毕业论文高速线材的控轧控冷.doc

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1、河北科技大学毕 业 论 文论文题目： 高速线材的控轧控冷学 院 材料学院 专业年级 2011冶金工程技术 学生姓名 指导教师 职称 日 期 2013年11月20日 目 录一、前言1二、控制轧制的概念1三、线材的控制轧制2四、控制冷却的基本知识4五、控制冷却的几种方法6六、控制冷却工艺参数设计11七、结论15参考文献15高速线材的控轧控冷摘 要：控制轧制是指在比常规轧制温度稍低的条件下，采用强化压下和控制冷却等工艺措施来提高热轧钢材的强度、韧性等综合性能。本文介绍了控制轧制的基本特征，对现有控制冷却的方法进行了详细描述及对比，并进行了具体各工道序的参数设计。可对高速线材的控制轧制与控制冷却过程有

2、一个较为详细的认识。关键词：控制轧制；控制冷却；奥氏体；珠光体；晶粒细化；斯太尔摩冷却法；温度；冷却一、前言随着钢铁冶金技术的不断提高，控制轧制与控制冷却作为一项基本技术在高速线材生产过程中起到了决定性的作用，本文论述了控扎控冷的基本原理和方法。二、控制轧制的概念（一）什么叫控制轧制控制轧制是指在比常规轧制温度稍低的条件下，采用强化压下和控制冷却等工艺措施来提高热轧钢材的强度、韧性等综合性能的一种轧制方法。控制轧制钢德性能可以达到或者超过现有热处理钢材的性能。（二）控制轧制的优点控制轧制具有常规轧制方法所不具有的突出优点。归结起来大致有如下几点：1. 许多试验资料表明，用控制轧制方法生产的钢材

3、，其强度和韧性等综合机械性能有很大的提高。例如控制轧制可使铁素体晶粒细化，从而使钢材的强度得到提高，韧性得到改善。2. 简化生产工艺过程。控制轧制可以取代常化等温处理。3. 由于钢材的强韧性等综合性能得以提到，自然地导致钢材使用范围的扩大和产品使用寿命的增长。从生产过程的整体来看，由于生产工艺过程的简化，产品质量的提高，在适宜的生产条件下，会使钢材的成本降低。4. 用控制轧制钢材制造的设备重量轻，有利于设备轻型化。（三）控制轧制的种类控制轧制是以细化晶粒为主，用以提高钢的强度和韧性的方法。控制轧制后奥氏体再结晶的过程，对获得细小晶粒组织起决定性的作用。根据奥氏体发生塑性变形的条件（再结晶过程、

4、非再结晶过程、转变的两相区变形），控制轧制可分为三种类型。1. 再结晶型的控制轧制它是将钢加热到奥氏体化温度，然后进行塑性变形，在每道次的变形过程中或者在两道次之间发生动态或静态再结晶，并完成其再结晶过程。经过反复轧制和再结晶，使奥氏体晶粒细化，这为相变后生成细小的铁素体晶粒提供了先决条件。为了防止再结晶后奥氏体晶粒长大，要严格控制接近于终轧几道的压下量、轧制温度和轧制的间隙时间。终轧道次要在接近相变点的温度下进行。为防止相变前的奥氏体晶粒和相变后的铁素体晶粒长大，特别需要控制轧后冷却速度。这种控制轧制适用于低碳优质钢和普通碳素钢及低合金高强度钢。2. 再结晶型的控制轧制它是将钢加热到奥氏体化

5、温度后，在奥氏体再结晶温度以下发生塑性变形，奥氏体变形后不发生再结晶（即不发生动态或静态再结晶）。因此，变形的奥氏体晶粒被拉长，晶粒内有大量变形带，相变过程中形核点多，相变后铁素体晶粒细化，对提高钢材的强度和韧性有重要作用。这种控制工艺适用于含有微量合金元素的低碳钢，如含铌、钛、钒的低碳钢。3. 两相区的控制轧制它是加热到奥氏体化温度后，经过一定变形，然后冷却到奥氏体加铁素体两相区再继续进行塑性变形，并在温度以上结束轧制。实验表明：在两相区轧制过程中，可以发生铁素体的动态再结晶；当变形量中等时，铁素体只有中等回复而引起再结晶；当变形量较小时（15%30%），回复程度减小。在两相区的高温区，铁素

6、体已发生再结晶；在两相区的奥氏体中富集，碳以细小的碳化物析出。因此，在两相区中只要温度、压下量选择适当就可以得到细小的铁素体和珠光体混合物。，从而提高钢的强度和韧性。在实际轧制中，由于钢种、使用要求、设备能力等各不相同，各种控制轧制可以单独应用，也可以把两种或三种控制轧制工艺配合在一起使用。三、线材的控制轧制（一）线材控制轧制概况随着线材轧制速度的提高，扎后控制冷却成为必不可少的一部分，但是控制轧制在线材中的应用是20世纪70年代后期才开始的。由于线材变形过程中由孔型所确定，要改变各道的变形量比较困难，轧制温度的控制主要取决于加热温度（即开轧温度），在无中间冷却的条件下，无法控制轧制过程中的温

7、度变化。因此，在过去的线材轧制中控制轧制很难实现。为满足用户对线材的高精度、高质量要求，高速线材轧机得到发展，无扭精轧机组机型进一步改进。1984年以后，摩根公司提供的100m/s高速无扭轧机组均为V型结构。新一代V型机组在结构上作了重大改进，2根转动周接近地面基础，机组重心下降，倾动力矩减少，增加了机组的稳定性。它噪声级别低，视野开阔，便于操作管理，机组重量较轻。在第一套V型机组问世以后，高速线材轧机将控制轧制技术引入了工艺设备等总体设计。现代高速线材轧机已能生产高精度的产品，如各生产厂家生产5.5mm线材的尺寸偏差普遍可达0.15mm，有些厂家可达不超过0.1mm。为了满足用户对线材精度提

8、高的更高要求，达到精密及及精密尺寸偏差（直径偏差=（0.2%0.3%）直径）。近几年出现了精密尺寸规圆机及精密轧机，有三辊柯克斯（Kocks）三机架无扭精轧机及两辊三机架（或二机架）台克森（Tekisun）高精度轧机。尤其是在1985年摩根公司退出台克森双机架轧机与无扭精轧机配合，轧出5.06.5mm线材，可保证直径偏差为0.1mm。台克森轧机可在700轧制，轧制能力大，可以进行控制轧制，可生产某些汽车用的非调质钢及快速球化钢。有的在高速线材精轧机组前增设预冷段（可降低轧件温度100）及在精轧机组各机架间设水冷导位装置，以降低轧件出精轧机组的温度等。在第一套V型机组问世后，摩根公司在高速线材轧

9、机上引入控温轧制技术MCTR（Morgan Contralled Temperatare Rolling），即控制轧制。控温轧制有如下两种变性制度：A 二段变形制度粗轧在奥氏体再结晶区轧制，通过反复变形及再结晶细化奥氏体晶粒；中轧及精轧在950以下轧制，是在相的未再结晶区变形，其积累变形量为60%70%，在附近终轧，可以得到具有大量变形带的奥氏体未再结晶晶粒，相变以后能得到细小的铁素体晶粒。B 三段变形制度粗扎在再结晶区轧制，中轧在950以下的未再结晶区轧制，变形量为70%，精轧在与之间的双相区轧制。这样得到细小的铁素体晶粒及具有变形带的未再结晶奥氏体晶粒，相变后得到细小的铁素体晶粒并有亚结构

10、及位错。为了实现各段变形，必须严格控制割断温度，在加热时温度不要过高，避免奥氏体晶粒长大，并避免在部分再结晶区中轧制形成混晶组织，破坏钢的韧性。一般采用降低开轧温度的办法来保证对温度分别为900、850，精轧机组入口轧件温度分别为925、870，出口轧件温度分别为900、850。在设计上，低碳钢可在800进入精轧机组精轧，常规轧制方案也可在较低温度下轧制中低碳钢材，以促使晶粒细化。中轧机组前加冷水箱可保证精轧温度控制在900，而在精密轧机处轧制温度为700750，压下量魏35%45%，以实现三阶段轧制。如能在无扭精轧机入口将钢温控制在950以下，粗中轧可考虑在再结晶区轧制，这样可降低对设备强度

11、的要求。日本有的厂将轧件温度冷却在650进入无扭精轧机组轧制，再经斯太尔摩冷却线，这样可得到退化珠光体组织，到球化退火时，退火时间可缩短1/2.四、控制冷却基本知识在轧钢生产中（热轧），其生产出来的产品都必须丛热轧后的高温红热状态冷却到常温状态。这一阶段的冷却过程将对产品的质量有着极其重要的影响。因此，如何进行线材的轧后冷却，是整个线材生产过程中产品质量控制的关键环节之一。（一）控制冷却的概念轧钢生产中的冷却方法有许多种，但归纳起来只有以下两大类1、常规冷却常规冷却的含义是指从轧机出来的热轧产品在其后的剪切、收集、打捆包装等精整工序中不加以任何控制手段，而让其在周围环境中自然冷却的一种方法，又

12、称“自然冷却”。2、控制冷却控制冷却在轧钢领域内属于控制轧制的范畴，它是指人们对热轧产品的冷却过程有目的地进行人为控制的一种方法。确切的说，所谓控制冷却，就利用轧件热轧后的轧制余热，以一定的控制手段控制其冷却速度，从而获得所需要的组织和性能的冷却方法。几十年来，许多工程技术人员和理论工作者为此做了大量的工作，使得各种热轧产品的质量大大提高。对线材控制冷却的研究工作开始于20世纪50年代末至60年代初。当时由于连续式线材轧机的不断完善和发展，轧制速度越来越高，盘重越来越大，由此带来产品质量的一系列问题，促使人们对原来的自然冷却方法都作出改进。到了20世纪60年代中期，随着无扭线材轧机的问世，美国

13、、加拿大、德国、日本等国都相继对线材轧后的冷却问题展开了大量的试验研究，于是各种线材控制冷却方法也就应运而生。（二）线材控制冷却的目的和要求在一般的小型线材轧机上，由于轧制速度低，终轧温度不高（一般只有750850），且线卷盘重不大，所以扎后的盘卷通常只是采用钩式或链式运输机进行自然冷却。尽管这种自然冷却的冷却速度慢，但因盘卷小，温度低，故对整个线材盘卷组织和性能影响不大。随着线材轧机的发展，线材的终轧速度和终轧温度都不断提高，盘重也不断增加。尤其时现代化的连续轧机，其终轧速度在100m/s以上，终轧温度高于1000，盘重也由原来的几十公斤增至几百公斤甚至达23t。这种情况下，采用一般的堆积和

14、自然冷却的方法不仅使线材的冷却时间加长，厂房设备增大，而且会加剧盘卷内外温差，导致冷却极不均匀，并将造成以下不良后果：1. 金相组织不理想。晶粒粗大而不均匀，由于大量的先共析组织出现，亚共析钢中的自由铁素体和过共析钢中的网状碳化物增多，再加上终轧温度高，冷却速度慢，使得晶粒十分粗大，这就导致了线材在以后的使用过程中和再加工过程中力学性能降低。2. 性能不均匀。盘卷的冷却不均匀使得线材断面和全长上的性能波动较大，有的抗拉强度波动达240MPa，断面收缩率波动达12%。3.氧化铁皮过厚，且多为难以去处的和。这是因为在自然冷却条件下，盘卷越重盘卷厚度越大，冷却速度越慢，线材在高温下长时间停留而导致严

15、重氧化。自然冷却的盘条氧化损失高达2%3%，降低了金属收得率。此外，严重的氧化铁皮造成线材表面极不光滑，给后道拉拔工序带来很大困难。4. 引起二次脱碳。由于线材成卷堆冷，冷却缓慢，对于含碳量较高的线材来说，容易引起二次脱碳。上述不良影响随着终轧温度的提高和盘重的增加而越加显著。若适当地控制线材冷却速度并使之冷却均匀，则能有效地消除这些影响。因此，对于连续式线材轧机，尤其是高速线材轧机，为了克服上述缺陷，提高产品质量，实现轧制后的控制冷却是必不可少的。既然自然冷却中出现的线材质量问题主要是由于冷却速度太慢所致，所以工艺上对线材控制冷却提出的基本要求是能够严格控制轧件的冷却速度，使其既能保证产品质

16、量符合要求，又能尽量地减少氧化损耗。当然，在具体进行控制冷却设计和制定冷却工艺时，还应根据个生产厂的具体情况，从简化工艺、减少附加设备、降低生产成本、提高经济效益以及改善后部工序的劳动条件等几方面来加以综合考虑。随着高速线材轧机的发展，控制冷却技术得到不断地改进和完善，并且在实际应用中越来越显示出它的优越性。五、控制冷却的几种方法（一）线材控制冷却的三个阶段1. 奥氏体急速过冷阶段（一次冷却）一次冷却是通过轧后穿水冷却来实现，它是指从终轧开始到变形奥氏体想铁素体或渗碳体开始转变的温度（吐丝温度）范围内控制其开始冷却速度、冷却速度和控冷（快冷）终止温度。在这段温度中采用快冷的目的是控制变形奥氏体

17、的组织状态，组织晶粒长大或碳化物过早析出形成网状碳化物，固定由于变形引起的位错。另外还可减少二次氧化铁皮生成量。相变前的组织状态直接影响相变机制、相变产物的形态、粗细大小和刚才性能。经验表明，一次冷却的开始快冷温度越接近终轧温度，细化变形奥氏体的效果越好。2. “等温”处理阶段（二次冷却）热轧钢材进行一次快冷后，立即进入冷却的第二阶段，即所谓的二次冷却（散卷冷却）。所谓散卷冷却就是将成卷的线材布成散卷状态，控制钢材相变时的冷却速度和冷却速度以及体制控冷的温度，以保证获得要求的相变组织和性能。3. 迅速冷却阶段（三次冷却）当相变结束后，除有时考虑到固溶元素的析出采用慢冷外，一般采用空冷到室温，目

18、的是为了减少氧化铁皮的损失。根据冷却方式不同，又分为多种。目前比较完备的有斯太尔摩法、施罗曼法、DP法、热水浴法（ED法）、淬火回火法、流态冷床法等。（二）斯太尔摩冷却法斯太尔摩控制冷却法是由加拿大斯太尔柯钢铁公司和美国摩根设计公司于1964年联合提出的。目前已成为引用最普遍、发展最成熟、使用最为稳妥可靠的一种控制冷却方法。这种方法的工艺布置特点时使热轧后的线材经两种不同的冷却介质进行两次冷却（即一次水冷，二次风冷）。重点是在风冷段实现对冷却速度的控制。斯太尔摩冷却法的冷速可以调节。在水冷段可以通过调节水量和水压的大小来控制冷度，在风冷段靠改变运输机速度（即改变线圈的重叠密度）和改变风机风量来

19、控制冷却速度。1. 斯太尔摩控制冷却法的形式包括标准型冷却、缓慢型冷却和延迟型冷却A 标准型斯太尔摩冷却法这种控制冷却的工艺布置时线材从精轧机出来后首先进入冷水导管通水快速冷却。根据不同的钢种和用途将线材冷到接近相变开始温度（750900）冷却后的线材经吐丝机成圈散布在链式运输机上，盘卷在运输机运输过程中由不知在运输机下方的吹风机进行冷却。标准型斯太尔摩冷却的运输速度时0.251.3m/s，冷却速度为410/s。B 缓慢型斯太尔摩冷却法缓慢型与标准型的不同之处是在运输机的前部加了可移动的带有加热烧嘴的保温炉罩。有些厂还将运输机的输送链改成输送辊，运输机的速度也可设定得更低些。由于采用了烧嘴加热

20、保温和慢速运输，所以可使盘卷在这阶段以很缓慢的冷却速度冷却，故称之为缓慢斯太尔摩冷却法。缓慢型斯太尔摩冷却的运输速度魏0.051.3m/s，冷却速度为0.2510/s。C 延迟型斯太尔摩冷却法此种冷却法是在标准型的基础上，结合缓慢型冷却的工艺特点加以改进而成。他是在运输机的两侧装上隔热的保温层（侧墙），并在两侧保温墙的上方装有可灵活开闭的保温罩盖。当保温罩打开时，可进行标准冷却，若关闭保温罩盖，降低运输机速度，又能达到缓慢型冷却效果。他比缓慢型冷却法简单而经济。由于它在设备构造上不同于缓慢型，但又能减慢冷却速度，故称其为延迟型冷却。延迟型斯太尔摩冷却的运输速度为0.051.3m/s，冷却速度为

21、110/s。标准型斯太尔摩冷却法适用于高碳钢线材。缓慢型斯太尔摩冷却适用于低碳及低合金钢线材。由于缓慢型冷却需要附加燃烧加热设备，投资大，能耗高，所以没有得到发展而被延迟型冷却所代替。延迟型控制冷却法适应性广，工艺灵活，所以近几十年来所建的斯太尔摩冷却线大多采用延迟型。2. 斯太尔摩控制冷却法的效果斯太尔摩控制冷却法可适用于多有大规模生产的钢种，可得到控制金属组织，提高综合性能、减少氧化铁皮的综合效果。经过斯太尔摩控制冷却法处理的线材，其氧化铁皮的生成量可控制到0.2%，比常规集卷冷却法少1%左右。由于氧化铁皮生成量少，且FeO的比重大，便于酸洗，故酸洗时间较常规冷却法可省40%左右。就金属组

22、织来说，斯太尔摩控制冷却法减少了金属组织中片状珠光体的含量。按常规冷却法所得到的片状珠光体含量为20%30%，而按斯太尔摩控制冷却法所得到的片状珠光体含量仅为10%20%。斯太尔摩控制冷却法尚可控制铁素体的平均粒度，因此机械性能波动很小强度波动很小，强度波动值一般不超过，断面收缩率波动一般也不大于，这就提高了线材经受冷加工的能力，而接近了铅浴的效果。3. 斯太尔摩冷却法的特点1) 冷却速度可以人为控制，这就容易保证线材的质量。2) 与各种控制冷却方法相比，斯太尔摩法较为稳妥可靠。三种类型可适用于很大生产范围，基本上能满足当前现代化线材生产的需要。3) 设备不需要较深的地基。4) 投资费用高，占

23、地面积大。5) 运输机上线材冷却靠风冷实现，因此线材质量受车间环境温度和湿度的影响较大。6) 由于主要依靠风冷降温，线材二次氧化较为严重。（二）施罗曼冷却法施罗曼控制冷却法是在斯太尔摩冷却法基础上发展起来的。与斯太尔摩冷却法相比，施罗曼法做了两项较大的变动：1） 改进了水冷装置，强化了水冷能力，使轧件一次水冷就尽量接近于理想的转变温度，从而达到简化二次冷却段的控制和降低生产费用的目的。2） 采用水平锥螺管式成圈器，成圈后的线圈可立着进行水平移动，依靠自然空气冷却，实盘卷冷却更为均匀且易于散热。这两项变动的结果取消了成圈后的强制风冷而任其自然冷却，这样就使得二次冷却过程基本上不受车间气温和湿度的

24、影响，并可防止在相变过程中线圈相互搭接而造成相变条件不一致。这是施罗曼法的主要优点。从工艺上说，施罗曼法和斯太尔摩法的主要区别在于斯太尔摩法侧重二次冷却，其对冷却速度的控制手段主要放在风冷区。而施罗曼法强调一次水冷，线材温度控制主要依靠水冷来保证。由于施罗曼法成圈后的二次冷却是自然冷却，冷却能力弱，对线材相变过程中的冷却速度没有控制能力，所以用施罗曼法冷却的线材在质量上不如斯太尔摩法易于保证。（三）其他控制冷却法除了上述两种典型的控制冷却法之外，很多国家的线材生产厂根据自己的实际情况和设备提点，发展和研制了许多其它类型的控制冷却方法。其中包括间歇水冷法、ED法和EDC法、迪马克八幡竖井法以及流

25、态床法等。这些方法的共同目的都是为了以最简单的经济手段得到最佳的质量效果。1. 间歇水冷法间歇水冷法就是将水冷区分成若干段，每两段之间留有一定的距离不水冷（称为恢复段），使线材在通过水冷区时，间断地被水冷却。这种设计的目的是为了防止线材表面和芯部温差过大而造成组织不均匀，同时也是为了避免一次冷却过激而形成马氏体。简介水冷法设备虽然简单，但冷却速度难以控制，因此线材质量亦得不到保证。2. ED法和EDC法ED法时英文Easy Drawing 的缩写，意思是“客易拉拔”，所以中文称为“易拉拔法”，又称热水浴法。此种方法的工艺布置是将终轧后的线材先经一段水冷，其温度可控制在850左右。水冷后的线材进

26、入吐丝机吐丝，并使吐出的线圈直接落进90以上的热水槽中，利用水受热后可在线材表面形成稳定蒸汽膜的特点来一直冷却速度。有些资料表明，利用稳定蒸汽膜，有的在水中加入诸如肥皂之类的有机脂。EDC法是针对ED法的操作面积小和不便连续化控制的缺点，在ED法基础上发展起来的一种冷却方法。它与ED法的不同之处使用吐丝机将线圈散布于浸于水中的运输机上。运输机根据需要可调整速度和调整运输机在水中的浸入长度，以控制线材冷却时间。ED法和EDC法的优点是占地面积小，工程投资少，操作较灵活。但用ED法和EDC法冷却的线材，奥氏体分解温度较高，因而强度较低，耐磨性差。3. 迪马克八幡竖井法此法师德国迪马克公司和日本八幡

27、共同研制的一种塔式（竖井）冷却法，又称DP法。其主要工艺布置是将扎后的线材用水冷到600左右吐丝。吐丝后的线圈依次放在垂直链式运输机的托钩上（运输机垂直置于一柱形筒内）,按一定速度下降（此速度可调）。同时从垂直塔壁上的风孔吹入压缩空气进行冷却。对有些需快速冷却的钢种亦可喷水急冷。竖井法一般只能用于轧速为45 m/s以下的线材轧机，不适合高速线材轧机使用。4. 流态床冷却法六太创冷却法又称KP法，是日本神户钢铁公司研制的一种线材冷却方法。线材从成品轧机中出来后，首先进入冷水管急冷（一般冷到650750），然后经吐丝机落入流态床中由链式运输机移送到集卷筒内集卷。和其他控制冷却法一样，流态床法的冷却

28、过程也是分两段进行。第一段是水冷管急冷，第二段冷却在流态床中控制进行。流态床的基本原理是依靠一定速度的气流使固体颗粒流态化，形成一层类似液体沸腾的固体颗粒层。固体颗粒用一定直径的细小锆沙，刚玉或石英砂等，装入隔热容器中。然后从容器底部可透气的绝热板气孔中通过适当速度的气流，这时固体颗粒即被气流翻起而全部处于悬浮的运动状态，形成一个固体颗粒悬浮运动空间，如同液体沸腾。再从底部通入煤气和空气混合气，依靠煤气在流态层中的燃烧使流态层具有一定的温度。这样就可根据不同材质和性能的要求，对线材进行加热、保温和冷却等处理。值得指出的时，由于流态床法可以调节冷却介质（即固体颗粒流态层）温度来对冷却速度加以控制

29、，所以用此法处理的线材质量比其他方法都好，甚至超过铅浴淬火的水平。但这种方法使用的设备复杂，车间噪声大，污染严重，而且线材表面二次氧化也较严重。表1 各种冷却方法工艺特点比较序号冷却方法工艺特点优点缺点1斯太尔摩法水平式，散卷冷却，一次水冷，二次风冷，冷速可控制产品强度高，性能波动小，易于控制，氧化铁皮少占地面积大，设备多，投资费用高，冷却过程在一定程度上受环境影响2施罗曼法水冷段长，强制水冷。卧式吐丝机吐丝后的线圈可立着行走，散卷后自然冷却设备较简单，易于操作和维修。冷却过程不受车间环境影响产品性能难以控制3间歇水冷法多段穿水冷却设备简单，投资少产品性能不均匀，且难以控制4热水浴法有ED法和

30、EDC法两种形式，冷却介质为沸水，靠蒸汽膜控制冷却速度设备简单，占地面积小，投资费用低产品强度较低，性能波动大5DP法立式冷却装置，冷却介质有冷风和水两种可供选择结构紧凑，占地面积小，投资费用低成产销率不高，不适应高速线材轧机使用6KP法水平式，散卷冷却，冷却介质为固体颗粒产品强度高，性能均匀，氧化铁皮少设备复杂，维修困难，粉尘大，噪声高六、控制冷却工艺参数设计我们知道，线材的控制冷却主要是改变金相组织，进而改变拉拔性能等为目的的一种热处理工艺，所以控冷工艺参数设计的理论依据是c曲线。线材控制冷却需要控制的工艺参数主要是终轧温度、吐丝温度、相变区冷却速度以及集卷温度。这些参数是决定线材产品最终

31、质量的关键，它们的改变会使产品性能产生很大的变化。因此，正确设定和控制冷却工艺参数，是整个线材生产工艺控制中一项极其重要的工作。（一）终轧温度的设定由于奥氏体晶粒度影响相变过程中的组织转变和转变产物的形貌，因此通过控制终轧温度来控制奥氏体晶粒便有着一定的意义。1. 高低合金高强度钢以及冷镦钢之类线材的终轧温度碳钢、对于强度和韧性要求较严格的高碳钢、低合金高强度钢以及冷镦钢之类线材，由于它们的使用性能和再加工性能的需要，要求奥氏体晶粒细化（粗晶粒冲击韧性差）、脱碳层薄，所以它们的终轧温度不能过高，一般控制在930980。2. 低碳软钢、碳素焊条钢线材的终扎温度对强度性能要求不高，主要用于拉拔铁丝

32、、制订等用途的低碳软钢、碳素焊条钢等，由于含碳量低，奥氏体化温度高，所以终轧温度应相应高一些，一般可设定在9801050。3. 轴承钢线材的终轧温度对于轴承钢，为了避免网状碳化物形成，在轧机能力许可的情况下，应该使终轧温度尽可能低于900。如不能达到，则需在轧后快冷至650左右保温。4. 奥氏体铁素体型不锈钢线材的终轧温度对某些奥氏体铁素体型不锈钢，为了让碳化物充分溶解，以便在后续冷却中得到固溶处理的效果，必须进行高温终轧。终轧温度一般不低于1050。终轧温度的控制可通过增加或减少精轧机机架间水冷量和精轧机前水箱水量来实现。（二）吐丝温度的设定它是控制相变开始温度的关键参数，对于常见的各种线材

33、，不可能存在合乎人们要求的、使产品具有最佳力学性能和冶金性能的唯一吐丝温度。最佳吐丝温度的选择应结合钢种成分、过冷奥氏体分解温度（“c”曲线的位置）及产品最终用途等几方面的因素加以综合考虑。采用水冷段不供水的措施，吐丝温度可高达950，通过调水冷段的供水阀可获得低于950的吐丝温度，对于不同尺寸的线材为了得到同样的吐丝温度，阀门调节量就不尽相同，一般把吐丝温度控制在760以上。在斯太尔摩控冷工艺中，一班根据钢种和用途的不同将吐丝温度控制在760900。部分钢种选用下列吐丝温度： 钢种 吐丝温度 拉拔用钢（中碳） 870 冷镦钢（中碳） 780 碳素结构钢线材 840 硬线（高碳） 785 软线

34、（一般用途低碳钢丝线材） 900 建筑用钢筋 780 低合金钢 830对于高碳钢，如果含锰量增加，吐丝温度则可进一步降低。通过改变吐丝温度可以引起强度性能的变化。对低、中碳钢为了提高温度，应降低吐丝温度，而对高碳钢，则要提高吐丝温度才能获得强度的增加。其他吐丝方法，诸如ED法、施罗曼法、间歇水冷法，KP法等，因没有风冷段控制，顾可参照斯太尔摩法将吐丝温度设定得再低一点，一般为850700。但对碳钢最低不应低于600（表面温度不能低于500），以防止产生所不希望的马氏体组织。需要说明的是，对有些以强度为主的线材，如建筑用钢筋，为了提高其抗拉强度，有意将吐丝温度设定得很低（600以下），让其表面形

35、成马氏体，然后在后续冷却中利用芯部余热进行自回火而得到回火马氏体。这样处理使线材抗拉强度大大提高。（三）相变区的冷却速度控制相变区冷却速度决定着奥氏体的分解转变温度和时间，也决定着线材的最终组织形态，所以整个控冷工艺的核心问题就是如何控制相变区冷却速度。对具有散卷风冷运输和这一类型的冷去工艺来说，冷却速度的控制取决于运输机的速度、风机状态和风量大小以及保温罩盖的开闭。运输机速度是改变线圈在运输机上布放密度的一种工艺控制参数。通过改变运输机速度来改变线圈布放密度，从而控制线材的冷却速度，这是散卷冷却运输机的重要功能。一般来说，在轧制速度、吐丝温度以及冷却条件相同的情况下，运输机的速度越快，线圈布

36、放得越稀，散热速度越快，因而冷却速度越快。但这种关系并非对全部速度范围都成立，当运输机的速度快到一定值时，冷却速度达到最大，及时再增大运输机速度，冷却速度也不再增加。这是因为运输机速度加快增加了线圈间距，使线圈之间的相互热影响不断减小，甚至消失，此时运输机速度增加，不能提高冷却效果。相反，运输机速度加快缩短了盘卷的风冷时间，反而会降低冷却效果。运输机速度的确定除了与钢种、规格和性能要求有关之外，还与轧制速度有关。因为在运输机速度不变的情况下，轧制速度的变化使线圈间距有所改变，从而引起冷却速度变化，所以要求轧制速度保持相对稳定。资料表明，当轧制速度的变化值超过2.5%时，应对运输机速度作出相应比

37、例的调节。斯太尔摩空冷工艺根据轧制速度和轧制规格的变化，以5mm线材的轧速魏75m/s作为基准速度，给出了下列运输机速度范围： 冷却类型 线材规格/mm 运输机速度/m 标准型 5.516 52.930.4 延迟型 5.516 一种4.513.5 另一种5.516.7根据冷却速度要求和冷却性质，标准型冷却的运输读读随线材规格的增大而减慢，延迟型冷却的运输速度则随规格的增加而加快。对于可实现多段速度单独控制的辊式运输机，要求各段速度有一微量变化，以改变线圈之间的接触点。此外，无台阶的多段速度控制运输机的各段速度设定有个原则，即后段速度必须大于或等于前段速度，否则易造成线圈相互穿插而乱线。散卷运输

38、机下方一般有多台可分当控制风量的冷却风机，根据冷却的需要能进行多种状态的组合操作。先介绍如下：（1） 所以风机均开启，并以满风量工作。这种操作的冷却速度最大可达10/s，主要适用于要求强制风冷段高碳钢种（C0.60%）；（2） 各风机以75%、50%、25%、0%任意一种风量操作，可以实现410/s的冷却速度，这种操作适用于中等冷速要求的钢种；（3） 前几台开启、后几台关闭，或前几台关闭、后几台开启，或其中任意几台风机组合开启、其余关闭。这三种操作分别适用于要求现快冷后满冷，或现慢冷后快冷，或非均匀冷速的钢种；（4） 所有风机关闭。这种操作的冷却速度可依据运输机速度（或线圈间距）和罩盖的开闭情

39、况在16/s范围内得到控制。它适用于要求冷却速度较慢的低碳、地合计及合金钢种。保温罩盖只有开、闭两种状态。按缓冷工艺即斯太尔摩的延迟型工艺操作时，罩盖关闭，进行强制风冷或散卷空冷时，罩盖打开；也可根据钢种特性和冷素要求，任意关闭其中某一段或某几段罩盖，其余打开。（四）集卷温度的确定集卷温度主要取决于相变结束温度及其后的冷却过程。为了保证产品性能，避免集卷后的高温氧化和FeO的分解转变以及改善劳动环境，一般要求集卷温度在250以下。优势由于受冷却条件的限制，集卷温度可能会高一些，但不应高于350。所以，多数情况下要求及卷段鼓风冷却，以降低集卷温度。（五）头尾不冷段长度的设定为了避免水箱水流对线材

40、头部造成的阻力，每根钢的头尾要有一段不水冷。头尾不冷段长度的设定主要取决于钢种和规格以及水冷段的长度。一般对于小规格线材要等到头部全通过三段水冷箱到达夹送辊时才能通水冷却。在尾部还未出水冷箱时就要从前到后每个水箱逐个断水不冷。对于中等规格的软线线材，一般是轧件头部到达下一水箱时，前一水箱开始通水，尾部可全冷。对大规格线材，由于轧制速度慢、直径粗。故可让其头部通过某一水箱后就对该水箱通水。但大规格硬线，不能对其尾部冷却，否则尾部太硬不便于通过吐丝机成圈。七、结论1、控制轧制是以细化晶粒为主，用以提高钢的强度和韧性的方法。控制轧制后奥氏体再结晶的过程，对获得细小晶粒组织起决定性的作用。根据奥氏体发

41、生塑性变形的条件（再结晶过程、非再结晶过程、转变的两相区变形），控制轧制可分为三种类型。2、在轧钢生产中（热轧），其生产出来的产品都必须丛热轧后的高温红热状态冷却到常温状态。这一阶段的冷却过程将对产品的质量有着极其重要的影响。因此，如何进行线材的轧后冷却，是整个线材生产过程中产品质量控制的关键环节之一。3、根据冷却方式不同，又分为多种。目前比较完备的有斯太尔摩法、施罗曼法、DP法、热水浴法（ED法）、淬火回火法、流态冷床法等。4、线材控制冷却需要控制的工艺参数主要是终轧温度、吐丝温度、相变区冷却速度以及集卷温度。这些参数是决定线材产品最终质量的关键，它们的改变会使产品性能产生很大的变化。因此，

42、正确设定和控制冷却工艺参数，是整个线材生产工艺控制中一项极其重要的工作。参考文献：袁志学，高速线材生产，北京：冶金工业出版社，2005年4月赵志业，金属塑性变形理论，北京：冶金工业出版社，1961刘文，王兴珍，轧钢生产基础知识问答，北京：冶金工业出版社，1994王有铭，型钢生产理论与工艺，北京：冶金工业出版社，1995李生智，金属压力加工概论，北京：冶金工业出版社，1983宋维锡，金属学，北京：冶金工业出版社，1979傅德武，轧刚学，北京：冶金工业出版社，1985致 谢本论文是在导师李熹文的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！