鋼材軋后控制冷卻

1、 鋼材軋后控制冷卻鋼材軋后控制冷卻目的：改善鋼材的組織狀態(tài)目的：改善鋼材的組織狀態(tài) 提高鋼材的性能提高鋼材的性能 縮短熱軋鋼材的冷卻時間縮短熱軋鋼材的冷卻時間 提高軋機(jī)的生產(chǎn)能力提高軋機(jī)的生產(chǎn)能力冷卻介質(zhì)：氣體、液體冷卻介質(zhì)：氣體、液體 （水最常用）（水最常用）9.1 CCT曲線及轉(zhuǎn)變產(chǎn)物曲線及轉(zhuǎn)變產(chǎn)物控制冷卻的理論基礎(chǔ)：過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線控制冷卻的理論基礎(chǔ)：過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線 （ CCT曲線）曲線）圖圖9-1為共析鋼的為共析鋼的CCT曲線曲線 1 CC：轉(zhuǎn)變中止線：轉(zhuǎn)變中止線 奧氏體分解停止，余下部分到更低溫度轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體分解停止，余下部分到更低溫度轉(zhuǎn)變?yōu)?馬氏體馬氏體 VV

2、 C P VV C MAr VCVV C PMAr1圖圖9-2為轉(zhuǎn)變溫度和為轉(zhuǎn)變溫度和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物與冷卻速度轉(zhuǎn)變產(chǎn)物與冷卻速度的關(guān)系圖的關(guān)系圖圖圖9-3為亞共析鋼的為亞共析鋼的CCT曲線曲線1 M2 F+P+B+M3 F+P+B+M4 F+P5 F+P一般軋后控制冷卻過程分為三個階段一般軋后控制冷卻過程分為三個階段 一次冷卻：終軋溫度一次冷卻：終軋溫度 Ar3（或（或Arcem） 即相變前即相變前 目的：控制變形奧氏體的組織狀態(tài)，阻止奧氏體晶粒的長目的：控制變形奧氏體的組織狀態(tài)，阻止奧氏體晶粒的長 大，阻止碳化物析出，固定因變形而引起的位錯，大，阻止碳化物析出，固定因變形而引起的位錯， 降低相變溫

3、度，為相變做組織上的準(zhǔn)備。降低相變溫度，為相變做組織上的準(zhǔn)備。開始快冷溫度越接近終軋溫度越好，使得奧氏體晶粒細(xì)化，有效開始快冷溫度越接近終軋溫度越好，使得奧氏體晶粒細(xì)化，有效晶界面積晶界面積S。 二次冷卻：相變開始溫度二次冷卻：相變開始溫度 相變結(jié)束溫度相變結(jié)束溫度 目的：控制相變過程，獲得不同的組織及性能目的：控制相變過程，獲得不同的組織及性能 1 三次冷卻：相變后三次冷卻：相變后室溫室溫 目的：減少氧化鐵皮目的：減少氧化鐵皮以含以含Nb鋼為例：鋼為例：經(jīng)一次冷卻后，二次冷經(jīng)一次冷卻后，二次冷卻分別采用三種冷卻速卻分別采用三種冷卻速度，在度，在600以后采用以后采用空冷空冷(a) F+P 組

4、織組織(b) F+B 組織組織(c) 少量少量F+大量大量B 組織組織 19.2 線材軋后控冷線材軋后控冷一原理一原理珠光體型控冷珠光體型控冷 索氏體索氏體 利于拉撥利于拉撥 理論上：等溫轉(zhuǎn)變，如曲線理論上：等溫轉(zhuǎn)變，如曲線a 組織為索氏體組織為索氏體 實(shí)際生產(chǎn)難以實(shí)現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)難以實(shí)現(xiàn)無控冷：曲線無控冷：曲線d 組織為組織為 F+粗大片狀粗大片狀P控冷：曲線控冷：曲線c 組織微細(xì)組織微細(xì) S+F(少量少量)+P(少量少量)斯太爾摩法斯太爾摩法 施勞曼法施勞曼法馬氏體型控冷馬氏體型控冷 中心索氏體，表面回火馬氏體中心索氏體，表面回火馬氏體 軋后淬火回火處理軋后淬火回火處理線材軋后急冷（強(qiáng)烈冷線材

5、軋后急冷（強(qiáng)烈冷卻），卻），T表表Ms，使表層，使表層產(chǎn)生馬氏體產(chǎn)生馬氏體M，中心溫度，中心溫度高，產(chǎn)生索氏體，出冷高，產(chǎn)生索氏體，出冷卻段后，中心熱量向外傳卻段后，中心熱量向外傳播，使表面層馬氏體回火。播，使表面層馬氏體回火。二控冷方法二控冷方法控冷工藝三個階段：控冷工藝三個階段： 奧氏體急冷奧氏體急冷 （過冷奧氏體）（過冷奧氏體） 相變相變 （索氏體或馬氏體）（索氏體或馬氏體） 快冷快冷 （減少氧化鐵皮）（減少氧化鐵皮）六十年代出現(xiàn)了世界上第一條線材控制冷卻線，迄今為止，已六十年代出現(xiàn)了世界上第一條線材控制冷卻線，迄今為止，已投入應(yīng)用的有十多種。投入應(yīng)用的有十多種。從各種工藝的布置和設(shè)備特

6、點(diǎn)來看，不外乎兩種類型：從各種工藝的布置和設(shè)備特點(diǎn)來看，不外乎兩種類型：）軋后穿水冷卻散卷風(fēng)冷（空冷）軋后穿水冷卻散卷風(fēng)冷（空冷） 美國美國 斯太爾摩冷卻工藝斯太爾摩冷卻工藝 英國英國 阿希洛冷卻工藝阿希洛冷卻工藝 德國德國 施勞曼冷卻工藝施勞曼冷卻工藝 意大利意大利 達(dá)涅利冷卻工藝達(dá)涅利冷卻工藝）軋后穿水冷卻其它布圈方式）軋后穿水冷卻其它布圈方式 ED法（熱水浴法）法（熱水浴法） 由日本住友公司發(fā)明由日本住友公司發(fā)明 線材成圈后落入熱水中進(jìn)行冷卻線材成圈后落入熱水中進(jìn)行冷卻 EDC法和法和SEDC法是在法是在ED法基礎(chǔ)上的改進(jìn)法基礎(chǔ)上的改進(jìn) 流態(tài)床冷卻（流態(tài)床冷卻（KP法）法） 日本神戶鋼鐵

7、公司研制日本神戶鋼鐵公司研制 冷卻介質(zhì)：固體粒流態(tài)層冷卻介質(zhì)：固體粒流態(tài)層 1 迪馬克法（淬火回火法）迪馬克法（淬火回火法） 德馬克八幡豎井法（德馬克八幡豎井法（DP法）法） 由西德德馬克和日本八幡由西德德馬克和日本八幡 共同研制的一種塔式冷卻工藝共同研制的一種塔式冷卻工藝 2 亞聲波冷卻法亞聲波冷卻法 由瑞典莫加德沙馬公司開發(fā)由瑞典莫加德沙馬公司開發(fā) 以空氣作為冷卻介質(zhì)，利用亞聲波加速冷卻以空氣作為冷卻介質(zhì)，利用亞聲波加速冷卻 間歇多段穿水冷卻間歇多段穿水冷卻 3 11三斯太爾摩法三斯太爾摩法類型類型 此控冷工藝是由加拿大斯太爾柯鋼鐵公司和美國摩此控冷工藝是由加拿大斯太爾柯鋼鐵公司和美國摩根

8、設(shè)計(jì)建筑公司于年聯(lián)合提出的。該冷卻線根設(shè)計(jì)建筑公司于年聯(lián)合提出的。該冷卻線在世界上投產(chǎn)的已有二百多條。在世界上投產(chǎn)的已有二百多條。線材軋后經(jīng)兩次冷卻：一次水冷，一次風(fēng)冷線材軋后經(jīng)兩次冷卻：一次水冷，一次風(fēng)冷根據(jù)運(yùn)輸機(jī)的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)不同冷卻線的風(fēng)冷段分三種根據(jù)運(yùn)輸機(jī)的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)不同冷卻線的風(fēng)冷段分三種形式：形式： ）標(biāo)準(zhǔn)型）標(biāo)準(zhǔn)型 線材軋后先水冷，根據(jù)鋼種和用途不同，線材冷卻線材軋后先水冷，根據(jù)鋼種和用途不同，線材冷卻至至750850吐絲成圈，散卷一圈圈地布放在敞開的散吐絲成圈，散卷一圈圈地布放在敞開的散卷冷卻運(yùn)輸機(jī)上，由下方風(fēng)室鼓風(fēng)冷卻。每個風(fēng)冷段設(shè)卷冷卻運(yùn)輸機(jī)上，由下方風(fēng)室鼓風(fēng)冷卻。每個風(fēng)冷段

9、設(shè)置一臺風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)風(fēng)門控制風(fēng)量。置一臺風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)風(fēng)門控制風(fēng)量。運(yùn)輸機(jī)速度為運(yùn)輸機(jī)速度為 0.21.4m/s，冷速為，冷速為 412/s，最適合，最適合高碳鋼。高碳鋼。 ）緩慢型）緩慢型 在散卷運(yùn)輸機(jī)前三段設(shè)有可移動的帶有加熱燒嘴的保溫爐罩，在散卷運(yùn)輸機(jī)前三段設(shè)有可移動的帶有加熱燒嘴的保溫爐罩， 蓋子可以開關(guān)。蓋子可以開關(guān)。 運(yùn)輸速度運(yùn)輸速度 0.051.4m/s，冷速，冷速 0.2510/s，最適合低碳鋼、，最適合低碳鋼、 低合金鋼、合金鋼低合金鋼、合金鋼 特點(diǎn)特點(diǎn) 緩慢冷卻：燒嘴加熱緩慢冷卻：燒嘴加熱 慢速輸送慢速輸送 線圈堆積線圈堆積 冷卻高碳鋼時可打開燃燒室的上蓋并吹風(fēng)冷卻冷卻高碳鋼時可

10、打開燃燒室的上蓋并吹風(fēng)冷卻 這種設(shè)備結(jié)構(gòu)受高溫烘烤容易變形，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，只有這種設(shè)備結(jié)構(gòu)受高溫烘烤容易變形，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，只有 美國鋼鐵公司一家高速線材廠裝了一套。美國鋼鐵公司一家高速線材廠裝了一套。 ）延遲型）延遲型 不用燒嘴加熱，在運(yùn)輸機(jī)兩側(cè)裝上隔熱的保溫層側(cè)不用燒嘴加熱，在運(yùn)輸機(jī)兩側(cè)裝上隔熱的保溫層側(cè)墻，上方有可靈活開閉的保溫罩蓋。墻，上方有可靈活開閉的保溫罩蓋。 打開保溫罩打開保溫罩標(biāo)準(zhǔn)型標(biāo)準(zhǔn)型 關(guān)閉保溫罩關(guān)閉保溫罩緩慢型緩慢型 運(yùn)輸速度運(yùn)輸速度 0.051.4m/s，冷速，冷速 110/s，適合各類，適合各類 鋼種鋼種此種設(shè)備簡單、經(jīng)濟(jì)、適用性廣、工藝靈活，近十幾此種設(shè)備簡

11、單、經(jīng)濟(jì)、適用性廣、工藝靈活，近十幾年所建的斯太爾摩冷卻線大多選用延遲型。年所建的斯太爾摩冷卻線大多選用延遲型。工藝布置工藝布置 精軋機(jī)組精軋機(jī)組水冷段水冷段吐絲機(jī)吐絲機(jī)散卷運(yùn)輸機(jī)風(fēng)冷散卷運(yùn)輸機(jī)風(fēng)冷 集卷筒收集集卷筒收集 ）水冷段：）水冷段：T終終10401080 水冷區(qū)急冷后：水冷區(qū)急冷后：750850 全長全長 3040m，由，由23個水箱組成。每兩個水箱個水箱組成。每兩個水箱 之間用一段之間用一段610m無水冷的導(dǎo)槽隔開無水冷的導(dǎo)槽隔開恢復(fù)段?；謴?fù)段。 恢復(fù)段目的：恢復(fù)段目的： 使線材表面和芯部溫度差趨于一致使線材表面和芯部溫度差趨于一致 防止線材表面形成馬氏體組織防止線材表面形成馬氏體

12、組織 水冷區(qū)控制冷卻的目的：延遲晶粒長大水冷區(qū)控制冷卻的目的：延遲晶粒長大 限制氧化鐵皮形成限制氧化鐵皮形成 接近相變溫度接近相變溫度 ）風(fēng)冷段（散卷運(yùn)輸機(jī)）：全長）風(fēng)冷段（散卷運(yùn)輸機(jī)）：全長 6090m，設(shè)，設(shè) 35 個風(fēng)機(jī)室，每個風(fēng)機(jī)室長約個風(fēng)機(jī)室，每個風(fēng)機(jī)室長約 9m，風(fēng)量可以調(diào)，風(fēng)量可以調(diào) 節(jié)，經(jīng)風(fēng)冷后線材溫度約為節(jié)，經(jīng)風(fēng)冷后線材溫度約為 350400。 散卷冷卻運(yùn)輸機(jī)大多采用輥式運(yùn)輸機(jī)，輥道分成若干散卷冷卻運(yùn)輸機(jī)大多采用輥式運(yùn)輸機(jī)，輥道分成若干 段，各段單獨(dú)傳動，輥速可變。段，各段單獨(dú)傳動，輥速可變。效果效果冷卻速度可以人為控制，容易保證線材質(zhì)量。冷卻速度可以人為控制，容易保證線材質(zhì)

13、量。穩(wěn)妥可靠，適應(yīng)范圍大。穩(wěn)妥可靠，適應(yīng)范圍大。設(shè)備不需要深的地基設(shè)備不需要深的地基標(biāo)準(zhǔn)型生產(chǎn)的高碳鋼線材，性能接近于鉛浴淬火。標(biāo)準(zhǔn)型生產(chǎn)的高碳鋼線材，性能接近于鉛浴淬火。延遲型生產(chǎn)的低碳鋼線材，可去掉退火工序，直接拉延遲型生產(chǎn)的低碳鋼線材，可去掉退火工序，直接拉撥。撥。 四施勞曼法四施勞曼法 斯太爾摩法：側(cè)重二次風(fēng)冷斯太爾摩法：側(cè)重二次風(fēng)冷 施勞曼法：施勞曼法： 強(qiáng)調(diào)在水冷區(qū)控制冷卻，在運(yùn)輸機(jī)上強(qiáng)調(diào)在水冷區(qū)控制冷卻，在運(yùn)輸機(jī)上 自然冷卻自然冷卻 工藝特點(diǎn)：工藝特點(diǎn)： 改進(jìn)了水冷裝置，強(qiáng)化了水冷能力，簡化二次冷卻改進(jìn)了水冷裝置，強(qiáng)化了水冷能力，簡化二次冷卻 段的控制，降低生產(chǎn)費(fèi)用。段的控制，降

14、低生產(chǎn)費(fèi)用。 采用水平錐螺管式成圈器，成圈后的線圈可立著進(jìn)采用水平錐螺管式成圈器，成圈后的線圈可立著進(jìn) 行水平移動，冷卻均勻，易于散熱。行水平移動，冷卻均勻，易于散熱。主要優(yōu)點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)： 由于是自然冷卻，使得二次冷卻過程基本不受車由于是自然冷卻，使得二次冷卻過程基本不受車間氣溫和濕度的影響，并可防止在相變過程中線圈相間氣溫和濕度的影響，并可防止在相變過程中線圈相互搭接而造成相變條件不一致?；ゴ罱佣斐上嘧儣l件不一致。主要缺點(diǎn)：主要缺點(diǎn)： 成圈后的二次冷卻是自然冷卻，冷卻能力弱，對成圈后的二次冷卻是自然冷卻，冷卻能力弱，對線材相變過程中的冷卻速度沒有控制能力，線材質(zhì)量線材相變過程中的冷卻速度沒

15、有控制能力，線材質(zhì)量不如斯太爾摩法。不如斯太爾摩法。五種型式：如圖五種型式：如圖10-5所示所示 1：垂直線圈和水平線圈進(jìn)行空氣自然冷卻。：垂直線圈和水平線圈進(jìn)行空氣自然冷卻。 適合于各種碳素鋼適合于各種碳素鋼：線圈僅呈水平狀放置。低速空氣冷卻。：線圈僅呈水平狀放置。低速空氣冷卻。：吐絲后面加保溫罩，罩內(nèi)可裝燒嘴進(jìn)行加熱保溫。：吐絲后面加保溫罩，罩內(nèi)可裝燒嘴進(jìn)行加熱保溫。 適合某些需要緩冷的鋼種。適合某些需要緩冷的鋼種。：在運(yùn)輸機(jī)的后部加了冷卻罩。適用于要求低溫收集的鋼種。：在運(yùn)輸機(jī)的后部加了冷卻罩。適用于要求低溫收集的鋼種。：經(jīng)過一段空氣冷卻后，在一個輥道式連續(xù)退火爐內(nèi)加熱并：經(jīng)過一段空氣冷卻后，在一個輥道式連續(xù)退火爐內(nèi)加熱并 保溫，然后進(jìn)入水池急冷。主要用于處理奧氏體（不經(jīng)水保溫，然后進(jìn)入水池急冷。主要用于處理奧氏體（不經(jīng)水 冷冷 ）和鐵素體（經(jīng)水冷）不銹鋼。）和鐵素體（經(jīng)水冷）不銹鋼。1控制冷卻的理論基礎(chǔ)是什么？請畫出共析鋼的控制冷卻的理論基礎(chǔ)是什么？請畫出共析鋼的CCT曲線并分析之曲線并分析之用圖說明冷卻速度對共析鋼奧氏體轉(zhuǎn)變溫度及轉(zhuǎn)用圖說明冷卻速度對共析鋼奧氏體轉(zhuǎn)變溫度及轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的影響變產(chǎn)物的影響一