高碳82B線材控軋控冷工藝優化實踐

李長勝，馬志軍，王進，張先軼

（張家港聯峰鋼鐵研究所有限公司，江蘇張家港 215628）

生產技術

高碳82B線材控軋控冷工藝優化實踐

李長勝，馬志軍，王進，張先軼

（張家港聯峰鋼鐵研究所有限公司，江蘇張家港 215628）

對82B線材控軋控冷工藝進行了優化，通過改變終軋溫度、吐絲溫度和斯太爾摩輥道速度及冷卻工藝參數，盤條的組織和力學性能基本達到了使用要求，索氏體化率達到85%以上，月產量穩定在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及以上級別的預應力鋼絲和鋼絞線，廣泛應用于高速公路、鐵路橋梁、高層大跨度建筑、海港碼頭等領域。隨著預應力行業的快速發展，作為該產品主要原料的82B鋼，其市場發展前景將更為廣闊，同時質量要求也越來越高，不但要求有穩定的化學成分、純凈的鋼質，同時要求有較高的索氏體含量和均勻的金相組織［1］。聯峰鋼鐵優化探討了規格為Ф13 mm的82B線材的控冷工藝，以期為批量生產提供依據。

2 質量要求與工藝流程

質量要求。除應具有較高的尺寸精度、良好的表面質量外，還要求：抗拉強度1 130～1 220 MPa，斷面收縮率≥30%，伸長率≥10%；不允許出現馬氏體、貝氏體、網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：步進梁蓄熱式加熱爐→高壓水除鱗→保溫輥道→卡斷剪→粗軋機組6架→飛剪→中軋機組8架→預精軋機4架→水箱→飛剪→精軋機組8架→水箱→減定徑機4架→水箱→吐絲機→斯太爾摩控冷→集卷→P/F線運輸→打包→稱重掛牌→成品入庫。

全線主體設備從國外引進，設有7套水箱，自動化控冷系統控制精度高，大風量斯太爾摩冷卻線，帶有可關閉的保溫罩，既可強制冷卻實現索氏體化處理，又可實現緩慢冷卻，得到所需要的組織和性能。

3 工藝優化

3.1 試驗方案與試驗結果

試驗材料的化學成分要求：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，軋后應具有一定的冷卻速度。結合現場實際，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）℃，進減定徑機溫度均為（870± 15）℃，4種工藝方案成品軋制速度一樣，其他工藝參數及產品的力學性能結果見表1。

方案3與方案4相對較合理，方案3抗拉強度最高，平均達到1 161 MPa，對方案3與方案4的成品分別進行了索氏體含量的測定，產品的索氏體體積分數分別為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 試驗分析

軋后盤條在風冷線上冷卻過程中，當溫度低于Ar3時，鋼中的奧氏體將會向自由能更低的其他相轉變［2］。82B鋼為過共析鋼，在軋后連續冷卻過程中，隨著冷卻速度的逐步提高，首先會沿奧氏體晶界析出滲碳體，而后出現珠光體、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，同時也要避免不利于拉拔的網狀滲碳體、馬氏體組織的產生。但對于高碳鋼線材來說，由于中心成分偏析的存在，可能會有少量的馬氏體。高碳鋼線材控制冷卻，應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線材的組織檢驗結果為S+P，無異常組織，符合要求，索氏體化率在85%左右，與索氏體化率95%的行業領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一步優化。

控冷工藝參數主要包括：開軋溫度、終軋溫度、吐絲溫度和相變區冷卻速度等。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、輥道速度和風機開啟數及風量大小。方案1風量不足，輥道速度較慢，盤條大約在7#風機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，過冷度就越大，奧氏體轉變為珠光體的開始溫度就越低，相應的珠光體片層間距較小，在相變區停留時間越長，轉變越充分，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%風量，轉變不充分，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，主要區別是輥道速度加快和相變區的風量有所降低，因而相變區的冷卻速度加快了，同時轉變區的冷卻速度有所減緩，轉變時間比較充分，索氏體化率相對較高，相變后為避免碳、氮化物析出，開滿兩臺風機以加快冷卻，使其處于固溶狀態，從而提高盤條的抗拉強度。前3種方案的吐絲溫度均為860℃左右，同時終軋溫度只有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冷度較大，但由于線材溫度較高，靠近心部的相變會較遲。此種方案在冷卻能力足夠時是一種較好的工藝。綜上，4種方案都有不足之處。

根據82B線材的質量要求及生產實踐，應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，重點優化軋后冷卻工藝，設法增加相變前冷卻速度，以進一步提高盤條的索氏體化率。

圖1 82B線材的金相組織

4 結語

采用改進后的控軋控冷工藝生產的Ф13 mm規格82B線材質量有較大改善，用戶拉拔到Ф5.07 mm，鋼絞線各項指標優良。82B線材形成了批量生產，月產量穩定在5 000 t以上，但由于斯太爾摩風冷線盤條降溫主要靠風冷，其質量受現場氣溫和濕度的影響較大。生產中應根據季節變化及時采取有效措施，對控冷工藝參數進行適時調整，以穩定和進一步提高產品的質量。

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

［2］蔡丹，趙嘉蓉.82B線材控冷工藝及性能模擬［J］.武漢科技大學學報，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

李長勝，男，1981年生，2007年畢業于江蘇大學材料學專業，碩士。現為江蘇永鋼集團張家港聯峰鋼鐵研究所有限公司工程師，從事線材產品開發與研究工作。