轧温升控制在90-110℃；轧后快速冷却和充分的恢复时间，保证合适的吐丝温度；精轧后，采用5个水冷箱冷却工艺，1#、2#、3#水冷箱每个水箱温降为40-50℃，4#、5#水箱温降0-10℃，吐丝温度控制在880-920℃；吐丝后，控制斯泰尔摩风冷线上盘条相变前冷却速率、相变温度区间范围：盘条相变前冷却速率控制范围为15-20℃/s，相变温度区间为580-620℃。优点在于，生产的盘条边部和心部索氏体晶粒度控制在7-9级范围内，等轴索氏体团比例大于70％，具有较佳的组织均匀性。

Description

一种深拉拔钢丝用高碳钢盘条组织均匀性的控制方法

技术领域

本发明属于轧钢技术领域，特别是提供了一种深拉拔钢丝用高碳钢盘条组织均匀性的控制方法。应用于钢铁冶金行业高速线材厂生产满足用户深度拉拔的高碳钢热轧盘条。

背景技术

一种深拉拔钢丝用高碳钢盘条组织均匀性的控制方法，应用于轧钢领域，适用于轧钢车间生产高级别深度拉拔盘条，满足深加工企业对热轧盘条组织性能均匀性的要求。

盘条组织性能的均匀性直接影响深加工性能，主要表现在拉拔断丝率、钢丝强度波动、扭转、松驰率等指标，为此线材组织性能均匀性已经成为产品竞争力的直接体现，成为众多钢厂和深加工企业关注的重点，具体工作集中在盘条截面组织径向从边部到心部组织的差异研究。由于深度拉拔单丝非常细(Φ0.15-0.35mm)，因此，盘条在拉拔过程中变形量较大(长度延伸达到1200-1400倍，截面积缩小至0.07-0.28％)，对于盘条综合质量要求非常苛刻。从2008年以来，生产厂家为了降低生产成本，改用直拉工艺进行生产(即取消中拉前的中丝热处理，吨钢成本可以降低400～500元)。而采用直拉工艺，盘条需要经过连续冷变形，与采用中丝热处理工艺相比，直拉工艺对盘条原始组织均匀性及通条性能的稳定性提出了更高的要求。而目前，大多数钢厂的生产片面追求索氏体率，主要表现在盘条径向边部和心部组织均匀性上，盘条表面是细小的屈氏体组织，硬度较高；心部索氏体团晶粒尺寸粗大，塑性变形能力较差。大量研究发现细小、等轴状的索氏体团有利于提高盘条的拉拔性能，而且边部、四分之一、心部组织差异越小，越容易协调拉拔过程金属塑性流变，起到降低拉拔应力和减少应力集中的目的，从而降低钢丝裂纹产生的几率；另一方面，钢丝拉拔应力大小直接表现在模具对钢丝的形变作功大小，从而影响钢丝的温度，拉拔应力越大，钢丝温度越高，钢丝越易产生动态时效，降低钢丝的塑性和扭转性能，文献介绍，钢丝温度都控制在120℃以下。

针对盘条的组织性能均匀性，众多钢厂和科研院所都提出相应的解决措施，武钢在专利拉拔用优质高碳钢热轧盘条的生产方法(申请号：200810048226.3，公开号101327490)中提出对粗轧、预精轧、精轧温度和变形量进行了限制，对轧后水冷的冷速提出了要求(50-350℃/s)，同时对吐丝温度和轧后冷速也进行了叙述，但是轧后水冷冷速控制是一个非常笼统的概念，由于水冷冷速非常快，加之轧速较快造成冷却时间短，盘条表面和心部的冷速存在很大差异，所以水冷冷速对于现场是很难控制的工艺参数，另外，由于借助减定径设备，没有引入水冷后盘条自身温度恢复的技术思想，尤其是高碳钢盘条，精轧过程的温升很容易造成盘条表面团簇状组织的产生。吐丝前，工艺要求对盘条进行自身温度恢复，降低盘条径向组织的差异，最佳的工艺操作是充分利用轧后前几个水冷箱水冷能力，即通过调节水箱水量控制盘条较大温降，后几个水箱降低水量，让盘条温度均匀化。而且，该专利介绍的轧后2-10℃的冷速很难保证帘线钢盘条最佳的索氏体率，甚至无法抑制先共析渗碳体的析出，工艺参数值得商榷。

专利CN1184718A对一种深加工帘线钢的工艺进行陈述，但其只对水冷箱的水量以及风冷线风机的风量进行了限定，工艺的实际操作性不强：第一，只提水量限定，并不能保证盘条轧后快速冷却，抑制精轧形变奥氏体异常长大的需要；第二，风的冷却能力和当天的湿度以及环境温度影响很大，北方冬夏温差相差40℃以上，这种工艺保证条件很难控制盘条组织性能的稳定性。

目前大多数高线采用精轧连轧机组和精轧+减定径设备，精轧连轧工艺的优点在于形变积累作用，组织细化明显，非常适用于开发高碳钢盘条，但是精轧连轧生产中往往忽略了对精轧温升的控制，目前线材精轧速度在100m/s以上，真应变速率在1000s-1以上，所以盘条精轧温升一般都在130℃以上，导致盘条出精轧机温度达到1050℃左右，很容易造成奥氏体组织的异常长大，严重影响盘条组织的均匀性；而减定径技术将形变作用分配到两个不同的过程，大多数是精轧8架+减定径4架，这样减小精轧过程的形变温升，同时利用减定径变形保证盘条减面率，但是设备相对复杂，设备投资大，生产成本也高。

发明内容

本发明提供了一种深拉拔钢丝用高碳钢盘条组织均匀性的控制方法，采用高速线材轧制轧后水冷和斯泰尔摩风冷控制冷却工艺，在工艺中控制如下技术参数：

1)精轧采用十架连轧的工艺方式，控制精轧温度和精轧温升。

十架连轧的孔型布置和各道次的轧制尺寸如表1所示，精轧过程采用水冷导位降低精轧变形温升，导位循环水温度控制在15-20℃范围内，精轧温度控制在880-920℃，精轧温升控制在90-110℃。

表1精轧十架连轧孔型布置和各道次的轧制尺寸

架次	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											孔型	椭圆	圆	椭圆	圆	椭圆	圆	椭圆	圆	椭圆	圆
高(mm)	10.56	13.69	8.27	11.08	6.65	8.8	5.29	6.69	4.25	5.5
											宽(mm)	22	11	18	9	15	7	11	6	9	5.5

2)轧后快速冷却和充分的恢复时间，保证合适的吐丝温度。

精轧后，采用5个水冷箱冷却工艺，1#、2#、3#水冷箱每个水箱温降为40-50℃，4#、5#水箱温降0-10℃，吐丝温度控制在880-920℃。具体的水冷箱布局如图1所示，具体尺寸见表2。

表2水冷各段长度

1#

1#恢

2#

2#恢

3#

3#恢

4#

4#恢

5#

5#恢

水箱

复段

水箱

复段

水箱

复段

水箱

复段

水箱

复段

长度(米)

6.649

5.2

6.376

10.42

6.376

5.2

6.376

5.2

6.376

5.2

3)吐丝后，控制斯泰尔摩风冷线上盘条相变前冷却速率、相变温度区间。

盘条相变前冷却速率控制范围为15-20℃/s，相变温度区间为580-620℃。

通过控制风机的数量和风机开度实现轧后盘条最佳的冷却工艺，包括轧后快速冷却抑制先共析渗碳体细化组织，同时合适和相对较窄的相变温度区间，保证获得索氏体组织，以及合适的索氏体片层大小以及等轴晶粒尺寸的较小波动。风机数量和开度如表3所示。

表3风机数量和开度

精轧采用十架连轧的工艺方式，控制精轧温度和精轧温升。受控于精轧连轧变形量和目前高速线材的轧制速率限制，控制精轧温度保证精轧后最佳的形变奥氏体晶粒状态；控制精轧温升，抑制精轧后形变奥氏体的长大趋势，保证高温盘条奥氏体组织等轴性、均匀性。

轧后快速水冷和充分的恢复时间，保证合适的吐丝温度。精轧通过控制各个水箱的冷却水压力、流量实现对高温线材进行快速冷却，形变温升后的高温线材组织异常长大，同时保证在水冷后至吐丝前的长度，线材水冷后有充分的恢复时间，降低盘条表面和心部之间的温度差异，同时保证合适的吐丝温度。

吐丝后，控制斯泰尔摩风冷线上盘条相变前冷却速率、相变温度区间。所生产的盘条边部和心部索氏体晶粒度控制在7-9级范围内，等轴索氏体团比例大于70％，具有较佳的组织均匀性。

本发明采用精轧十架连轧的工艺，最下限度的保证形变积累作用，通过连轧过程形变能的存储细化组织，同时精轧温度、精轧温升进行了严格的控制，而且在水冷方面强调前3个水箱对盘条的快速冷却，合理控制后两个水箱冷却工艺，保证盘条自身的温度恢复，在轧后风冷方面对风冷冷速和相变温度进行了限定，非常适用于高线厂生产高性能的深拉拔钢丝用高碳钢盘条，方法指导性强，系统全面。

附图说明

图1为首钢一线材水冷线布局。

图2为82A动态CCT曲线。

图3风冷过程的温度变化。

图4为LX82A盘条边部金相组织。

图5为帘线82A盘条心部组织。

具体实施方式

本发明在首钢一线材生产￠5.5mmLX82A盘条中得到应用，其工艺特点为：

1)精轧过程采用十架连轧，精轧温度910℃，精轧温升控制在100℃。

2)精轧后，采用5个水冷箱冷却工艺，1#、2#、3#水冷箱每个水箱温降为40℃，4#、5#水箱温降10℃，吐丝温度控制在880℃。

3)盘条相变前冷却速率控制范围为18℃/s，相变开始温度600℃/s。

此工艺生产的帘线82A强度在1100-1160Mpa，面缩率达到40％左右，见表4，心部索氏体率达到85％以上，等轴索氏体比例达到70％以上，边部和心部索氏体团晶粒度控制在7-9级范围内，如图4和图5所示，可以满足0.33mm和0.35mm级别的帘线直拉钢丝使用需求。

表4帘线82A力学性能

试样1

试样2

试样3

试样4

试样5

试样6

试样7

试样8

强度MPa

1130

1120

1150

1100

1115

1160

1150

1130

面缩率

41％

39.5％

42％

45％

39.2％

44％

40％

43％

Claims (1)

1.一种深拉拔钢丝用高碳钢盘条组织均匀性的控制方法，采用高速线材轧制轧后水冷和斯泰尔摩风冷控制冷却工艺，其特征在于：在工艺中控制如下技术参数：

(1)精轧采用十架连轧的工艺控制精轧入口温度和精轧温升，精轧过程采用水冷导位降低精轧变形温升，导位循环水温度控制在15-20℃范围内；精轧入口温度控制在880-920℃，精轧温升控制在90-110℃；

(2)轧后快速冷却和充分的恢复时间，保证合适的吐丝温度，精轧后，采用5个水冷箱冷却工艺，1#、2#、3#水冷箱每个水箱温降为40-50℃，4#、5#水箱温降0-10℃，吐丝温度控制在880-920℃；

(3)吐丝后，控制斯泰尔摩风冷线上盘条相变前冷却速率、相变温度区间范围：盘条相变前冷却速率控制范围为15-20℃/s，相变温度区间为580-620℃。

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