高速线材生产中的控轧控冷技术分析

高速线材生产中的控轧控冷技术分析

Summary：对于生产高速线材来说，控轧控冷技术工艺一方面与所生产的线材质量密切相关，另一方面也与控轧控冷设备性能有关，这就需要在生产高速线材过程中，不断创新优化控轧控冷工艺，以不断提升产品质量与生产效率，使工业发展需求得到满足。虽然应用控轧控冷技术能够获取性能与组织都比较理想的钢材，然而，在操作实际过程中，会受到很多控制因素的影响，尤其是冷却控制，在对相关因素予以充分考虑的基础上，应强化技术创新和应用实践，通过不断摸索，实现控轧控冷效果的提升，使控轧控冷技术能够更好地为高速线材生产工艺提供服务。本文主要研究生产高速线材所应用到的控轧控冷技术，以期能够提升高速线材性能，满足工业生产需求。Keys：高速线材；控轧控冷技术；工业生产在国内工业化发展中，钢铁材料发挥着重要作用，尤其是作为重要钢铁材料的线材，被广泛应用于工业生产中。线材是轧制钢铁后生产出来，线材的性能、质量等与生产工艺、生产设备关联性较大，其中包括控制冷却、控制轧制等工艺。生产工艺、设备不同，所产高速线材性能差别也比较明显[1]。因为轻重工业中需要应用到高速线材，所以不断提升高速线材生产质量，确保高速线材产品优异性能，对我国工业发展极具重要意义。本文主要研究生产高速线材所应用到的控轧控冷技术，以期能够提升高速线材性能，满足工业生产需求。高速线材控轧控冷原理为与市场发展相适应，钢铁材料既要持续提升性能，又要不断丰富钢铁种类，如何在确保钢材韧性前提下，提高钢材强度，是当前工业生产与发展所关注的重要话题。控轧控冷技术能够在优化钢材性能基础上，简化钢材冶炼流程，是生产高速线材所用到的一种重要工艺。所谓控制轧制，就是对热轧期间的金属变形、加热以及温度等进行有效控制，保证热塑性变形与固态相变细化组织相结合，使钢材焊接、韧性以及刚度等力学性能得到优化。控制冷却，指的是通过最佳速度对轧后钢材进行冷却，改善钢材性能和组织。所以，控轧控冷工艺有助于热轧钢材有效实现相变与形变，从而生产出性能更好的钢材。高速线材控轧控冷技术要点通常来说，高速线材生产线主要涉及到的工艺步骤有：2.1水冷区该步骤通过控制高速线材的吐丝温度与终轧温度，实现线材性能的优化。水冷区水冷装置主要在精轧机组与预精轧机组的后面分布，其中预精轧机组水冷装置是对终轧温度进行控制的主要设备，轧制线材期间，因为钢材变形等诸多因素，会导致钢材温度升高，水冷箱可快速解决该问题，以有效控制钢材终轧温度[2]。精轧后水冷段功能在于，对精轧机组吐丝温度进行有效控制，其目的主要在于转变线材组织，提升高速线材的性能。实际生产期间，钢材不同，进入精轧机之前的温度也有差异，需要基于钢材的品种与规格设定温度，出口温度主要和高速线材性能、轧制速度等密切相关，所以应根据生产实际设定高速线材的生产参数。2.2成圈区成圈区高速线材加工期间，所用设备主要为夹送辊和成圈器等，其中夹送辊的功能主要在于对水冷后线材加以引导，保证其顺利接触吐丝机，通过夹送辊有效处理，高速线材能够经过吐丝机，形成均匀线圈，同时有效控制线材尾部和头部的速度，确保吐丝机能够将均匀线圈吐出来。2.3散圈控冷区通过设备共同作用，确保线材表现出散卷形状，同时达到设定温度。若想将控轧控冷技术优势充分发挥出来，关键在于对工艺参数进行合理设定，第一，控制钢坯加热温度，该参数由工业生产对钢材性能所提出的要求决定，若钢材指标主要为韧性，则要确保加热温度在1150℃以下；若对微合金强度要求比较高，但韧性要求较低，那么需要将加热温度控制在1200℃以上；第二，有效控制钢材轧制温度，即控制最后轧制道次的钢材温度参数，细化奥氏体颗粒应设置终轧温度在930-980℃，若钢材要求较低，则可设置终轧温度在980-1050℃，如果条件允许，轴承钢终轧温度可设置在850℃，A-F不锈钢，通常要将终轧温度控制在1050℃以上[3]。必须注意一点，要尽量确保终轧温度接近Ar3温度，如果要求比较特殊，可将温度控制在（γ+α）两相区的范围；第三，控制线材卷取与冷却等温度，也就是说，轧后钢材，不管是卷取、快冷或者终了温度，还是冷却速度，都必须经过有效控制才能得到相应显微组织，第一阶段需要冷却速度较大，而第二阶段应与钢材性能需求相结合，有效设置最佳冷却速度。控轧控冷技术在高速线材生产中的应用3.1常用控轧控冷工艺控轧控冷技术具有改善产品性能、节能降耗、提升作业效率以及降低事故风险等特性，所以被广泛应用于高速线材生产工艺中。现阶段，应用比较常见的控制轧制工艺主要分为二阶段与三阶段，其中二阶段是完全、未完全再结晶轧制，也就是说，轧制过程中，需要经过未完全结晶区与再结晶区，快速冷却后二次轧制，二阶段轧制工艺对减小铁素体颗粒、优化钢材韧性和降低脆性转变温度等极为有利。三阶段则是在二阶段基础上，与铁素体、奥氏体相结合展开轧制，不仅能够获取细小晶粒，而且具备错位和亚结构特征。然而，必须严格控制各段温度，防止由于温度太高而导致钢材韧性下降。常见控制冷却工艺分为三大环节：一次冷却、二次冷却和三次冷却，其中一次冷却在终轧经奥氏体变形到铁素体环节开始，有时也表现为渗碳体，一次冷却过程中，通常会采用导槽式水冷装置冷却法，将温度控制在吐丝温度范围，为高速线材相变做充分的准备[4]。一次冷却完成后，需要进入二次冷却阶段，例如，通过缓冷、风冷以及空冷等都可在高速线材冷却中应用，然而，实际工业生产中，应用最多的是斯太尔摩冷却法，该方法通过控制相变期间的温度与冷却速度，获得组织与性能最佳的相变产物。相变彻底完成后，就会进入到三次冷却阶段，该阶段通常选用PE线空冷，如果需要考虑到固溶元素，那么应该应用慢冷法。3.2高速线材生产中应用控轧控冷技术的效果首先，对高速线材轧制整体过程进行了有效控制，现阶段所用低温开轧，既有助于降低能耗，与常规生产工艺相比，减少了所生成氧化铁皮的数量，通常控制在0.1%左右，所生产出来的高速线材温度也比较均匀，不仅颗粒小，而且风度比较大，降低水冷却事故风险。其次，有助于水冷闭环系统控制精度的提升，通过调节阀、计算机以及传感器密切配合，能够自动调节冷却水量，精确控制吐丝温度，确保吐丝温度偏差控制在105℃，为后续处理控冷运输机创造条件；再次，控冷运输机应用功能更为多元化，例如，可在高碳钢快速冷却中应用，有效改善风冷速度、冷却速度以及吐丝温度，对顺利生产高强度产品极为有利。在低碳钢慢冷却中较为适用，能够提供低于每秒0.7℃的冷却速度。对于用途比较独特的产品，可将冷却速度降低到低于0.12℃/s。除此之外，设计每段独立传动，不仅可以单独变速，而且能够确保冷却均匀，不同风速与重叠线环对线环均匀冷却极为有利，通过计算机控制生成的挡风板，能够保证运输机中所分布气流的合理性，最终达到均匀冷却目的[5]。总结

总而言之，虽然应用控轧控冷技术能够获取性能与组织都比较理想的钢材，然而，在操作实际过程中，会受到很多控制因素的影响，尤其是冷却控制，在对相关因素予以充分考虑的基础上，应强化技术创新和应用实践，通过不断摸索，实现控轧控冷效果的提升，使控轧控冷技术能够更好地为高速线材生产工艺提供服务。Reference：[1]罗永恒,何涛.X70级管线钢控轧控冷工艺开发与应用实践[J].宽厚板,2022,28(03):23-25+38.[2]余道军,张健.大规格40MnVS非调质钢棒材控轧控冷工艺研究[J].特钢技术,2022,28(02):33-36.[3]张钢平