CN107185968B - 一种优特钢棒材控轧控冷方法 - Google Patents
一种优特钢棒材控轧控冷方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种优特钢棒材控轧控冷方法,属于轧钢生产控轧控冷却技术领域。具体工艺过程是:规格为Φ12‑70mm的棒材控轧控冷采用“短冷却‑Ⅰ段短温度回复‑短冷却‑Ⅱ段长温度回复‑短冷却”间断冷却、温度回复循环控制工艺。短冷却采用水冷却方式,Ⅰ段控制冷却、Ⅱ段控制冷却、Ⅲ段控制冷却均采用短冷却方式,冷却器长度为500‑1000mm。冷却水压力为0.5~1.5MPa,温度回复采用空气冷却方式,Ⅰ段短温度回复长度1000‑1800mm,Ⅱ段长温度回复长度2400‑3600mm。本发明在满足棒材机械性能基础上,解决了传统控轧控冷工艺中表层出现较深淬火层的难题,有效避免了表层淬火马氏体组织出现,实现组织类型控制,同时保证了表层及心部温度较好的均匀性,表层及心部温差≤50℃。
Description
技术领域
本发明属于轧钢生产控制轧制及控制冷却技术,提供一种优特钢棒材控轧控冷方法。
背景技术
控轧控冷技术具有提高棒材产品机械性能、降低生产成本、节能环保等优点,有着广阔的应用前景。螺纹钢生产中,控轧控冷可以提高产品机械性能,降低合金元素含量,节约生产成本。普碳钢和低合金钢生产中,控轧控冷可以获得超细晶粒,机械性能大幅度提高。优特钢生产中,控轧控冷可以控制组织类型、细化晶粒、控制带状组织、减少氧化等,并部分取代热处理工序,满足产品性能要求。
传统棒材轧后快冷实现余热处理工艺,即将终轧温度为900~1100℃的钢筋经过水冷器冷却直接进行表层淬火,使其表面温度快速降至200~300℃,然后在空气中由轧件心部传出余热,使钢的温度达到550~650℃的自回火温度,以达到提高钢材强度、塑性,改善韧性的目的,使钢材得到良好的综合性能。
传统棒材控制冷却主要应用在螺纹钢生产中,冷却器一般较长,单组接近2000m或更长,且通常采用连续布置形式,冷后温度回复时间短,棒材表面容易激冷,出现马氏体层,马氏体属性硬脆、强度提高但韧性下降。对于优特钢圆钢生产,需避免表层淬火马氏体组织出现,并减少棒材表层及心部温差。因此,采用控制冷却强度和间断冷却、温度回复(冷却-回复-再冷却-再回复)方式,对于优特钢圆钢的生产较为有效。
发明专利《棒材控轧控冷系统》(申请号/专利号:201310520476.3)中提到共设置三个冷却段,中轧机组出口处的第一冷却段,精轧机组与三号飞剪之间的第二冷却段,三号飞剪与冷床之间的第三冷却段。此棒材控轧控冷系统属于传统棒材控轧控冷工艺布置,不能满足优特钢棒材生产需求。
当前我国特钢企业正处于“普钢向优钢”及“优钢向特钢”转型。优特钢的应用市场巨大,一系列优特钢如高等级轴承钢、非调质钢、弹簧钢等急需等待开发,控轧控冷技术为其瓶颈。国内特钢企业基本采用传统棒材穿水冷方式进行生产,问题较多,因此,急需发明一种适应于优特钢棒材生产的控轧控冷方法。
发明内容
本发明的目的提供一种优特钢棒材控轧控冷方法,采用此方法,在满足棒材机械性能基础上,解决了传统控轧控冷工艺中表层出现较深淬火层的难题,有效避免了表层淬火马氏体组织出现,实现组织类型控制,同时保证了表层及心部温度较好的均匀性,表层及心部温差≤50℃,此方法应用于轴承钢、非调质钢、弹簧钢等优特钢产品开发及生产应用。
本发明的技术方案是:一种优特钢棒材控轧控冷方法,采用“短冷却-Ⅰ段短温度回复-短冷却-Ⅱ段长温度回复-短冷却”间断冷却、温度回复循环控制工艺,其主要步骤如下:
步骤1:成品规格为Φ12-70mm的棒材经中轧机组轧完后由传输辊道输送进入Ⅰ段控制冷却区,将990~1060℃的棒材冷却到860~950℃;
步骤2:棒材经2#飞剪剪切并进入精轧机组进行轧制;
步骤3:棒材经精轧机组轧完后由传输辊道输送进入Ⅱ段控制冷却区,将900~1000℃的棒材冷却到750~820℃;
步骤4:棒材经3#飞剪剪切并进入减定径机组进行轧制;
步骤5:棒材经减定径机组轧完后由传输辊道输送进入Ⅲ段控制冷却区,将750~850℃的棒材冷却到600~680℃;
步骤6:棒材经4#飞剪剪切后由传输辊道输送进入冷床进行空冷。
所述的优特钢棒材控轧控冷方法采用间断短冷却方式,步骤1中Ⅰ段控制冷却区、步骤3中Ⅱ段控制冷却区、步骤5中Ⅲ段控制区冷却均采用短冷却方式,冷却器长度为500-1000mm,以保证优特钢冷却强度在合理区间并避免表层淬火马氏体组织出现。
所述的优特钢棒材控轧控冷方法采用两段空冷回复方式,即Ⅰ段短温度回复长度1000-1800mm,Ⅱ段长温度回复长度2400-3600mm,以保证优特钢冷却强度在合理区间并避免表层淬火马氏体组织出现。
所述的优特钢棒材控轧控冷方法中冷却水采用压力为0.5~1.5MPa的中压水,保证优特钢冷却强度在合理区间。
通常优特钢棒材生产线均由粗轧机组、1#飞剪、中轧机组、2#飞剪、精轧机组、3#飞剪、减定径机组、4#飞剪及冷床等组成。其中中轧机组与2#飞剪间,间断布置多个冷却器,冷却器间保证足够的回复距离,并保证最后一组冷却器与精轧机组间的温度回复距离。精轧机组与3#飞剪间,间断布置多个冷却器,冷却器间保证足够的回复距离,并保证最后一组冷却器与减定径机组间的温度回复距离。减定径机组与4#飞剪间,间断布置多个冷却器,冷却器间保证足够的回复距离,并保证最后一组冷却器至冷床的距离。
针对本发明的优特钢棒材控轧控冷工艺主要优点如下:
(1)冷却器按照间断短冷却要求设计,单个设计长度短,采用多个冷却器间隔布置,将冷却强度控制在合理区间,避免了表面淬火层;
(2)冷却器之间距离按照温度回复要求进行布置,采用短温度回复和长温度回复相结合的方式,有效保证了表面回复温度避免了表面淬火层;
(3)所需冷却水能适应较宽的压力范围即0.5~1.5MP,应用灵活;
(4)保证优特钢棒材表层温度,表层不出现淬火马氏体组织;
(5)保证了优特钢棒材表层及心部温度均匀性,表层及心部温差≤50℃。
基于前述方法,本发明采用间断短冷却方式,冷却器长度为500-1000mm,如中轧机组后Ⅰ段控制冷却区布置多个冷却器,精轧机组后Ⅱ段控制冷却区布置多个冷却器,减定径机组后Ⅲ段控制冷却区布置多个冷却器,冷却器长度均一致,通过采用多个冷却器及间断短冷却方式,以保证优特钢冷却强度在合理区间并避免表层淬火马氏体组织出现。
基于前述方法,本发明采用两段空冷回复方式,即Ⅰ段短温度回复长度1000-1800mm,Ⅱ段长温度回复长度2400-3600mm。冷却器之间间距布置按照长短回复长度交叉方式,如1#冷却器后间隔1000-1800mm内布置2#冷却器,2#冷却器后间隔2400-3600mm内布置3#冷却器,3#冷却器后间隔1000-1800mm内布置4#冷却器,本段控制冷却区冷却结束,并通过足够的回复距离输送至下一工序,以保证优特钢冷却强度在合理区间并避免表层淬火马氏体组织出现。
基于前述方法,本发明采用压力为0.5~1.5MPa的中压水,装置适应压力范围较广,当供水压力较大时可以通过调节减少流量保证冷却强度,当供水压力较小时可以通过调节增加流量保证冷却强度,以保证优特钢冷却强度在合理区间。
本发明适用范围广,能适用于成品规格为Φ12-70mm优特钢圆钢如轴承钢、非调质钢、弹簧钢及工程机械用钢等产品开发及生产应用。目前国内优特钢生产线大部分都配置减定径机,在现有生产线上很容易进行本发明控轧控冷装置改造,对于出现受现有工艺布置限制如减定径机与冷床间距离较短无法布置Ⅲ段冷却区情况,可进行冷床位置后延等相应局部改造满足本发明的工艺条件,对于没有减定径机的优特钢生产线可以考虑减定径机和本发明控轧控冷装置一同改造。
附图说明
附图1为本发明一种优特钢棒材控轧控冷系统的示意图,
1-中轧机组、2-Ⅰ段控制冷却区、3-2#飞剪、4-精轧机组、5-Ⅱ段控制冷却区、6-3#飞剪、7-减定径机、8-Ⅲ段控制冷却区、9-4#飞剪、10-冷床;
附图2为本发明Ⅰ段控制冷却区冷却器布置示意图,
11-1#冷却器、12-l冷却器长度、13-LⅠ段短温度回复长度、14-2#冷却器、15-L’Ⅱ段长温度回复长度、16-3#冷却器、17-4#冷却器;
附图3为本发明Ⅱ段控制冷却区冷却器布置示意图。
18-5#冷却器、19-6#冷却器、20-7#冷却器、21-8#冷却器、22-9#冷却器、23-10#冷却器;
附图4为本发明Ⅲ段控制冷却区冷却器布置示意图,
24-11#冷却器、25-12#冷却器、26-13#冷却器、27-14#冷却器、28-15#冷却器、29-16#冷却器、30-17#冷却器、31-18#冷却器、32-19#冷却器、33-20#冷却器。
具体实施方式
实施例一:以生产成品Φ20mm的GCr15轴承钢圆棒为例,采用附图1-4布置的优特钢棒材控轧控冷工艺的应用技术为例来进一步描述其工艺方法,其中冷却水压力为1.0MPa,水温为30℃,附图2中l冷却器长度(12)范围为500-1000mm,附图2中LⅠ段短温度回复长度(13)范围为1000-1800mm,附图2中L’Ⅱ段长温度回复长度(15)范围为2400-3600mm。附图1中轧机组(1)轧完圆钢规格为Φ45mm,温度在1048℃,辊道速度为2.9m/s,由辊道将圆钢送入附图1中Ⅰ段控制冷却区(2)进行冷却,开启附图2中1#冷却器(11)、2#冷却器(14)、4#冷却器(17),冷却完后温度为932℃。经附图1中2#飞剪(3)剪切送入附图1中精轧机组(4)进行轧制,轧完圆钢规格为Φ28mm,温度在990℃,辊道速度为7.5m/s,由辊道将圆钢送入附图1Ⅱ段控制冷却区(5)进行冷却,开启附图3中5#冷却器(18)、6#冷却器(19)、7#冷却器(20)、8#冷却器(21)、10#冷却器(23),冷却完后温度为783℃。经附图1中3#飞剪(6)剪切送入附图1中减定径机(7)进行轧制,轧完圆钢规格为Φ20mm,温度在800℃,辊道速度为14.4m/s,由辊道将圆钢送入附图1中Ⅲ段控制冷却区(8)进行冷却,开启附图4中11#冷却器(24)、12#冷却器(25)、13#冷却器(26)、14#冷却器(27)、15#冷却器(28)、16#冷却器(29)、17#冷却器(30)、18#冷却器(31)、20#冷却器(33),冷却完后温度为635℃,经附图1中4#飞剪(9)剪切送入附图1中冷床(10)进行冷却。采用此方法生产的轴承钢,组织达到预期设计组织,表层未出现淬火层,圆钢心部与表面温度温差较小,各项性能指标均达到技术要求。
实施例二:以生产成品Φ30mm的60Si2MnA弹簧钢圆棒为例,采用附图1-4布置的优特钢棒材控轧控冷工艺的应用技术为例来进一步描述其工艺方法,其中冷却水压力为1.0MPa,水温为30℃,附图2中l冷却器长度(12)范围为500-1000mm,附图2中LⅠ段短温度回复长度(13)范围为1000-1800mm,附图2中L’Ⅱ段长温度回复长度(15)范围为2400-3600mm。附图1中轧机组(1)轧完圆钢规格为Φ45mm,温度在1042℃,辊道速度为3.0m/s,由辊道将圆钢送入附图1中Ⅰ段控制冷却区(2)进行冷却,开启附图2中1#冷却器(11)、2#冷却器(14)、3#冷却器(16),冷却完后温度为944℃。经附图1中2#飞剪(3)剪切送入附图1中精轧机组(4)进行轧制,轧完圆钢规格为Φ35.5mm,温度在985℃,辊道速度为4.85m/s,由辊道将圆钢送入附图1Ⅱ段控制冷却区(5)进行冷却,开启附图3中5#冷却器(18)、6#冷却器(19)、7#冷却器(20)、8#冷却器(21)、9#冷却器(22),冷却完后温度为771℃。经附图1中3#飞剪(6)剪切送入附图1中减定径机(7)进行轧制,轧完圆钢规格为Φ30mm,温度在810℃,辊道速度为6.6m/s,由辊道将圆钢送入附图1中Ⅲ段控制冷却区(8)进行冷却,开启附图4中11#冷却器(24)、12#冷却器(25)、13#冷却器(26)、14#冷却器(27)、15#冷却器(28)、17#冷却器(30)、19#冷却器(32),冷却完后温度为645℃,经附图1中4#飞剪(9)剪切送入附图1中冷床(10)进行冷却。采用此方法生产的轴承钢,组织达到预期设计组织,表层未出现淬火层,圆钢心部与表面温度温差较小,各项性能指标均达到技术要求。
Claims (2)
1.一种优特钢棒材控轧控冷方法,其特征在于:采用“短冷却‐Ⅰ段短温度回复‐短冷却‐Ⅱ段长温度回复‐短冷却”间断冷却、温度回复循环控制工艺,主要步骤如下:
步骤1:成品规格为Φ12‐70mm的棒材经中轧机组轧完后由传输辊道输送进入Ⅰ段控制冷却区,将990~1060℃的棒材冷却到860~950℃;
步骤2:棒材经2#飞剪剪切并进入精轧机组进行轧制;
步骤3:棒材经精轧机组轧完后由传输辊道输送进入Ⅱ段控制冷却区,将900~1000℃的棒材冷却到750~820℃;
步骤4:棒材经3#飞剪剪切并进入减定径机组进行轧制;
步骤5:棒材经减定径机组轧完后由传输辊道输送进入Ⅲ段控制冷却区,将750~850℃的棒材冷却到600~680℃;
步骤6:棒材经4#飞剪剪切后由传输辊道输送进入冷床进行空冷;
其中,步骤1中Ⅰ段控制冷却、步骤3中Ⅱ段控制冷却、步骤5中Ⅲ段控制冷却均采用短冷却方式,冷却器长度为500‐1000mm;
采用两段空冷回复方式,Ⅰ段短温度回复长度1000‐1800mm,Ⅱ段长温度回复长度2400‐3600mm。
2.根据权利要求1所述的一种优特钢棒材控轧控冷方法,其特征在于:冷却水采用压力为0.5~1.5MPa的中压水。
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