CN114082780B - 一种降低大规格高碳钢线材残余应力的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种降低大规格高碳钢线材残余应力的生产工艺，该方法是通过对工艺流程进行调整和优化并增加在线低温退火热处理环节，降低高碳钢线材盘条内应力。本发明在现有高碳钢线材的生产基础上，在不额外增加热处理装备的前提下，通过流程再造有效解决盘条头尾表面产生裂纹、开裂及冬季时效时间长等问题。简单易行，生产效率高，生产的大规格82B产品深加工过程中开卷及拉拔过程质量较好，有效保证了生产的连续性和产品质量的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于金属压力加工技术领域，具体涉及一种降低高碳钢线材残余应力的生产工艺。
背景技术
目前常规的高速线材生产线高碳钢主要用于生产碳素结构钢丝、胎圈钢丝、钢丝绳、弹簧、钢芯绞线、预应力钢丝和钢钉等，因碳和合金的含量较高，尤其大规格的高碳钢在气温较低的季节生产时产品经热轧后的成品盘条残余应力较高在打包挤压、运输、装卸过程极易产生裂纹及断裂的质量问题，另用户在使用过程中需等待较长的时效周期，影响后续客户的使用。
目前高碳钢线材的生产工艺中由于高碳钢合金及碳含量较高且规格大，受轧制道次多、轧制过程冷却及轧后冷却的影响，导致盘条应力较大，下线产品平均断面收缩率12%；打包挤压或装卸过程产生裂纹或断裂，其次脆性明显（心部马氏体脆性相），如图1-2所示。
发明内容
本发明的目的是提供一种降低大规格高碳钢线材残余应力的生产工艺，以解决气温较低的季节盘条头尾裂纹及冬季时效周期较长的问题。
本发明降低大规格高碳钢线材残余应力的生产工艺主要采取如下步骤：
（1）加热：将82B坯料加热至1120-1160℃，在炉时间控制在80-120min；82B坯料的规格为：150mm×150mm×12000mm。
（2）轧制：82B坯料经高压水除鳞、粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组、减定径机组完成轧制，吐丝后得到线材盘条；开轧温度1020-1050℃，终轧速度为32-34m/s，精轧机组入口温度控制900-930℃，减定径机组入口温度控制900-930℃，吐丝温度控制890-920℃。
为了降低轧制升温后急速冷却对盘条残余应力的影响，应降低高速轧制区机组入口温度、吐丝温度的温差；制定合理的加热温度、轧制速度及轧制温度，保证温差控制在≦30℃范围内。
（3）轧后风冷：吐丝后的线材盘条散卷进入斯泰尔摩风冷线进行冷却，通过调整风机开启数量、风机风量及辊道速度控制冷却速度，环境温度低于25℃时，相变完成前冷却速度控制为7-10℃/S，相变后控制冷却速度为≦2℃/S，相变后保温时间≧30S；环境温度≧25℃时，相变完成前冷却速度控制为7-10℃/S，相变后控制冷却速度为≦5℃/S。
盘条残余应力的释放与时间和温度成正比关系，具体体现在盘条的断面收缩率，残余应力释放的越充分其断面收缩率越高，故要求盘条在风冷线快冷完成相变后进行低温退火释放应力同时为共析转变提供动力学上的条件，促进偏析区的珠光体组织转变，减少不完全共析转变造成的心部马氏体的产生，故环境温度较低时风冷线工艺要求完成相变后关闭风冷线保温罩并逐步降低辊道速度，保温时间≧30S。
（4）集卷：集卷温度控制为490-520℃，集卷后线材在运输线上保持低温退火状态且不小于30分钟，然后进行头尾修剪，修剪后保持盘条头尾不松散，打包后得到成品碳钢线材盘条。
本发明专利与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明提供的降低高碳钢线材残余应力的生产工艺，通过优化加热及轧制过程温度，轧后空冷采用非传统的快冷及缓冷相结合的热处理工艺，快冷完成相变后进行低温退火释放应力，使得生产的高碳钢产品在常规打包挤压、运输、装卸过程产生裂纹及断裂的质量问题及时效周期得到了有效改善，为后续深加工用户的稳定生产提供了质量基础。
2、本发明能保证生产连续性和产品质量稳定性。
3、本发明工艺简单、易行，生产效率高，不对正常生产产生影响。
附图说明
图1为现有技术生产的线材盘条打包挤压后端部断裂图片；
图2为现有技术生产的线材盘条的金相组织图；
图3为本发明生产的线材盘条打包挤压后的端部图片；
图4为本发明生产的线材盘条的金相组织图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的生产工艺作进一步详细说明。
实施例
1、加热
将82B坯料加热至1120-1160℃，在炉时间控制在80-120min；82B坯料规格150mm×150mm×12000mm。
2、轧制
82B坯料经高压水除鳞、粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组、减定径机组完成轧制，吐丝后得到线材盘条散卷；开轧温度1030℃，终轧速度为32m/s，精轧机组入口温度控制900-930℃，减定径机组入口温度控制900-930℃，吐丝温度控制890-920℃。
3、轧后风冷
吐丝后的线材盘条散卷进入斯泰尔摩风冷线进行冷却，通过调整风机开启数量、风机风量及辊道速度控制冷却速度。环境温度低于25℃时，相变前冷却速度控制为7-10℃/S，相变后关闭风机及保温罩并降低辊道速度控制冷却速度为≦2℃/S，相变后保温时间≧30S；具体控制过程如下：相变前开启第1-10台风机和相对应的保温罩，风机开启100%，相变后达到550℃时关闭之后所有风机和相应的保温罩，控制1-13段辊道速度如表1。环境温度≧25℃时，相变完成前冷却速度控制为7-10℃/S，相变后控制冷却速度为≦5℃/S；具体控制过程如下：开启第1-12台风机及全部保温罩，风机开度100%，控制1-13段辊道速度如表1。
4、集卷
集卷温度控制为500℃，集卷后线材在运输线上保持低温退火状态且不小于30分钟，然后进行头尾修剪，打包后得到成品碳钢线材盘条，进行头尾修剪，得到直径为13mm的成品碳钢线材盘条。
5、轧制结果
通过优化加热及过程温度，轧后空冷采用非传统的快冷及缓冷相结合的热处理工艺，使得断面收缩率为15%，较现有工艺提高5%，线材应力降低且端部打包后完好，头尾塑性、心部组织良好，如图3-4所示。本发明通过对工艺流程进行调整和优化并增加在线低温退火热处理环节，降低高碳钢线材盘条内应力。本发明在现有高碳钢线材的生产基础上，在不额外增加热处理装备的前提下，通过流程再造有效解决盘条头尾表面产生裂纹、开裂及冬季时效时间长等问题。简单易行，生产效率高，生产的大规格82B产品深加工过程中开卷及拉拔过程质量较好，有效保证了生产的连续性和产品质量的稳定性。
Claims (3)
1.一种降低大规格高碳钢线材残余应力的生产工艺，包括如下步骤：
（1）加热：将82B坯料加热至1120-1160℃，在炉时间控制在80-120min；
（2）轧制：82B坯料经高压水除鳞、粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组、减定径机组完成轧制，吐丝后得到线材盘条散卷；开轧温度1020℃-1050℃，终轧速度为32-34m/s，精轧机组入口温度控制900-930℃，减定径机组入口温度控制900-930℃，吐丝温度控制890-920℃；
为了降低轧制升温后急速冷却对盘条残余应力的影响，降低高速轧制区机组入口温度、吐丝温度的温差；制定合理的加热温度、轧制速度及轧制温度，保证温差控制在≦30℃范围内；
（3）轧后风冷：吐丝后的线材盘条散卷进入斯泰尔摩风冷线进行冷却，通过调整风机开启数量、风机风量及辊道速度控制冷却速度，环境温度低于25℃时，相变完成前冷却速度控制为7-10℃/S，相变后控制冷却速度为≦2℃/S，相变后保温时间≧30S；环境温度≧25℃时，相变完成前冷却速度控制为7-10℃/S，相变后控制冷却速度为≦5℃/S；
（4）集卷：集卷温度控制为490℃-520℃，集卷后线材在运输线上保持低温退火状态且不小于30分钟，然后进行头尾修剪，打包后得到成品碳钢线材盘条。
2.根据权利要求1所述一种降低大规格高碳钢线材残余应力的生产工艺，其特征在于：步骤（1）中，82B坯料的规格为：150mm×150mm×12000mm。
3.根据权利要求1所述一种降低大规格高碳钢线材残余应力的生产工艺，其特征在于：步骤（4）中，成品线材盘条的规格为直径12.5-14mm。
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