CN102784799A - 一种降低低碳钢盘条粗晶组织的热轧方法 - Google Patents
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Abstract
一种降低低碳钢盘条粗晶组织的热轧方法，属于轧钢技术领域。工艺步骤及控制的技术参数为：预精轧温度控制在930-950℃； 控制预精轧各道次辊缝大小，保证孔型充满度控制在0.9-0.95； 精轧入口温度控制在920-950℃，获得均匀细小的奥氏体组织；吐丝温度控制在880-900℃。优化预精轧后和精轧前水箱的冷却工艺，控制精轧入口红坯表面和心部温差，避免盘条轧制过程中，形成刚性变形区。优点在于，可以有效的控制超低碳钢拔丝用盘条和冷镦钢盘条的粗晶组织，大大提高盘条的拉拔极限和冷镦性能，非常适合高线厂低碳钢盘条组织性能的优化。
Description
技术领域
本发明属于轧钢技术领域，特别是提供了一种降低低碳钢盘条粗晶组织的热轧方法，适用于高速线材厂优化低碳钢盘条的生产工艺，提高盘条的综合力学性能和深加工性能。
背景技术
为了提高低碳钢的深加工能力，除了表面质量控制、尺寸精度控制外，组织性能的优化一直是高线厂关注的重点。而组织性能优化中除了盘条晶粒度控制、屈强比控制外、析出物外，整个截面组织的均匀性以及异常硬相组织的控制是轧钢工艺研究的主要方面。
截面组织的均匀性不仅可以提高材料均匀变形能力，而且等轴晶粒的塑性协调变形作用可以有效的降低钢丝的拉拔应力和温度，同时降低动态时效脆化作用，从而提高拉拔极限，降低断丝率；另一方面对于冷镦钢，尤其是粗晶组织，会促进冷镦过程中表面的开裂，所以，粗晶组织的控制对于低碳钢来说是一种有害组织。
在低碳冷镦钢盘条开发领域，众多科研人员对表面粗晶组织进行了分析研究，发现低碳冷镦钢的粗晶组织往往伴随有魏氏组织，或者说低碳冷镦钢的粗晶组织就是表面魏氏组织，艾星辉等在“SWRCH22A冷镦钢线材拉拔断裂分析”中提出控制盘条吐丝后的冷却速率，来降低魏氏组织出现的几率；廖琳琳在“冷镦钢SWRCH22A轧制工艺的开发”中提出对22A粗晶组织进行了深入分析，提出通过优化加热炉工艺、轧制工艺、控冷工艺来一直表面粗晶和魏氏组织的方法，其中在轧制工艺中提出低温精轧和控制辊缝、压下量的思路，但没有提出具体解决的工艺参数；程方在“大型连杆分模面混晶及粗晶魏氏组织”对混晶和粗晶进行了有针对性的分析，提出了临界形变量的概念，将粗晶产生的根本原因归结到粗大的形变奥氏体的遗传作用，以及特定的孔型造成的截面形变不均匀；而宋卓斐等人通过模拟的方法，在“棒材热连轧椭圆一圆孔型应变分布的有限元模拟”提出了轧辊和红坯轧制过程中，由于辊环对红坯激冷作用，在表面形成刚塑性交界面和刚性变形区，说明表面的形变量并不是截面中变形量最大的区域，从根本上改变了传统观点对表面形变量大于心部的认识，而且也支持了粗晶组织是粗大奥氏体晶粒遗传组织的观点。
通过大量的实验和资料分析，虽然大量文献都认为魏氏组织产生的原因是吐丝后冷速太快或者粗大奥氏体晶粒遗传，但是对于方坯和椭圆-圆形高线孔型轧制条件，低碳钢盘条粗晶组织产生的根本原因有以下几方面：
第一：轧制温度高或者在部分再结晶区间轧制，轧后晶粒异常长大造成粗大的奥氏体晶粒，组织遗传造成盘条表面粗晶和魏氏组织；
第二：预精轧和精轧过程，辊环对红坯表面激冷，造成轧制过程中表面温度极低，形成刚塑性交界面和刚性变形区，一方面抑制了轧制形变的渗透，造成表面形变量的积累不够，不能保证动态再结晶和亚动态再结晶的组织细化作用，另一方面，道次间的温度恢复过程，造成红坯心部热量向外传导，表面的刚塑性交界面和刚性变形区温度升高，从而在轧制道次间发生静态再结晶，这种静态再结晶直接导致特定取向的奥氏体晶粒发生异常长大，造成表面粗晶，如图4中间坯料的表面附近的组织形态；
第三：辊缝设置不合理，造成预精轧和精轧过程中坯料的欠充满，在辊缝位置的坯料表面形变量严重不够，造成粗大的奥氏体晶粒，超低碳钢和低碳冷镦钢盘条表面欠充满的辊缝位置半月牙状的粗晶组织。
本发明的创新点在于，在深入分析了低碳钢盘条粗晶形态特征的基础上，密切结合低碳钢方坯的轧制孔型特点，提出了粗大奥氏体晶粒对室温组织的遗传性，而且将红坯轧制过程的表面刚塑性交界面和刚性变形区带来的表面再结晶机制不同造成粗晶的思路引入到盘条粗晶控制方法中，更结合目前高线厂对辊缝调节上的不严谨性，提出欠充满虽然可以降低耳子和折叠出现的几率，但却极易造成表面粗晶织的出现，思路明确，有依据可查，但却是多方面综合分析和创新性工艺方法，明确提出了高线厂开发低碳钢过程的控制表面粗晶组织的关键操作要点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低低碳钢盘条粗晶组织的热轧方法，降低低碳钢拉丝用盘条和冷镦钢盘条粗晶组织，解决了材料表面组织的不均匀性，优化了低碳钢盘条的综合力学性能。
本发明的工艺步骤及控制的技术参数为：
1、预精轧温度控制在930-950℃；
预精轧形变是控制坯料截面形变奥氏体组织均匀的关键，形变量太高，造成粗大的奥氏体晶粒，轧后很容易在界面产生大面积的粗晶魏氏组织；形变温度低，落入部分再结晶区间，很容易造成混晶；预精轧只有控制在930-950℃温度区间，才可以获得较为均匀细小的形变奥氏体组织。
2、控制预精轧各道次辊缝大小，保证孔型充满度控制在0.9-0.95；
辊缝大小严重影响红坯的充满度，辊缝设计太小会造成耳子，从而出现盘条严重的表面质量，辊缝设计太大，就会出现孔型欠充满，表现在成品盘条上，就是会出现椭圆度超差，局部变形量不够，这一位置处于形变量严重不足的位置，出现粗大的奥氏体晶粒而造成室温盘条组织的粗大
3、精轧入口温度控制在920-950℃，获得均匀细小的奥氏体组织；
精轧入口温度的控制和预精轧工艺控制思路相仿，都是控制动态结晶区间，不同再结晶区间的粗晶组织形态不同
4、精轧后，开启2、3、4号水箱，吐丝温度控制在880-900℃；
精轧后水冷主要是控制吐丝温度，防止精轧温升后，红坯温度过高，造成组织异常长大，而产生粗晶，而吐丝温度控制控制在880-900℃，可以很好的降低粗晶的出现。
优化预精轧后和精轧前水箱的冷却工艺，精轧入口红坯表面和心部温差控制在30-40℃。
控制精轧入口红坯表面和心部温差，主要是防止红坯表面在与轧辊接触时，表面温度快速降低，而出现刚塑性交界面和刚性变形区，从而造成表面发生二次再结晶，这一方面取决于轧制速度，另一方面受轧线各机架间距离影响，预精轧和精轧间水冷线长度12.4米，布置两个水箱，1#水箱降温35-40℃，2#水箱降温15-20℃，2#水箱距离精轧入口为12米，保证表面温度充分恢复，提高温度均匀性。
本发明的优点在于，可以有效的控制超低碳钢拔丝用盘条和冷镦钢盘条的粗晶组织，大大提高盘条的拉拔极限和冷镦性能，非常适合高线厂低碳钢盘条组织性能的优化。
附图说明
图1为低碳钢22A盘条950-980℃高温温度区间形变，造成的粗大奥氏体，室温组织出现大量的粗晶魏氏组织。
图2为低碳钢22A盘条880-920℃部分再结晶区间轧制造成的混晶。
图3为低碳钢22A盘条920-950℃精轧温度区间的室温均匀组织。
图4为低碳钢M6盘条边部粗晶组织。
图5为低碳钢M6盘条组织中的混晶。
图6为低碳钢M6轧制温度过高，形变奥氏体组织异常长大遗传，造成的心部粗晶组织。
具体实施方式
实施例1
在首钢开发规格6.5mm的冷镦钢22A盘条中得到应用，具体步骤为：
a.预精轧温度控制在930℃；
b. 控制预精轧各道次辊缝大小，保证孔型充满度控制在0.9；
c. 精轧入口温度控制在920℃，获得均匀细小的奥氏体组织；
d. 精轧后，采用合适的水冷工艺，吐丝温度控制在880℃；
e．精轧入口红坯表面和心部温差控制在40℃。
实施例2
在首钢开发规格6.5mm的超低碳M6盘条中得到应用，具体步骤为：
a.预精轧温度控制在950℃；
b. 控制预精轧各道次辊缝大小，保证孔型充满度控制在0.95；
c. 精轧入口温度控制在940℃，获得均匀细小的奥氏体组织；
d. 精轧后，采用合适的水冷工艺，吐丝温度控制在900℃；
e．精轧入口红坯表面和心部温差控制在30℃。
Claims (2)
1.一种降低低碳钢盘条粗晶组织的热轧方法，工艺步骤及控制的技术参数为：
a.预精轧温度控制在930-950℃；
b. 控制预精轧各道次辊缝大小，保证孔型充满度控制在0.9-0.95
c. 精轧入口温度控制在920-950℃，获得均匀细小的奥氏体组织；
d.吐丝温度控制在880-900℃。
2.根据权利要求1所述的解决低碳钢盘条粗晶组织的热轧方法，其特征在于，精轧入口红坯表面和心部温差控制在30-40℃。
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