高碳SWRH82B盤條控軋控冷工藝優(yōu)化

陳國(guó)慶 劉瑩 梁云科 王成建 （天津鋼鐵集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，天津 300301)

高碳SWRH82B盤條控軋控冷工藝優(yōu)化

陳國(guó)慶 劉瑩 梁云科 王成建 （天津鋼鐵集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，天津 300301)

天鋼技術(shù)中心物理室用天鋼生產(chǎn)的SWRH82B盤條，在熱模擬試驗(yàn)機(jī)上測(cè)定了相變點(diǎn)的溫度值及CCT曲線。根據(jù)CCT曲線數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)馬氏體等異常組織比例隨著相變過(guò)程冷卻強(qiáng)度的加大而增大，網(wǎng)狀異常組織隨著冷卻強(qiáng)度的減弱而增大。通過(guò)優(yōu)化試驗(yàn)，把相變冷卻強(qiáng)度控制在合理范圍以內(nèi)，可避免或減少馬氏體組織的出現(xiàn)。控制好相變期間的冷卻速度可控制網(wǎng)狀異常組織的出現(xiàn)。

盤條 控軋 控冷 索氏體 馬氏體 網(wǎng)狀組織 比例

1 前言

SWRH82B盤條是生產(chǎn)1 860 MPa及以上高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線的主要原料，廣泛應(yīng)用于高層建筑、鐵路、機(jī)場(chǎng)、電站等重大工程。盤條一般需要連續(xù)拉拔至?5.04 mm左右，這就要求其具有優(yōu)良的拉拔性能，因此SWRH82B盤條要求具有較高的強(qiáng)度，良好的塑性及理想的索氏體組織。為滿足日益增長(zhǎng)的需求，天津鋼鐵集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱天鋼)利用美國(guó)摩根公司第六代高速線材生產(chǎn)線的裝備優(yōu)勢(shì)，在穩(wěn)定SWRH82B盤條質(zhì)量的基礎(chǔ)上，開展進(jìn)一步提高盤條索氏體化百分比，減少芯部馬氏體等異常組織形成的工藝研究，取得了一定成效并獲得用戶好評(píng)。

2 SWRH82B ?12.5 mm盤條生產(chǎn)工藝優(yōu)化試驗(yàn)

為進(jìn)行SWRH82B盤條生產(chǎn)工藝優(yōu)化，天鋼技術(shù)中心物理室用目前天鋼生產(chǎn)的SWRH82B盤條在熱模擬試驗(yàn)機(jī)上測(cè)定了相變點(diǎn)的溫度值及CCT曲線。從CCT曲線數(shù)據(jù)中我們發(fā)現(xiàn)，馬氏體異常組織的比例隨著相變過(guò)程冷卻強(qiáng)度的加大而加大，網(wǎng)狀異常組織的比例隨著冷卻強(qiáng)度的減弱而增大，因此，冷卻強(qiáng)度是影響盤條在控冷過(guò)程出現(xiàn)異常組織的原因之一。SWRH82B屬于高碳鋼，含碳量大于0.80%，為增強(qiáng)淬透性一般加入0.15%～0.30%的Cr元素。連鑄過(guò)程不可避免地使芯部存在一定程度的C偏析及Cr、Mn元素的偏析，這些元素的偏析改變了CCT曲線的形狀和位置。在芯部存有偏析的情況下，偏析元素增強(qiáng)了盤條的淬透性和風(fēng)機(jī)的強(qiáng)冷作用是出現(xiàn)馬氏體異常組織的又一原因[1]。

2.1 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

綜合以上兩點(diǎn)制定了本次試驗(yàn)工藝，試驗(yàn)時(shí)選取同一爐號(hào)，同一軋制工藝下進(jìn)行不同種冷卻強(qiáng)度工藝優(yōu)化試驗(yàn)。在這種情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度來(lái)控制芯部異常組織出現(xiàn)的比例，提高芯部索氏體含量，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，確定最佳的控冷工藝參數(shù)，試驗(yàn)爐號(hào)的化學(xué)成分見表1。

表1 試驗(yàn)爐號(hào)的化學(xué)成分 /%

2.2 優(yōu)化試驗(yàn)生產(chǎn)工藝

SWRH82B生產(chǎn)工藝流程為：坯料加熱→粗軋機(jī)組→中軋機(jī)組→預(yù)精軋機(jī)組→水冷→精軋機(jī)組→水冷→減定徑機(jī)組→水冷→吐絲→斯太爾摩風(fēng)冷線→集卷、檢驗(yàn)、包裝、入庫(kù)。

連鑄坯的加熱溫度為：1 150℃～1 200℃、開軋溫度設(shè)定為：980℃～1130℃、軋制20個(gè)道次，軋制成品規(guī)格為?12.5 mm，吐絲溫度為：900℃。在軋制工藝不變情況下，斯太爾摩冷卻線上按照相變前后分段給予一定的冷卻強(qiáng)度。按照1#～4#控冷工藝給予不同的冷卻強(qiáng)度進(jìn)行控制冷卻試驗(yàn)。各控冷工藝相變前期的冷卻強(qiáng)度相同，相變過(guò)程通過(guò)控制風(fēng)機(jī)給予不同的冷卻強(qiáng)度。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析不同的冷卻強(qiáng)度對(duì)盤條力學(xué)性能、金相組織、索氏體含量的影響。斯太爾摩冷卻線的冷卻強(qiáng)度詳見表2。

表2 斯太爾摩冷卻強(qiáng)度控制工藝

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

本次實(shí)驗(yàn)后取樣進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)和金相檢測(cè)。金相檢測(cè)盤條的芯部組織、正常部位組織，并對(duì)芯部和1/4處進(jìn)行索氏體含量檢測(cè)，各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果見表3。

表3 不同冷卻強(qiáng)度對(duì)SWRH82B?12.5 mm組織及力學(xué)的影響

從表3中可以看出：

圖1 工藝1馬氏體組織

（1) 隨著冷卻強(qiáng)度的降低，盤條異常組織馬氏體的含量在降低，冷卻強(qiáng)度最大的1#工藝出現(xiàn)了馬氏體組織，見圖1，3#工藝組織見圖2，當(dāng)冷卻強(qiáng)度降低到4#工藝時(shí)出現(xiàn)網(wǎng)狀異常組織，見圖3。

（2) 隨著冷卻強(qiáng)度的降低，盤條的抗拉強(qiáng)度降低、面縮增大，當(dāng)冷卻強(qiáng)度降低到4#工藝時(shí)面縮開始降低，此時(shí)金相組織中出現(xiàn)了網(wǎng)狀異常組織。

（3) 隨著冷卻強(qiáng)度的降低，盤條的索氏體含量增大，當(dāng)冷卻強(qiáng)度降低到4#工藝時(shí)索氏體含量降低，此時(shí)金相組織中出現(xiàn)了網(wǎng)狀異常組織。

圖2 工藝3金相組織

圖3 工藝4網(wǎng)狀滲碳體組織

3 結(jié)果分析討論

3.1 在軋制工藝和坯料狀態(tài)一致的情況下，工藝1#～4#在相變前期冷卻強(qiáng)度相同，相變過(guò)程的中后期冷卻強(qiáng)度最大的1#工藝出現(xiàn)了馬氏體異常組織，冷卻強(qiáng)度最小的4#工藝出現(xiàn)了網(wǎng)狀滲碳體異常組織，2#、3#工藝沒(méi)有異常組織。因此，我們認(rèn)為在相變過(guò)程對(duì)冷卻強(qiáng)度進(jìn)行控制能夠減少異常組織的出現(xiàn)，這是因?yàn)椴豢杀苊獾钠鍪沟眯静康拇阃感愿哂诒砻妫凑招静繙囟葴笥诒砻鏈囟鹊年P(guān)系，所以在相變過(guò)程對(duì)冷卻強(qiáng)度進(jìn)行控制可以很好地抑制異常組織的出現(xiàn)。索氏體含量隨著相變過(guò)程冷卻強(qiáng)度的減弱而升高，當(dāng)冷卻強(qiáng)度減少到一定程度后索氏體含量降低，所以控制相變過(guò)程的冷卻強(qiáng)度還可以增加芯部索氏體含量。此外盤條抗拉強(qiáng)度隨著冷卻強(qiáng)度的降低而降低，但面縮隨著冷卻強(qiáng)度的降低先升高后降低。綜合對(duì)以上結(jié)果的分析，認(rèn)為控制相變過(guò)程的冷卻強(qiáng)度在合理范圍內(nèi)可以減少馬氏體等異常組織的生成比例，提高面縮，提高盤條的索氏體含量，獲得優(yōu)良的機(jī)械性能。

3.2 優(yōu)化工藝后力學(xué)性能為1 150～1 200 MPa同爐抗拉強(qiáng)度均勻且穩(wěn)定，波動(dòng)范圍能夠控制在50 MPa以內(nèi)，斷面收縮較原工藝提高了4%，芯部異常組織明顯好于原有工藝，達(dá)到了本次工藝優(yōu)化的目的。

4 結(jié)論

4.1 目前天鋼生產(chǎn)的SWRH82B連鑄坯在軋制?12.5 mm盤條時(shí)，相變冷卻強(qiáng)度應(yīng)控制在合理的范圍以內(nèi)，可以得到較好的金相組織，沒(méi)有或者極少量的馬氏體異常組織。同時(shí)控制相變期間的冷卻速度可以較好地控制網(wǎng)狀異常組織的出現(xiàn)。

4.2 優(yōu)化后的控冷工藝所得到的力學(xué)強(qiáng)度較為均勻，同爐的波動(dòng)較小，面縮指標(biāo)有所提高。

[1]馬志軍.鋼絞線用SWRH82B盤條的控冷工藝及組織性能[J].軋鋼，2006，23（2)：56-58.

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

[3]吳香菊.82B控軋控冷工藝的研究[D].東北大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006：44-45.

Optimization of TMCP Process forSWRH82B High Carbon Wire Rod

Chen Guoqing,Liu Ying,Liang Yunke,Wang Chengjian

The physical laboratory of TISCO Technology Center measured and determined on heat simulation testing machine the temperatures of phase transformation and CCT curve of SWRH82B wire rod produced by TISCO.As per CCT curve data,abnormal structure such as martensite was found to grow in area with cooling intensity increase during phase transformation,while network abnormal structure grow with cooling intensity decrease.The test optimization results showed that bringing the cooling intensity of phase transformation within reasonable range can avoid and eliminate martensite structure.A good control over cooling speed during transformation can suppress the appearance of network abnormal structure.

wire rod,controlled rolling,controlled cooling,sorbite,martensite,network structure,ratio

（收稿 2011-07-12 責(zé)編 崔建華)

陳國(guó)慶，2008年畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料成型及控制工程專業(yè)，現(xiàn)于天津鋼鐵集團(tuán)有限公司技術(shù)中心軋鋼研究室從事產(chǎn)品開發(fā)工作。