CN103468920B - 一种高碳钢盘条在线时效高线生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种高碳钢盘条在线时效高线生产方法，属于高线轧钢技术领域。包括以下工艺：精轧后采用3-5个水箱进行水冷，单个水箱冷却温度控制在20-25℃，吐丝温度控制在900-910℃；吐丝后盘条冷却速率控制在11.5-12℃/s；进保温罩温度550-570℃，保温罩内辊道速率控制在0.3-0.4m/s；保温罩长度在32-35m,保温罩保温时间控制在80-100s。优点在于，从造成高碳钢盘条时效性的各个影响因素出发，分析了影响时效性的根本原因，通过降低水冷过程的热应力，控延长保温罩内的时间，控制最佳的温度区间，实现C，N等间隙原子的稳定化和最大程度的析出，以及组织应力的消除，从而真正实现盘条的在线时效。
Description
技术领域
本发明属于高线轧钢技术领域，特别是提供了一种高碳钢盘条在线时效高线生产方法，大大降低了盘条的时效期，提高了盘条的出厂面缩率，缩短了用户的使用周期，适用于高线车间在高碳钢盘条的开发。
背景技术
高碳钢盘条的时效性能，一直是高线厂和深加工用户关注的指标，涉及的高碳钢品种有预应力绞线盘条、弹簧钢、帘线钢、轴承等，为了保证深加工使用，盘条在出厂前需要时效3-5天，到了深加工用户还要时效一周以上方可使用，在这过程中高线厂增加了库存，增加了排产的难度，用户同样增加了库存量和资金的周转周期，同时盘条拉拔脆断时有发生，增加了生产成本。
盘条的时效性主要是因为盘条室温组织中固溶的C、N、H等元素，和盘条的应力交互作用，造成盘条下线面缩率偏低，同时在放置过程中，随着放置时间延长盘条面缩率增加的现象。
为解决盘条的时效性能，前期深加工用户要通过铅浴处理来提高盘条面缩率，目前还有很多高端钢丝制品沿用这种工艺，最近深加工用户对盘条时效性提出明确要求，要求高线厂保证盘条到用户时的面缩率，这对钢厂的生产工艺提出了更加严格的要求。对于高碳钢盘条时效性研究，各钢厂都有相关报道，首钢前期分析盘条时效性能主要原因是盘条的应力造成，提出通过下线后的缓冷来缩短盘条的时效期，但是效果不是很好，后期通过降低冶炼原辅料N含量，控制连铸过程增N，来降低盘条的气体含量，但是对炼钢的原料要求、连铸水口保护浇铸、中间包保护、生产成本都带来压力。宝钢对盘条时效性能进行了比较深入的分析，认为时效性能影响的主要因素是H，如何降低盘条H含量，以及增加H的扩散溢出能力，是缩短时效期的关键。另有很多学者，根据时效期拉拔断口的形貌，认为应力是造成时效期盘条面缩率偏低的主要原因，指出通过降低精轧后水冷强度，以及提高风冷线保温能力的思路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高碳钢盘条在线时效高线生产方法，总结目前开展的关于盘条时效性能的研究，如何降低盘条组织中固溶C,N原子和组织应力是提高盘条 面缩率，缩短时效期的关键。首先，固溶在铁素体相中的C,N原子如果不能以析出态或者形成金属间化合物，就会在形变过程中与位错形成交互作用，形成柯氏气团，阻碍位错的滑移，降低材料的塑性，所以本发明的在线时效工艺方法首先就是在高线斯泰尔摩风冷线上，实现C,N原子最大限度的稳定化，形成三次渗碳体、AlN、FeN、VN；其次，盘条的组织应力和热应力，都可以通过延长组织相变后盘条在风冷线的等温时间以及降低冷却速率，实现最大程度的降低。其具体内容包括以下几个方面：
（1）精轧后采用3-5个水箱进行水冷，单个水箱冷却温度控制在20-25℃，吐丝温度控制在900-910℃；
高线精轧机后的水箱一般布置3-5个，水箱之间布置有恢复段，来保证表面温度和心部温度的均匀，单个水箱冷却强度是影响盘条表面热应力的主要因素，所以合理布置每个水箱的温降很关键。
表1水冷线的水箱和恢复段参数
（2）吐丝后盘条冷却速率控制在11.5-12℃/s。
吐丝后盘条的冷却速率取决于吐丝速度、辊道速率、风机开度和风量，对于12.5-14mm规格的高碳钢盘条，轧后11.5-12℃/s，既能保证合理的组织，同时能控制组织相变在较短的时间内进行，同时保证相变后盘条足够的保温长度和时间。
表2风冷线相变前的冷却参数
（3）进保温罩温度550-570℃，保温罩内辊道速率控制在0.3-0.4m/s。
保温罩时，盘条的相变已基本完成，在相变后段采用缓冷手段是本发明实现在线时效的关键，这一过程保证盘条在一定温度以上等温或者缓慢冷却，第一，实现盘条的均温，消除热应力和组织应力；第二，保证C,N等间隙原子的以析出物形式稳定住，避免用户拉拔过程形成柯氏气团；第三，实现H原子的快速逃逸。
同时辊道速率尽量降低，一方面缩小盘条的间距，提高缓冷效果，另一方面增加保温罩内输送热盘条的质量，提高保温罩的温度。
（4）保温罩长度在32-35m,保温罩保温时间控制在80-100s。
保温罩长度是对现场装备的提出的关键参数，保温罩越长，保温时间越长，在线时效效果越明显。
表3不同工艺的82B下线面缩率%
本发明通过深入的基础实验研究和工艺试制结果分析，丰富了高碳钢盘条时效性的研究，同时为高线指出了一种缩短时效期的工艺方法，非常适合高线厂的品种开发，提高盘条的附加值。
本发明的优点在于，从造成高碳钢盘条时效性的各个影响因素出发，分析了影响时效性的根本原因，通过降低水冷过程的热应力，控延长保温罩内的时间，控制最佳的温度区间，实现C，N等间隙原子的稳定化和最大程度的析出，以及组织应力的消除，从而真正实现盘条的在线时效。
附图说明
图1在线时效后盘条珠光体组织析出的碳氮化物。
图2在线时效，组织位错发生回复形成的位错墙。
实施例1
本发明在首钢一线材开发12.5mm规格82B-1中得到应用，工艺过程如下
（a）精轧后采用4个水箱进行水冷，单个水箱冷却温度控制在23℃，吐丝温度控制在905℃；
（b）吐丝后盘条冷却速率控制在11.7℃/s；
（c）进保温罩温度560℃，保温罩内辊道速率控制在0.35m/s；
（d）保温罩长度在34m,保温罩保温时间控制在90s。
Claims (1)
1.一种高碳钢盘条在线时效高线生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)精轧后采用5个水箱和5个恢复段冷却，1#水箱长度6.649m，2#水箱长度6.376m，3#水箱长度6.376m，4#水箱长度6.376m，5#水箱长度6.376m，1#恢复段5.2m，2#恢复段10.42m，3#恢复段5.2m，4#恢复段5.2m，5#恢复段5.2m，单个水箱冷却温度控制在20-25℃，吐丝温度控制在905℃；
(2)吐丝后盘条冷却速率控制在11.7℃/s；
(3)进保温罩温度560℃，保温罩内辊道速率控制在0.35m/s；
(4)保温罩长度在32-35m,保温罩保温时间控制在80-100s。
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