風冷控冷參數(shù)對70#硬線鋼盤條組織性能的影響

楊海波 王超 李元廷 周大偉 陳永利

摘 要 高碳鋼盤條的塑性與盤條內部微觀組織有密切的關系，特別是組織中的索氏體和珠光體含量，其含量越高，塑性越好，拉拔性能也越好。文章以70硬線盤條作為研究對象，對斯太爾摩風冷輥道設定兩種冷卻參數(shù)進行對比分析研究。試驗結果顯示，70硬線盤條的相變過程發(fā)生在風冷輥道上，其溫度區(qū)間為530 ℃～650 ℃，在該溫度區(qū)間內，冷卻速度控制在9 ℃/s，從而可獲得更多的利于拉拔的珠光體/索氏體組織，含量可達到95%，拉拔性能優(yōu)異。

關鍵詞 70#鋼 斯太爾摩風冷 控制冷卻

中圖分類號：TG335 文獻標識碼：A

0引言

前期達鋼已成功開發(fā)出中碳鋼硬線盤條，開發(fā)過程中總結了很多試驗數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。為了進一步調整產(chǎn)品結構以及為達鋼下步新產(chǎn)品開發(fā)做好技術儲備。根據(jù)市場對高碳鋼盤條的要求，盤條在吐絲后需要快速冷卻到組織相變溫度前，以獲得細小的內部晶粒組織，為下步相變提供條件；在相變過程中和相變后，采用緩慢冷卻，否則會形成影響拉拔性能的屈氏體組織和馬氏體組織，導致在拉拔過程中容易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。目前達鋼已開發(fā)出適合自身高線軋制需要的斯太爾摩風冷輥道控制參數(shù)，所生產(chǎn)的70#硬線盤條完全符合（GB/T699-1999）《優(yōu)質碳素結構鋼》標準和（GBT4354-2008）《優(yōu)質碳素熱軋盤條》標準。

1試驗材料及方法

1.1試驗材料

試驗材料為采用“轉爐-LF精煉爐-連鑄”工藝生產(chǎn)的70#鋼連鑄坯，鋼坯尺寸為150mm2？20000mm，試驗鋼坯入爐成分見表1。

1.2試驗方法

為了探索不同風冷輥道參數(shù)設定下，風冷冷卻制度對70#鋼性能的影響，選取爐號804528作為代表，在試驗過程中，加熱爐爐內溫度均按照一個參數(shù)設定，連續(xù)軋制過程中，各水冷段控溫同樣按一個參數(shù)設定，確定最終盤條的吐絲溫度：T吐=870～880 ℃。產(chǎn)品規(guī)格為 6.5mm，終軋速度為98m/s。斯太爾摩風冷輥道根據(jù)輥道速度和風機風速調整，設定以下兩種參數(shù)。

1.2.1風冷輥道參數(shù)設定

根據(jù)鋼材相變CCT曲線分析，70#硬線盤條的組織轉變是發(fā)生在風冷輥道上，因此，在該輥道上的冷卻工藝對盤條的內部組織至關重要，根據(jù)達鋼的實際情況，現(xiàn)場風冷輥道段數(shù)與風機的對應關系，設定兩個風冷輥道參數(shù)，在這兩個參數(shù)下輥道上的保溫罩均打開。鑒于高碳鋼盤條溫降和相變轉變溫度的關系，風冷輥道參數(shù)設定僅針對前面7段。詳細參數(shù)設定見表2。

1.2.2試驗方法描述

工藝1：輥道上方的保溫罩全部打開，整個風冷輥道上的速度為0.74m/s-1.09m/s之間，風速先強后弱，風機開啟5臺，具體設定詳見表2。

工藝2：輥道上方保溫罩全部打開，整個風冷輥道上的速度為0.70m/s-0-0.82m/s之間，風速先強后弱，風機開啟4臺，具體設定詳見表2。

1.2.3盤條溫度測定

據(jù)查閱相關文獻以及其他鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)70#高碳鋼的實際情況，70#高碳鋼的珠光體轉變溫度在660 ℃左右，570 ℃左右組織相變完成，說明70#高碳鋼盤條的組織轉變溫度區(qū)間為570 ℃～660 ℃之間。通過用手持測溫儀對前4段風冷輥道上的盤條進行了手動測溫，對應的溫度區(qū)間如表3。

對各測溫點的溫度進行反饋，根據(jù)現(xiàn)場風機風量、風冷輥道長度的布置以及風冷輥道的速度，可以計算出這兩組樣對應的冷卻速度，804528（1）盤條在2#風機到4#風機之間的冷卻速度為6 ℃/s，804528（2）盤條在2#風機到4#風機之間的冷卻速度為9℃/s。

試驗結束后，通過拉伸試驗機檢驗其屈服、抗拉強度、伸長率和斷面收縮率；再通過金相實驗分析，檢驗盤條的內部組織；最后通過手持測溫儀測到盤條在風冷輥道上各段的溫度，對其相變溫度進行理論驗證。

2試驗結果及分析

2.1力學性能

按照國家標準GB/T 699-1999進行力學性能檢測。從表4可知，70#高碳鋼的屈服強度和抗拉強度都達到了國家標準要求，其中屈服強度都達到了630以上，抗拉強度都達到925MPa以上，伸長率和斷面收縮率也滿足國標要求。

2.2金相組織

軋材的金相組織如圖1和圖2所示，從檢測的金相組織看出，這兩組樣的金相組織均為利于拉拔的鐵素體+珠光體組織，未出現(xiàn)影響盤條拉拔性能的其他有害組織。圖1中，奧氏體的晶界處均分布有鐵素體組織，成斷續(xù)的網(wǎng)狀，晶粒尺寸較大，這主要是由于盤條在吐絲后，沒有得到快速冷卻，內部原始的奧氏體尺寸長大，后續(xù)在3-6號處的風機風速又降低導致。圖2所獲得的珠光體/索氏體組織較圖1更多，這主要是由于吐絲后快速冷卻，同時在組織相變點前也進行快速冷卻，防止奧氏體晶粒在該過程中急劇長大，但也要防止屈氏體組織和馬氏體組織的出現(xiàn)，在此過程中，要精細控溫，從而更多的利于拉拔的珠光體/索氏體組織。

2.3冷卻速度

從本次試驗高碳鋼盤條的物理性能和金相組織可以看出，這兩組樣中，第二組樣的性能和金相組織最優(yōu)，這說明70#高碳鋼盤條的組織轉變溫度區(qū)間為530 ℃～650 ℃之間。同時，可以得出風冷輥道上70#高碳鋼盤條的冷卻速度最好控制在9 ℃/s。

3結論

通過在既有的70#高碳鋼化學成分的基礎上，軋鋼吐絲機前所有參數(shù)一致的前提下，調整風冷輥道參數(shù)，分析其力學性能和金相組織，再結合風冷輥道的冷卻速度可以得出以下結論。

（1）在該風冷輥道控制參數(shù)下，70#硬線盤條力學性能完全滿足國家標準GB/T 699-1999的要求，在吐絲機前參數(shù)一定的條件下，按照工藝2的風冷輥道參數(shù)控制，70#鋼內部組織中，盤條內部利于拉拔的高塑性組織珠光體和索氏體含量更高。

（2）70#高碳鋼盤條的相變是發(fā)生在風冷輥道上，且相變開始前風冷輥道應以大風量快冷，防止過冷奧氏體晶粒長大，同時能夠降低盤條二次氧化和表面氧化鐵皮。

（3）70#高碳鋼盤條相變過程發(fā)生在530 ℃～650 ℃之間，在該溫度區(qū)間內，合理控制輥道速度和風機風速的匹配，使盤條冷度控制在9 ℃/s左右，從而理想的拉拔效果。

參考文獻

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