《不同钢种线材采用轧后控制冷却目的和工艺特点》由会员分享，可在线阅读，更多相关《不同钢种线材采用轧后控制冷却目的和工艺特点（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、不同钢种线材采用轧后控制冷却目的和工艺特点2008 年 09 月 05 日 星期五 下午 06:09低碳钢线材采用轧后控制冷却目的和工艺特点：低碳钢线材（软线）生产除常规的生产工艺要求外，没有什么特殊要求。现在牌号主要是碳素结构钢标准中所规定的 Q195、Q215、Q235 和优质碳素结构钢所规定的10、15、20 号钢等。在质量控制上因用途不同而有所差别。低碳钢线材根据用途不同，一般分为拉拔用线材和建筑用线材两大类，二者的性能和组织要求均不相同，拉拔用丝材要经受很大的拉拔变形，要求铁素体晶粒粗大。而建筑用线材则要求有较高的抗拉强度和一定的塑性，其金相组织要求晶粒细小，提高珠光体的含量。由于上
2、述的不同要求，在选取终轧温度和轧后控制冷却工艺时要区别对待。吐丝温度：拉拔用材 900，建筑用材 850；辊道速度：拉拔用材 0.08m/s，建筑用材 0.150.25m/s；保温罩盖：拉拔用材全关，建筑用材前部分关闭；低碳钢线材产生硬化的原因有两个，即铁素体晶粒细小和铁素体中碳的过饱和。奥氏体晶粒大小直接影响铁素体晶粒大小，而钢中的残余元素及第二相质点也影响铁素体晶粒的形成。为了得到比较大的铁素体晶粒就需要有较高的吐丝温度和缓慢的冷却速度，以得到较大的奥氏体晶粒，同时要求钢中杂质含量少，转变后铁素体晶粒大。碳含量中过饱和碳，有两种形式存在。一种固溶在铁素体中起到固溶强化作用；另一种从铁素体中
3、析出起沉淀强化作用。两者都对钢的强化起作用。但对于低碳钢来说，沉淀强化的作用较小。因此，为了软化线材，必须使溶解于铁素体中的碳沉淀出来。这个过程可以通过整个温度范围内的缓慢冷却得以实现。碳含量（质量分数）不大于 0.25%的低碳钢线材，在 475250时，要求采用不大于1/s 的缓慢冷却速度，而理想的冷却速度是在 400250的温度区域内至少保温1min，促使过饱和碳形成稳定而均匀的片状渗碳体和 Fe3C 的层状沉积，从而可以使低碳钢线材消除硬化，降低硬度，提高低碳钢的拉拔性能。斯太尔摩标准型冷却工艺对软线的性能控制是不理想的，因其冷却速度快，过饱和固溶体中的碳作为间隙原子出现，并且部分聚集在
4、点阵缺陷（位错）处，在形变过程中产生强烈的应变时效，导致硬度、强度增大，塑性、韧性下降，使软线的使用性能下降。采用延迟型冷却工艺，在提高终轧温度和吐丝温度的情况下，散落在辊道上的线圈搭接密集，并在输送机上的运行速度缓慢（0.120.36m/s），盖上保温罩，停止送风，能获得较粗大的奥氏体晶粒，可减少随后冷却相变时的铁素体形核率。同时，在相变区进行缓慢冷却，不同的冷却速度可得到不同使用要求的性能。由于吐丝温度高，冷却速度又较慢，所以奥氏体分界在高温区进行，并且分解转变的时间较长。这些有利于先共析铁素体的充分析出和长大，粗大的奥氏体转变为粗大的铁素体和少量的碳化物组织。这种组织有利于拉拔。而建筑用
5、线材吐丝温度相对较低，冷却速度相对较快，因而降低了奥氏体的分解温度和缩短了分解转变时间，能得到较多的珠光体组织和较细的铁素体晶粒，有利于线材强韧性和塑性的提高。焊线钢质量控制的内容：焊线钢是专门供制造电弧焊、气焊、埋弧自动焊、电渣焊和气体保护焊焊条用的钢。钢的成分随所焊材质不同而不同，大致分为碳素焊条钢、合金焊条钢和不锈钢焊条钢三大类。焊线钢大多拉拔成焊丝，作各种焊条的原料，少部分直接使用盘条。焊线钢的质量要求主要是化学成分、表面质量和尺寸精度，对力学性能不作要求，因而对冶金质量要求较高，特别是硫、磷有害元素含量的控制。焊线钢的碳含量（质量分数）一般都低于 0.15%，少量钢号的碳含量大于 0
6、.15%，最高可达 0.35%，如H15A、H15Mn、H18CrMoA、H30CrMnSiA、H2Cr13 等。碳素结构钢类的焊线钢，大部分属于低碳钢，可参考低碳钢的生产工艺进行生产。对于含有锰、硅、铬、钼等合金结构钢和不锈钢类焊线钢，为防止过热，加热温度不宜过高。为保证焊丝有均匀一致的性能，不允许有超出标准的成分偏析。为消除炼钢和钢锭结晶过程中可能出现的化学成分偏析，在轧制焊线钢坯料时，进行分段取样、分段冷却堆放，最后组批供应线材轧机生产。另外，要求有良好的表面质量和拉拔性能。拉拔用的焊线钢按照低碳钢进行控制。为防止线材划伤、导卫黏钢，可以适当降低轧制温度，开轧温度以 1100为宜。吐丝温
7、度相对控制得较低，这将有利于减少线材表面的氧化铁皮，提高线材的表面质量。而锰及 Si-Mn 类的钢则是因为降低吐丝温度，能使细晶奥氏体在较低温度下转变分解得到较细的铁素体和珠光体组织，可有效地避免马氏体组织的出现，从而达到降低线材抗拉强度的目的，有利于拉拔。例如一般优质钢H08A 的吐丝温度控制在 860，锰和 Si-Mn 类钢按其钢号不同，吐丝温度控制在780820。吐丝采用延迟型冷却工艺，按低碳钢控制工艺进行控制，有利于焊线钢拉拔性能的改善。对合金焊线钢盘条需逐盘进行编号、取样和化学成分分析。根据分析结果进行逐盘判级，以保证每盘化学成分合格。碳的质量分数为 0.20%0.55%的中碳钢采用
8、轧后控制冷却目的：碳的质量分数为 0.20%0.40%的中碳钢，通常用于冷变形制造紧固件。对线材采用较慢的冷却速度，除能得到较高的断面收缩率外，还能得到低的抗拉强度。这将有利于简化甚至省略冷变形前的初次退火或冷变形中的中间退火。有些中碳钢在冷墩时，要求有足够的塑性，又有一定的强度要求。因此，采用较高的吐丝温度，可得到仅有少量先共析铁素体的显微组织，满足所要求的性能。对于碳的质量分数为 0.35%0.55%的碳素钢，为了得到细片状珠光体及最少量的游离铁素体，因此要快速经过 Ar3 以抑制铁素体析出，降低 Ar3 点以得到细片状珠光体。所以在风冷段要采用大的风冷量和高的运输速度，随后采用适当的冷速
9、，使得线材最终组织由心部至表面为均匀、细片状的珠光体组织。硬线采用轧后控制冷却目的和工艺特点：通常把优质碳素结构钢中的碳的质量分数不小于 0.45%的中碳钢轧制的线材称为硬线，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，泛指 45#以上的优质碳素结构钢、40Mn70Mn、T8Mn、T9A、T10A 等。变形抗力与硬线相当的低合金钢、合金钢及某些专用钢也可归类为硬线，但通常合金钢线材是按其合金含量及用途分类的。硬线主要是供给金属制品行业的原料，广泛用于加工低松弛预应力钢丝、钢丝绳、钢绞线、轮胎钢丝及钢帘线、中高强度的紧固件等。硬线的生产特点：（1）对钢坯进行探伤，并做低倍检验
10、，表面不合要求的钢坯必须修磨处理。（2）对盘条有脱碳层要求，一般脱碳层深度不大于公称直径的 2%（对制绳用盘条为不大于 1.5%），因此坯料的加热制度应予以控制。（3）轧制工艺控制严格，轧机的调整、导卫及轧辊（环）表面的检查必须认真，不得有粘钢、刮丝、错辊现象，以防止出现耳子、折叠、结疤、裂纹等轧制缺陷。（4）轧制中变形抗力较大。（5）按品种和硬线的质量要求严格控制加热炉各段的加热温度、加热速度及炉内气氛。钢坯的出炉温度控制在 1150以下为宜，终轧温度一般控制在 9501050。要控制较高的吐丝温度，一般在 850950，为了减少二次氧化，控制在 8501870较为合适。控制风冷冷却制度标准
11、型斯太尔摩工艺制度，风冷区供给 100%风量，运输辊道速度选择 1.11.3m/s。该工艺控制的冷却速度可使奥氏体分解的过冷度增大，连续转变曲线向右下方移动，使较粗大的奥氏体晶粒转变为珠光体的相变在更低的温度下进行，以使转变后的珠光体片层间距减小，使线材的抗拉强度增加。在相同的冷却条件下，线材吐丝温度越高，抗拉强度越高，吐丝温度越低，抗拉强度越低。当吐丝温度相同，小规格线材的抗拉强度较高。这种控制冷却工艺使硬线具有一定的拉拔强度和较好的延伸性能，达到了铅浴淬火的效果。碳的质量分数为 0.6%0.85%的高碳钢采用轧后控制冷却目的及其工艺特点：对于碳的质量分数为 0.6%0.85%的高碳钢线材要
12、求尽量减少铁素体的析出，得到单一的细片层珠光体-索氏体组织和细小的珠光体球团。这种组织具有优良的拉拔性能，可以取消拉拔前的铅浴淬火。为了获得这种组织，该钢种线材采用的控冷工艺的特点是：精轧后线材经过快冷降低吐丝温度，防止奥氏体晶粒长大，并抑制铁素体析出，加大过冷度，降低 Ar1 点温度；采用标准型斯太尔摩冷却工艺，并在较低温度下和风冷快冷条件下，打开保温罩，将散落在输送机上的线圈以 0.51.6m/s 的运行速度移动，其冷却速度为 617/s，进行奥氏体向索氏体转变，得到细片状珠光体和细小的珠光体球团组织。冷镦钢线材的生产特点：冷镦钢线材一般用低、中碳优质碳素结构钢和合金结构钢生产，主要用于制
13、造螺栓、螺母、螺钉、自攻螺钉等紧固件和各种冷墩成型的零配件，用途广泛，需求量大。对冷墩用线材的质量要求特别严格，在诸多钢种中，它的检验项目最多而且严格。对其表面质量、内在质量、成分的均匀性、冷加工性能及尺寸精度均有较高的要求。冷镦钢线材的生产特点是：（1）冷镦钢要求有高的冶金质量，其化学成分，夹杂，偏析等直接影响成材后的冷墩加工性能，因而采用炉外精炼技术；（2）严格检查线材的坯料表面质量；（3）加热制度与低、中碳钢相同，而且对表面有严格要求，加热，控冷中应特别注意；（4）轧制时钢的变形抗力不大，对轧辊表面及导槽均要严格检查，清理和精心调整；（5）为减少后续工序磨具的消耗和不必要的空拉拔，对线材
14、的尺寸精度要求较严；（6）尽可能减少氧化铁皮。冷墩钢线材质量控制的特点不同于对应的低、中碳碳素结构钢线材，它的最终性能要求要保证有足够的强度和良好的韧性和塑性，一般没有拉拔性能的要求。因此，质量控制的重点是使冷墩钢线材具有较好的综合力学性能，其金相组织为铁素体加珠光体，采用延迟型控冷工艺较合适。对于不同钢号的冷镦钢，在控冷工艺上大同小异，风机和保温罩盖都是关闭，而在终轧温度、吐丝温度及辊道运输速度的控制上略有不同。低合金钢线材的生产特点：按照合金的含量分类，钢中合金总含量（质量分数）小于 3.5%线材统称为低合金钢线材，而与碳含量的高低关系不太大。如 ML15MnVB、ML20MnTiB、20
15、CrMnMo 冷镦钢、65Mn 弹簧钢、GCr15 轴承钢等。该类线材由于合金元素的存在，具有较高的淬透性、较高的强度和较好的韧性，即较好的综合力学性能，可用于制作铆螺用紧固件、标准件、承受强度的结构件以及耐磨件等。低合金钢线材的生产有以下一些特点：（1）对坯料表面有严格要求；（2）线材表面有脱碳要求，应有合理的加热制度；（3）轧材表面质量有严格要求，轧制前要严格检查轧线导卫、轧辊（环），针对不同钢种的特性，合理地调整孔型和冷却水量；（4）根据合金元素的多少和特点，合理地制定轧制和控制冷却工艺。现以 20CrMnMo 低合金钢线材轧制为例具体说明。此钢线材常用于制造链条用销轴，要求具有良好的综
16、合力学性能和良好的低温冲击韧性，机对线材的强度和塑性具有一定要求。由于铬、锰、钼含量较高，其淬透性较好。从该钢的 C 曲线可知，在冷却速度稍快的情况下，可以得到一定量的贝氏体组织，因而必须采用延迟型缓慢冷却的控制冷却工艺。为了避免产生较多的贝氏体组织，吐丝温度要较低，防止晶粒粗大，以便奥氏体较早地进行珠光体分解转变。在较低的冷却速度下，线材在高于贝氏体相变区温度有足够的时间完成珠光体相变，获得片层间距较小的珠光体或索氏体组织。轴承钢线材采用轧后控制冷却目的和工艺特点：轴承钢线材主要用于制造各类轴承中的滚珠、滚柱、滚针，对钢质要求严格，如对钢的化学成分和内部组织的均匀性、钢的纯净度和表面脱碳层都有较高的要求。因此，轴承钢标准除规定化学成分外，还要求检查低倍组织、非金属夹杂物、碳化物不均匀性（网状碳化物、带状碳化物和碳化物液析）和表面脱碳等。以 GCr15 轴承钢为例，它是高碳低铬钢，在热轧生产和轧后控制冷却中主要是如何抑制网状碳化物形成，控制珠光体球团细小、均匀和获得退化性珠光体组织。轧
