钢材轧后控制冷却复习过程

1、钢材轧后控制冷却1CC：转变中止线：转变中止线VV C PVV C MArVCVV C PMAr图图9-2为转变温度和为转变温度和转变产物与冷却速度转变产物与冷却速度的关系图的关系图图图9-3为亚共析钢的为亚共析钢的CCT曲线曲线1 M2 F+P+B+M3 F+P+B+M4 F+P5 F+P一般轧后控制冷却过程分为三个阶段一般轧后控制冷却过程分为三个阶段 一次冷却：终轧温度一次冷却：终轧温度 Ar3（或（或Arcem） 即相变前即相变前 目的：控制变形奥氏体的组织状态，阻止奥氏体晶粒的长目的：控制变形奥氏体的组织状态，阻止奥氏体晶粒的长 大，阻止碳化物析出，固定因变形而引起的位错，大，阻止碳化

2、物析出，固定因变形而引起的位错， 降低相变温度，为相变做组织上的准备。降低相变温度，为相变做组织上的准备。开始快冷温度越接近终轧温度越好，使得奥氏体晶粒细化，有效开始快冷温度越接近终轧温度越好，使得奥氏体晶粒细化，有效晶界面积晶界面积S。 二次冷却：相变开始温度二次冷却：相变开始温度 相变结束温度相变结束温度 目的：控制相变过程，获得不同的组织及性能目的：控制相变过程，获得不同的组织及性能 1 三次冷却：相变后三次冷却：相变后室温室温 目的：减少氧化铁皮目的：减少氧化铁皮 2以含以含Nb钢为例：钢为例：经一次冷却后，二次冷经一次冷却后，二次冷却分别采用三种冷却速却分别采用三种冷却速度，在度，在

3、600以后采用以后采用空冷空冷(a) F+P 组织组织(b) F+B 组织组织(c) 少量少量F+大量大量B 组织组织 17.2 轧后快速冷却工艺参数对钢材强韧性的影响轧后快速冷却工艺参数对钢材强韧性的影响 铁素体晶粒粗细铁素体晶粒粗细 珠光体片层间距大小珠光体片层间距大小 贝氏体量的多少贝氏体量的多少 碳、氮化物的析出量碳、氮化物的析出量 -钢的强韧性钢的强韧性 轧后冷却速度的影响轧后冷却速度的影响 轧件冷却速度轧件冷却速度=(轧件开冷温度轧件开冷温度-轧件终冷温轧件终冷温度度)1. /冷却时间冷却时间中厚钢板中厚钢板 V冷冷过高过高钢板心部与表面温差钢板心部与表面温差 应力应力产生表面裂纹

4、产生表面裂纹冲击韧性冲击韧性板厚板厚H最大最大V冷冷 轧后开冷温度的影响轧后开冷温度的影响 T开开尽量接近尽量接近T终轧终轧 原因原因: 轧后终冷温度的影响轧后终冷温度的影响 T终冷终冷-控制冷却中很重要的控制指标控制冷却中很重要的控制指标 与设备冷却能力、冷却区长度、轧件移动与设备冷却能力、冷却区长度、轧件移动 速度有关速度有关 T终冷终冷过高过高-设备冷却能力不够，组织未充分设备冷却能力不够，组织未充分 细化，控冷目的未达到细化，控冷目的未达到T终冷终冷过低过低-轧件冷却过度，韧性恶化轧件冷却过度，韧性恶化4. Nb、Ti等微合金含量的影响等微合金含量的影响铌含量小于铌含量小于0.04,强

5、度强度急剧提高急剧提高,脆性转化温脆性转化温度急剧下降度急剧下降控冷材比控轧材强度控冷材比控轧材强度更高、韧性更好更高、韧性更好0.05%以上呈饱和倾向以上呈饱和倾向7.3 线材轧后控冷线材轧后控冷一原理一原理珠光体型控冷珠光体型控冷 索氏体索氏体 利于拉拨利于拉拨 理论上：等温转变，如曲线理论上：等温转变，如曲线a 组织为索氏体组织为索氏体 实际生产难以实现实际生产难以实现无控冷：曲线无控冷：曲线d 组织为组织为 F+粗大片状粗大片状P控冷：曲线控冷：曲线c 组织微细组织微细 S+F(少量少量)+P(少量少量)斯太尔摩法斯太尔摩法 施劳曼法施劳曼法马氏体型控冷马氏体型控冷 中心索氏体，表面回

6、火马氏体中心索氏体，表面回火马氏体 轧后淬火回火处理轧后淬火回火处理线材轧后急冷（强烈冷线材轧后急冷（强烈冷却），却），T表表Ms，使表层，使表层产生马氏体产生马氏体M，中心温度，中心温度高，产生索氏体，出冷高，产生索氏体，出冷却段后，中心热量向外传却段后，中心热量向外传播，使表面层马氏体回火。播，使表面层马氏体回火。二控冷方法二控冷方法控冷工艺三个阶段：控冷工艺三个阶段： 奥氏体急冷奥氏体急冷 （过冷奥氏体）（过冷奥氏体） 相变相变 （索氏体或马氏体）（索氏体或马氏体） 快冷快冷 （减少氧化铁皮）（减少氧化铁皮）从各种工艺的布置和设备特点来看，不外乎两种类型：从各种工艺的布置和设备特点来看，

7、不外乎两种类型：）轧后穿水冷却散卷风冷（空冷）轧后穿水冷却散卷风冷（空冷） 美国美国 斯太尔摩冷却工艺斯太尔摩冷却工艺 英国英国 阿希洛冷却工艺阿希洛冷却工艺 德国德国 施劳曼冷却工艺施劳曼冷却工艺 意大利意大利 达涅利冷却工艺达涅利冷却工艺）轧后穿水冷却其它布圈方式）轧后穿水冷却其它布圈方式 ED法（热水浴法）法（热水浴法） 由日本住友公司发明由日本住友公司发明 线材成圈后落入热水中进行冷却线材成圈后落入热水中进行冷却 EDC法和法和SEDC法是在法是在ED法基础上的改进法基础上的改进 流态床冷却（流态床冷却（KP法）法） 日本神户钢铁公司研制日本神户钢铁公司研制 冷却介质：固体粒流态层冷却

8、介质：固体粒流态层 1 迪马克法（淬火回火法）迪马克法（淬火回火法） 德马克八幡竖井法（德马克八幡竖井法（DP法）法） 由西德德马克和日本八幡由西德德马克和日本八幡 共同研制的一种塔式冷却工艺共同研制的一种塔式冷却工艺 2 亚声波冷却法亚声波冷却法 由瑞典莫加德沙马公司开发由瑞典莫加德沙马公司开发 以空气作为冷却介质，利用亚声波加速冷却以空气作为冷却介质，利用亚声波加速冷却 间歇多段穿水冷却间歇多段穿水冷却 3 11三斯太尔摩法三斯太尔摩法类型类型 此控冷工艺是由加拿大斯太尔柯钢铁公司和美国摩此控冷工艺是由加拿大斯太尔柯钢铁公司和美国摩根设计建筑公司于年联合提出的。该冷却线根设计建筑公司于年联

9、合提出的。该冷却线在世界上投产的已有二百多条。在世界上投产的已有二百多条。线材轧后经两次冷却：一次水冷，一次风冷线材轧后经两次冷却：一次水冷，一次风冷根据运输机的结构和状态不同冷却线的风冷段分三种根据运输机的结构和状态不同冷却线的风冷段分三种形式：形式： ）标准型）标准型 线材轧后先水冷，根据钢种和用途不同，线材冷却线材轧后先水冷，根据钢种和用途不同，线材冷却至至750850吐丝成圈，散卷一圈圈地布放在敞开的散吐丝成圈，散卷一圈圈地布放在敞开的散卷冷却运输机上，由下方风室鼓风冷却。每个风冷段设卷冷却运输机上，由下方风室鼓风冷却。每个风冷段设置一台风机，调节风门控制风量。置一台风机，调节风门控制

10、风量。运输机速度为运输机速度为 0.21.4m/s，冷速为，冷速为 412/s，最适合，最适合高碳钢。高碳钢。 ）缓慢型）缓慢型 在散卷运输机前三段设有可移动的带有加热烧嘴的保温炉罩，在散卷运输机前三段设有可移动的带有加热烧嘴的保温炉罩， 盖子可以开关。盖子可以开关。 运输速度运输速度 0.051.4m/s，冷速，冷速 0.2510/s，最适合低碳钢、，最适合低碳钢、 低合金钢、合金钢低合金钢、合金钢 特点特点 缓慢冷却：烧嘴加热缓慢冷却：烧嘴加热 慢速输送慢速输送 线圈堆积线圈堆积 冷却高碳钢时可打开燃烧室的上盖并吹风冷却冷却高碳钢时可打开燃烧室的上盖并吹风冷却 这种设备结构受高温烘烤容易变

11、形，结构复杂，造价高这种设备结构受高温烘烤容易变形，结构复杂，造价高）延迟型）延迟型 不用烧嘴加热，在运输机两侧装上隔热的保温层侧不用烧嘴加热，在运输机两侧装上隔热的保温层侧墙，上方有可灵活开闭的保温罩盖。墙，上方有可灵活开闭的保温罩盖。 打开保温罩打开保温罩标准型标准型 关闭保温罩关闭保温罩缓慢型缓慢型 运输速度运输速度 0.051.4m/s，冷速，冷速 110/s，适合各类，适合各类 钢种钢种此种设备简单、经济、适用性广、工艺灵活，近十几此种设备简单、经济、适用性广、工艺灵活，近十几年所建的斯太尔摩冷却线大多选用延迟型。年所建的斯太尔摩冷却线大多选用延迟型。工艺布置工艺布置 精轧机组精轧机

12、组水冷段水冷段吐丝机吐丝机散卷运输机风冷散卷运输机风冷 集卷筒收集集卷筒收集 ）水冷段：）水冷段：T终终10401080 水冷区急冷后：水冷区急冷后：750850 全长全长 3040m，由，由23个水箱组成。每两个水箱个水箱组成。每两个水箱 之间用一段之间用一段610m无水冷的导槽隔开无水冷的导槽隔开恢复段。恢复段。 恢复段目的：恢复段目的： 使线材表面和芯部温度差趋于一致使线材表面和芯部温度差趋于一致 防止线材表面形成马氏体组织防止线材表面形成马氏体组织 水冷区控制冷却的目的：延迟晶粒长大水冷区控制冷却的目的：延迟晶粒长大 限制氧化铁皮形成限制氧化铁皮形成 接近相变温度接近相变温度 ）风冷段

13、（散卷运输机）：全长）风冷段（散卷运输机）：全长 6090m，设，设 35 个风机室，每个风机室长约个风机室，每个风机室长约 9m，风量可以调，风量可以调 节，经风冷后线材温度约为节，经风冷后线材温度约为 350400。 散卷冷却运输机大多采用辊式运输机，辊道分成若干散卷冷却运输机大多采用辊式运输机，辊道分成若干 段，各段单独传动，辊速可变。段，各段单独传动，辊速可变。效果效果冷却速度可以人为控制，容易保证线材质量。冷却速度可以人为控制，容易保证线材质量。稳妥可靠，适应范围大。稳妥可靠，适应范围大。设备不需要深的地基设备不需要深的地基标准型生产的高碳钢线材，性能接近于铅浴淬火。标准型生产的高碳

14、钢线材，性能接近于铅浴淬火。延迟型生产的低碳钢线材，可去掉退火工序，直接拉延迟型生产的低碳钢线材，可去掉退火工序，直接拉拨。拨。 四施劳曼法四施劳曼法 斯太尔摩法：侧重二次风冷斯太尔摩法：侧重二次风冷 施劳曼法：施劳曼法： 强调在水冷区控制冷却，在运输机上强调在水冷区控制冷却，在运输机上 自然冷却自然冷却 工艺特点：工艺特点： 改进了水冷装置，强化了水冷能力，简化二次冷却改进了水冷装置，强化了水冷能力，简化二次冷却 段的控制，降低生产费用。段的控制，降低生产费用。 采用水平锥螺管式成圈器，成圈后的线圈可立着进采用水平锥螺管式成圈器，成圈后的线圈可立着进 行水平移动，冷却均匀，易于散热。行水平移

15、动，冷却均匀，易于散热。主要优点：主要优点： 由于是自然冷却，使得二次冷却过程基本不受车由于是自然冷却，使得二次冷却过程基本不受车间气温和湿度的影响，并可防止在相变过程中线圈相间气温和湿度的影响，并可防止在相变过程中线圈相互搭接而造成相变条件不一致。互搭接而造成相变条件不一致。主要缺点：主要缺点： 成圈后的二次冷却是自然冷却，冷却能力弱，对成圈后的二次冷却是自然冷却，冷却能力弱，对线材相变过程中的冷却速度没有控制能力，线材质量线材相变过程中的冷却速度没有控制能力，线材质量不如斯太尔摩法。不如斯太尔摩法。五种型式：如图五种型式：如图10-5所示所示 1：垂直线圈和水平线圈进行空气自然冷却。：垂直

16、线圈和水平线圈进行空气自然冷却。 适合于各种碳素钢适合于各种碳素钢：线圈仅呈水平状放置。低速空气冷却。：线圈仅呈水平状放置。低速空气冷却。：吐丝后面加保温罩，罩内可装烧嘴进行加热保温。：吐丝后面加保温罩，罩内可装烧嘴进行加热保温。 适合某些需要缓冷的钢种。适合某些需要缓冷的钢种。：在运输机的后部加了冷却罩。适用于要求低温收集的钢种。：在运输机的后部加了冷却罩。适用于要求低温收集的钢种。：经过一段空气冷却后，在一个辊道式连续退火炉内加热并：经过一段空气冷却后，在一个辊道式连续退火炉内加热并 保温，然后进入水池急冷。主要用于处理奥氏体（不经水保温，然后进入水池急冷。主要用于处理奥氏体（不经水 冷冷 ）和铁素体（经水冷）不锈钢。）和铁素体（经水冷）不锈钢。1控制冷却的理论基础是什么？请画出共析钢的控制冷却的理论基础是什么？请画出共析钢的CCT曲线并分析之曲线并分析之用图说明冷却速度对共析钢奥氏体转变温度及转用图说明冷却速度对共析钢奥氏体转变温度及转变产物的影响变产物的影响一般轧后控制冷却过程分几个阶段？各阶段的控一般轧后控制冷却过程分几个阶段？各阶段的控冷目的是什么？冷目的是什么？分析