中高碳钢棒线材的控制轧制工艺特点(共31页).ppt

1、University Of Science and Technology BeijingUSTB2022-2-161第第7讲：中高碳钢棒线材的控制轧讲：中高碳钢棒线材的控制轧制工艺特点制工艺特点University Of Science and Technology BeijingUSTB2022-2-162一、中高碳钢棒线材产品种类 二、中高碳钢棒线材控制轧制 1、目的 2、工艺及特点University Of Science and Technology BeijingUSTB 1、中高碳钢棒材 棒材：简单断面、成根供给的型钢。主要包括圆钢和螺纹钢筋。 棒材品种按断面形状分为圆形、方形、六

2、角形以及建筑用螺纹钢筋等几种。 2022-2-163一、中高碳钢棒线材产品种类一、中高碳钢棒线材产品种类 University Of Science and Technology BeijingUSTB2022-2-164University Of Science and Technology BeijingUSTB2、中高碳钢线材、中高碳钢线材 线材：是断面最小，长度最长且成盘卷状交线材：是断面最小，长度最长且成盘卷状交货的产品。断面有圆形、六角形、方形、螺纹圆货的产品。断面有圆形、六角形、方形、螺纹圆形、扁形、梯形及形、扁形、梯形及Z字形等。用于生产线材的钢字形等。用于生产线材的钢种可以分

3、为软线、硬线、焊线及合金钢线材。种可以分为软线、硬线、焊线及合金钢线材。 其中中高碳钢线材归为硬线其中中高碳钢线材归为硬线 。 即把用优质即把用优质碳素钢中含碳量不小于碳素钢中含碳量不小于0.45%的中高碳钢轧制的的中高碳钢轧制的线材称为硬线，对于变形抗力与硬线相当的低合线材称为硬线，对于变形抗力与硬线相当的低合金钢、合金钢及某些专用钢线材也可归类为硬线。金钢、合金钢及某些专用钢线材也可归类为硬线。如制绳钢丝用盘条、针织布钢丝用盘条、轮胎钢如制绳钢丝用盘条、针织布钢丝用盘条、轮胎钢丝、琴钢丝等专用盘条。硬线一般碳含量偏高，丝、琴钢丝等专用盘条。硬线一般碳含量偏高，泛指泛指45号以上的优质碳素结

4、构钢、号以上的优质碳素结构钢、4070Mn、T8MnA、T9A、T10等。等。 钢坯加热应防止外表脱碳，是硬线产品的根钢坯加热应防止外表脱碳，是硬线产品的根本要求。本要求。2022-2-165University Of Science and Technology BeijingUSTB2022-2-166University Of Science and Technology BeijingUSTB 3、中高碳钢棒线材的应用、中高碳钢棒线材的应用 棒线材的用途广泛。可直接用作棒线材的用途广泛。可直接用作建筑材料，以及用来加工机械零件、汽车建筑材料，以及用来加工机械零件、汽车零件，或用来拉丝成

5、为金属制品，冷镦制零件，或用来拉丝成为金属制品，冷镦制成螺钉、螺母等。除建筑螺纹钢筋和线材成螺钉、螺母等。除建筑螺纹钢筋和线材等可直接被应用的成品之外，一般棒线材等可直接被应用的成品之外，一般棒线材都要经过深加工才能制成成品。都要经过深加工才能制成成品。 棒线材深加工的方式有：锻造、拉棒线材深加工的方式有：锻造、拉拔、挤压、切削等。为了便于进行这些深拔、挤压、切削等。为了便于进行这些深加工，加工之前有时需要进行退火、酸洗加工，加工之前有时需要进行退火、酸洗等处理。加工后为保证使用时的机械性能，等处理。加工后为保证使用时的机械性能，还要进行淬火、正火或渗碳等热处理。有还要进行淬火、正火或渗碳等热

6、处理。有些产品还要进行镀层、喷漆、涂层等外表些产品还要进行镀层、喷漆、涂层等外表处理。处理。2022-2-167University Of Science and Technology BeijingUSTB1、中高碳钢棒线材的组织及其对性能的影响、中高碳钢棒线材的组织及其对性能的影响 国标要求的高碳钢线材组织为索氏体国标要求的高碳钢线材组织为索氏体+少量珠光体少量珠光体+极少量先共析铁素体。极少量先共析铁素体。 实验研究说明，高碳钢线材组织的均匀实验研究说明，高碳钢线材组织的均匀度是影响其力学新能的主要因素，其中索度是影响其力学新能的主要因素，其中索氏体和先共析铁素体的百分数是影响线材氏体和

7、先共析铁素体的百分数是影响线材强度和塑性指标的关键。强度和塑性指标的关键。2022-2-168二、中高碳钢棒线材控制轧制二、中高碳钢棒线材控制轧制University Of Science and Technology BeijingUSTB2、中高碳钢棒线材控制轧制的目的、中高碳钢棒线材控制轧制的目的1控制轧制的要点：控制轧制的要点： 为了使高碳钢在控冷后得到细小的珠为了使高碳钢在控冷后得到细小的珠光体球团，应尽量使高碳钢线材在未再结光体球团，应尽量使高碳钢线材在未再结晶区进行轧制，促进珠光体球团的形核，晶区进行轧制，促进珠光体球团的形核，细化珠光体球团和片层间距。细化珠光体球团和片层间距。

8、 防止在局部防止在局部再结晶区变形，造成混晶组织，使转变后再结晶区变形，造成混晶组织，使转变后的珠光体组织不均匀，虽然它对线材的强的珠光体组织不均匀，虽然它对线材的强度影响不大，但对塑性和韧性有较大影响。度影响不大，但对塑性和韧性有较大影响。2022-2-169University Of Science and Technology BeijingUSTB2控制轧制的目的控制轧制的目的 棒线材生产中的控制轧制目的视钢种及性能要求的不同而不同，绝大局部为了提高棒线材的综合力学性能。 高碳钢和轴承钢棒材是为了减少或消除网状碳化物，为下一步球化热处理创造良好的组织条件。2022-2-1610Univ

9、ersity Of Science and Technology BeijingUSTB3几种棒线材的控轧目的举例几种棒线材的控轧目的举例 a、轴承钢棒材：、轴承钢棒材： 轴承钢属于高碳低铬钢，在轧后奥氏轴承钢属于高碳低铬钢，在轧后奥氏体状态下冷却过程中，有二次碳化物析出，体状态下冷却过程中，有二次碳化物析出，并且在奥氏体晶界形成网状碳化物，对轴并且在奥氏体晶界形成网状碳化物，对轴承使用寿命有很大影响。承使用寿命有很大影响。 1可采用低温终轧，即在可采用低温终轧，即在850oC左右左右终轧，对细化网状碳化物有一定效果。终轧，对细化网状碳化物有一定效果。 2控制轧制时的变形量，可以进一控制轧制时

10、的变形量，可以进一步细化奥氏体晶粒，为降低网状碳化物级步细化奥氏体晶粒，为降低网状碳化物级别和细化组织创造有利条件。别和细化组织创造有利条件。2022-2-1611University Of Science and Technology BeijingUSTB b、带肋钢筋线材：、带肋钢筋线材： 欧美已淘汰了低强度的欧美已淘汰了低强度的级钢筋，级钢筋，目前集中于目前集中于 级的研究。级的研究。 小型线材轧机大量更新，设备能小型线材轧机大量更新，设备能力加大。可以采用再结晶型未再结晶力加大。可以采用再结晶型未再结晶型及两相区轧制工艺。型及两相区轧制工艺。 某研究所用热模拟机测定了某研究所用热模拟

11、机测定了CCT曲线以下图，得到了带肋钢筋的曲线以下图，得到了带肋钢筋的控制轧制有关参数。并现场提出两个控制轧制有关参数。并现场提出两个生产生产级钢筋的方案。级钢筋的方案。2022-2-1612University Of Science and Technology BeijingUSTB2022-2-1613University Of Science and Technology BeijingUSTB1控温轧制的一般规律 对不同的钢种实现控温轧制，一般采用降低开轧温度低温轧制工艺的方法来保证对温度的有效控制。 高碳钢的开轧温度9001050，精轧机组入口轧件温度为900950，出口轧件温度9

12、001050。 加热时温度不要过高，防止奥氏体晶粒长大，并防止在局部再结晶区中轧制形成混晶组织，破坏钢的韧性。 2022-2-16143、中高碳钢棒线材控制轧制的工艺及特点、中高碳钢棒线材控制轧制的工艺及特点University Of Science and Technology BeijingUSTB2022-2-1615 2控温轧制的变形制度控温轧制的变形制度 a、二段变形制度。粗轧在奥氏体再、二段变形制度。粗轧在奥氏体再结晶区轧制，通过反复变形及再结晶结晶区轧制，通过反复变形及再结晶细化奥氏体晶粒；中轧及精轧在细化奥氏体晶粒；中轧及精轧在950以下轧制，是在以下轧制，是在相的未再结晶区变

13、形，相的未再结晶区变形，其累计变形量为其累计变形量为60%70%；在；在Ar3附附近终轧，可以得到具有大量变形带的近终轧，可以得到具有大量变形带的奥氏体未再结晶晶粒，相变以后能得奥氏体未再结晶晶粒，相变以后能得到细小的铁素体晶粒。到细小的铁素体晶粒。 b、三段变形制度。粗轧在、三段变形制度。粗轧在再结晶再结晶区轧制；中轧在区轧制；中轧在950以下的以下的未再结未再结晶区轧制，变形量为晶区轧制，变形量为70%；精轧在；精轧在Ar3与与Ar1之间的双相区轧制。这样得到细之间的双相区轧制。这样得到细小的铁素体晶粒及具有变形带的未再小的铁素体晶粒及具有变形带的未再结晶奥氏体晶粒，相变后得到细小的结晶奥

14、氏体晶粒，相变后得到细小的铁素体晶粒并有亚结构及位错。铁素体晶粒并有亚结构及位错。University Of Science and Technology BeijingUSTBA、小型棒材轧机的布置、小型棒材轧机的布置 连续式小型轧机连续式小型轧机 连续式小型轧机的年产量在连续式小型轧机的年产量在3060万吨万吨之间。所用的坯料规格为之间。所用的坯料规格为130mm130mm150mm150mm，坯料单重，坯料单重1.52.5吨。吨。 轧制线多为平轧制线多为平-立交替布置，实现全线立交替布置，实现全线的无扭转轧制，以利于提高产品的外表质量。的无扭转轧制，以利于提高产品的外表质量。 机架的多少

15、按照一个机架轧制一道的原机架的多少按照一个机架轧制一道的原那么确定。那么确定。2022-2-16163 3棒线材控制轧制的工艺棒线材控制轧制的工艺University Of Science and Technology BeijingUSTB2022-2-1617University Of Science and Technology BeijingUSTB 半连续式小型轧机半连续式小型轧机 半连续式小型轧机的车生产优质钢半连续式小型轧机的车生产优质钢和合金钢。产品规格为和合金钢。产品规格为1032mm或或1242mm，坯料单重约在，坯料单重约在1吨左右，年产吨左右，年产量在量在1530万吨之

16、间。万吨之间。 连续式和半连续式的差异主要在粗轧机。连续式和半连续式的差异主要在粗轧机。 半连续式小型轧机的粗轧机多为一架半连续式小型轧机的粗轧机多为一架或两架三辊式轧机，采用箱形共轭孔型轧或两架三辊式轧机，采用箱形共轭孔型轧制。制。2022-2-1618University Of Science and Technology BeijingUSTB 半连续式合金钢棒材车间平面布置1-加热炉；2-粗轧机；3、5、7、9、10-飞剪；4-第一中轧机组；6-第二中轧机组；8-精轧机组；11-水冷器；12-冷床；13-冷剪 2022-2-1619University Of Science and T

17、echnology BeijingUSTB 根本特征是有扭转轧制，终轧速度一般不超过68m/s。速度低，轧件头尾温差大，产品尺寸精度低。横列式小型轧机横列式小型轧机2022-2-1620University Of Science and Technology BeijingUSTB横列式轧机平面布置图2022-2-16211-推钢式加热炉；2-400三辊式轧机；3-250横列式精轧机；4-单齿条步进式冷床；5-冷剪University Of Science and Technology BeijingUSTB2022-2-1622 连续式小型轧机与横列式小型轧机两种工艺生产的产品比较连续式小型

18、轧机与横列式小型轧机两种工艺生产的产品比较University Of Science and Technology BeijingUSTB2022-2-1623B、棒材轧制新技术、棒材轧制新技术 (1)(1)直接使用连铸坯直接使用连铸坯 (2)(2)采用步进式加热炉采用步进式加热炉 可供选择的小型轧机钢坯加热炉炉型有：推钢式加热炉和步进式加热炉。University Of Science and Technology BeijingUSTB步进式加热炉步进式加热炉推钢式加热炉推钢式加热炉2022-2-1624University Of Science and Technology Beijin

19、gUSTB (3)(3)连铸坯热送热装连铸坯热送热装 连铸坯在连铸坯在65065010001000的温度下，直的温度下，直接装入小型轧机的加热炉中加热，可使加接装入小型轧机的加热炉中加热，可使加热燃料消耗降低热燃料消耗降低25%25%75%75%。 4 4无头轧制无头轧制 连铸技术的成熟使得无头轧制技术得连铸技术的成熟使得无头轧制技术得到开展。无头轧制技术可以减少切损，提到开展。无头轧制技术可以减少切损，提高生产率，而且在焊接区域内没有出现外高生产率，而且在焊接区域内没有出现外表缺陷、内部缺陷及化学成分的偏差，也表缺陷、内部缺陷及化学成分的偏差，也没有任何缺陷而影响轧制工艺和最终产品没有任何缺

20、陷而影响轧制工艺和最终产品的质量。的质量。2022-2-1625University Of Science and Technology BeijingUSTB2022-2-1626(5)(5)切分轧制切分轧制 原理是在轧制过程中用轧辊或其他方法将轧原理是在轧制过程中用轧辊或其他方法将轧件沿纵向剖分成两条或多条轧件，变单条轧制为件沿纵向剖分成两条或多条轧件，变单条轧制为多条轧制。多条轧制。(6)(6)棒材轧后热芯回火工艺棒材轧后热芯回火工艺 工艺原理：轧件进入冷却水箱，利用轧件的工艺原理：轧件进入冷却水箱，利用轧件的余热通过快速冷却进行淬火，使外表层形成一定余热通过快速冷却进行淬火，使外表层形

21、成一定厚度的淬火马氏体，芯部仍为奥氏体。经余热淬厚度的淬火马氏体，芯部仍为奥氏体。经余热淬火处理的钢筋其屈服强度可提高火处理的钢筋其屈服强度可提高150150230MPa230MPa。 碳当量较小时，还具有良好的焊接性能。碳当量较小时，还具有良好的焊接性能。University Of Science and Technology BeijingUSTB C、线材控制轧制的特点、线材控制轧制的特点 线材生产控制轧制的特点：线材生产控制轧制的特点：控制轧制工艺包括把钢坯加热到最控制轧制工艺包括把钢坯加热到最适宜的温度，在轧制时控制变形量适宜的温度，在轧制时控制变形量及变形温度，以控制奥氏体晶粒尺及变形温度，以控制奥氏体晶粒尺寸大小和再结晶过程，为轧后通过寸大小和再结晶