李長(zhǎng)勝，馬志軍，王進(jìn)，張先軼

（張家港聯(lián)峰鋼鐵研究所有限公司，江蘇張家港 215628）

生產(chǎn)技術(shù)

高碳82B線材控軋控冷工藝優(yōu)化實(shí)踐

李長(zhǎng)勝，馬志軍，王進(jìn)，張先軼

（張家港聯(lián)峰鋼鐵研究所有限公司，江蘇張家港 215628）

對(duì)82B線材控軋控冷工藝進(jìn)行了優(yōu)化，通過(guò)改變終軋溫度、吐絲溫度和斯太爾摩輥道速度及冷卻工藝參數(shù)，盤條的組織和力學(xué)性能基本達(dá)到了使用要求，索氏體化率達(dá)到85%以上，月產(chǎn)量穩(wěn)定在5 000 t以上。

82B線材；控軋控冷；索氏體

1 前言

高碳82B線材主要用于制作1 860 MPa及以上級(jí)別的預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線，廣泛應(yīng)用于高速公路、鐵路橋梁、高層大跨度建筑、海港碼頭等領(lǐng)域。隨著預(yù)應(yīng)力行業(yè)的快速發(fā)展，作為該產(chǎn)品主要原料的82B鋼，其市場(chǎng)發(fā)展前景將更為廣闊，同時(shí)質(zhì)量要求也越來(lái)越高，不但要求有穩(wěn)定的化學(xué)成分、純凈的鋼質(zhì)，同時(shí)要求有較高的索氏體含量和均勻的金相組織［1］。聯(lián)峰鋼鐵優(yōu)化探討了規(guī)格為Ф13 mm的82B線材的控冷工藝，以期為批量生產(chǎn)提供依據(jù)。

2 質(zhì)量要求與工藝流程

質(zhì)量要求。除應(yīng)具有較高的尺寸精度、良好的表面質(zhì)量外，還要求：抗拉強(qiáng)度1 130～1 220 MPa，斷面收縮率≥30%，伸長(zhǎng)率≥10%；不允許出現(xiàn)馬氏體、貝氏體、網(wǎng)狀滲碳體等異常組織；索氏體化率≥85%，且要均勻，減少邊部與中心的差異。

高碳82B線材采用如下工藝流程：步進(jìn)梁蓄熱式加熱爐→高壓水除鱗→保溫輥道→卡斷剪→粗軋機(jī)組6架→飛剪→中軋機(jī)組8架→預(yù)精軋機(jī)4架→水箱→飛剪→精軋機(jī)組8架→水箱→減定徑機(jī)4架→水箱→吐絲機(jī)→斯太爾摩控冷→集卷→P/F線運(yùn)輸→打包→稱重掛牌→成品入庫(kù)。

全線主體設(shè)備從國(guó)外引進(jìn)，設(shè)有7套水箱，自動(dòng)化控冷系統(tǒng)控制精度高，大風(fēng)量斯太爾摩冷卻線，帶有可關(guān)閉的保溫罩，既可強(qiáng)制冷卻實(shí)現(xiàn)索氏體化處理，又可實(shí)現(xiàn)緩慢冷卻，得到所需要的組織和性能。

3 工藝優(yōu)化

3.1 試驗(yàn)方案與試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)材料的化學(xué)成分要求：C 0.81%，Si 0.23%，Mn 0.77%，P 0.012%，S 0.004%，Cr 0.18%。開軋溫度較低，可細(xì)化奧氏體晶粒、減輕氧化燒損和表面脫碳，成品盤條中索氏體含量越高越有利于拉拔，軋后應(yīng)具有一定的冷卻速度。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，制定4種工藝方案，加熱溫度均為（1 020±40）℃，均熱溫度均為（1 080±30）℃，進(jìn)減定徑機(jī)溫度均為（870± 15）℃，4種工藝方案成品軋制速度一樣，其他工藝參數(shù)及產(chǎn)品的力學(xué)性能結(jié)果見(jiàn)表1。

方案3與方案4相對(duì)較合理，方案3抗拉強(qiáng)度最高，平均達(dá)到1 161 MPa，對(duì)方案3與方案4的成品分別進(jìn)行了索氏體含量的測(cè)定，產(chǎn)品的索氏體體積分?jǐn)?shù)分別為86%和85%。金相組織如圖1所示，主要為索氏體和少量的珠光體。

3.2 試驗(yàn)分析

軋后盤條在風(fēng)冷線上冷卻過(guò)程中，當(dāng)溫度低于Ar3時(shí)，鋼中的奧氏體將會(huì)向自由能更低的其他相轉(zhuǎn)變［2］。82B鋼為過(guò)共析鋼，在軋后連續(xù)冷卻過(guò)程中，隨著冷卻速度的逐步提高，首先會(huì)沿奧氏體晶界析出滲碳體，而后出現(xiàn)珠光體、馬氏體等組織。由于成品盤條需要一定程度的拉拔，為保證一定的拉拔性能，軋后應(yīng)具有較快的冷卻速度，以提高有利于拉拔的索氏體含量，同時(shí)也要避免不利于拉拔的網(wǎng)狀滲碳體、馬氏體組織的產(chǎn)生。但對(duì)于高碳鋼線材來(lái)說(shuō)，由于中心成分偏析的存在，可能會(huì)有少量的馬氏體。高碳鋼線材控制冷卻，應(yīng)是吐絲后立即急冷到相變溫度，此后減慢冷卻速度，使其類似等溫轉(zhuǎn)變，從而得到索氏體、少量的滲碳體和片狀珠光體組織［3］。82B線材的組織檢驗(yàn)結(jié)果為S+P，無(wú)異常組織，符合要求，索氏體化率在85%左右，與索氏體化率95%的行業(yè)領(lǐng)先水平相比仍有一定的差距，因此，82B線材軋制后的控冷工藝需要進(jìn)一步優(yōu)化。

控冷工藝參數(shù)主要包括：開軋溫度、終軋溫度、吐絲溫度和相變區(qū)冷卻速度等。4種工藝方案開軋溫度和終軋溫度相同，不同的是吐絲溫度、輥道速度和風(fēng)機(jī)開啟數(shù)及風(fēng)量大小。方案1風(fēng)量不足，輥道速度較慢，盤條大約在7#風(fēng)機(jī)位置搭接處開始相變，相變前的冷卻速度僅為4.9℃/s，索氏體比例較低，故此方案不可采用。相變前的冷卻速度越快，過(guò)冷度就越大，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的開始溫度就越低，相應(yīng)的珠光體片層間距較小，在相變區(qū)停留時(shí)間越長(zhǎng)，轉(zhuǎn)變?cè)匠浞?，索氏體化率越高。方案2盤條表面相變與方案3相同，不同的是方案2在回溫后仍給予100%風(fēng)量，轉(zhuǎn)變不充分，因而索氏體化率低，此方案也不能采用。方案3與方案4索氏體化率均較高，方案3與方案1、2相比，主要區(qū)別是輥道速度加快和相變區(qū)的風(fēng)量有所降低，因而相變區(qū)的冷卻速度加快了，同時(shí)轉(zhuǎn)變區(qū)的冷卻速度有所減緩，轉(zhuǎn)變時(shí)間比較充分，索氏體化率相對(duì)較高，相變后為避免碳、氮化物析出，開滿兩臺(tái)風(fēng)機(jī)以加快冷卻，使其處于固溶狀態(tài)，從而提高盤條的抗拉強(qiáng)度。前3種方案的吐絲溫度均為860℃左右，同時(shí)終軋溫度只有870℃左右，相變前的奧氏體晶粒較小，不利于C曲線右移，因而不能更好地降低奧氏體的轉(zhuǎn)變溫度。方案4與方案1、2和3相比，吐絲溫度較高，輥道速度也較快，因此相變前奧氏體晶粒較粗和過(guò)冷度較大，但由于線材溫度較高，靠近心部的相變會(huì)較遲。此種方案在冷卻能力足夠時(shí)是一種較好的工藝。綜上，4種方案都有不足之處。

根據(jù)82B線材的質(zhì)量要求及生產(chǎn)實(shí)踐，應(yīng)控制原始奧氏體晶粒大小，連鑄工序施加末端電磁攪拌以改善偏析，將加熱段溫度控制在（990±50）℃，均熱段溫度控制在（1 060±30）℃，開軋溫度為（980± 20）℃，入減定徑溫度為（900±15）℃，吐絲溫度為（900±10）℃，斯太爾摩入口段輥道速度為1.0 m/s，出口段輥道速度為0.9 m/s，重點(diǎn)優(yōu)化軋后冷卻工藝，設(shè)法增加相變前冷卻速度，以進(jìn)一步提高盤條的索氏體化率。

圖1 82B線材的金相組織

4 結(jié)語(yǔ)

采用改進(jìn)后的控軋控冷工藝生產(chǎn)的Ф13 mm規(guī)格82B線材質(zhì)量有較大改善，用戶拉拔到Ф5.07 mm，鋼絞線各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)良。82B線材形成了批量生產(chǎn)，月產(chǎn)量穩(wěn)定在5 000 t以上，但由于斯太爾摩風(fēng)冷線盤條降溫主要靠風(fēng)冷，其質(zhì)量受現(xiàn)場(chǎng)氣溫和濕度的影響較大。生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)季節(jié)變化及時(shí)采取有效措施，對(duì)控冷工藝參數(shù)進(jìn)行適時(shí)調(diào)整，以穩(wěn)定和進(jìn)一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

［1］姚敢英，潘應(yīng)君.82B鋼盤條拉拔脆斷的原因分析［J］.武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，29（5）：457-459.

［2］蔡丹，趙嘉蓉.82B線材控冷工藝及性能模擬［J］.武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，26（1）：5-7.

［3］王有銘，李曼云，韋光.鋼材的控制軋制和控制冷卻［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1995.

Optimization Practiceon Controlled Rolling and Controlled Cooling Processof High Carbon 82B WireRod

LI Changsheng,MA Zhijun,WANG Jin,ZHANG Xianyi
（Zhangjiagang Lianfeng Iron and Steel Research Institute Co.,Ltd.,Zhangjiagang 215628,China）

Controlled rolling and controlled cooling process is explored for 82B wire rod.Through changing the finishing temperature, laying temperature and stelmor roller speed process parameter,the microstructure and mechanical property of wire rod has basically reached the expected result,sorbitizing rate reached 85%above and the monthly output stabilized at above 5 000 t.

82B wire rod;controlled rolling and controlled cooling process;sorbite

TG335.6+3

：B

：1004-4620（2014）01-0020-02

2013-10-28

李長(zhǎng)勝，男，1981年生，2007年畢業(yè)于江蘇大學(xué)材料學(xué)專業(yè)，碩士?，F(xiàn)為江蘇永鋼集團(tuán)張家港聯(lián)峰鋼鐵研究所有限公司工程師，從事線材產(chǎn)品開發(fā)與研究工作。