高線開軋溫度和吐絲溫度對82B 性能的影響

宋維兆

（新疆八一鋼鐵股份有限公司軋鋼廠）

1 概述

八鋼高線產(chǎn)線生產(chǎn)82B 盤條存在力學(xué)性能波動的問題，82B 盤條的抗拉強(qiáng)度出現(xiàn)了100MPa 的波動。通過分析八鋼生產(chǎn)82B 盤條的工藝控制參數(shù)，并與與同行相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，認(rèn)為八鋼根據(jù)生產(chǎn)線的實際工況，生產(chǎn)82B 盤條制定的主要工藝制度比較合理，但在軋制過程中的控溫軋制方面比較寬泛，未做到精細(xì)化溫度控制。為此在八鋼高線機(jī)組進(jìn)行了開軋溫度、吐絲溫度對82B 性能影響的工業(yè)試驗，探索最佳開軋溫度和吐絲溫度。由此制定了加熱爐溫度控制制度、精軋機(jī)的控溫軋制制度，從而保證了盤條通條性能的穩(wěn)定。

2 八鋼高線工藝裝備條件

八鋼一高線有一臺步進(jìn)式加熱爐；全線布置30架軋機(jī)，其中粗軋機(jī)組6 架、中軋機(jī)組8 架，采用閉口式軋機(jī)；預(yù)精軋為4 架懸臂式軋機(jī)，采用平立交替布置；精軋機(jī)組為8 架45°頂交V 型懸臂式軋機(jī)；減定徑機(jī)組為2×2 架45°頂交V 型懸臂式軋機(jī)。

控冷線為：預(yù)精軋機(jī)4 架→1#、2#水箱→3#飛剪→精軋機(jī)組8 架→3#、4#、5#、6#水箱→減定徑機(jī)4架→7#水箱→光學(xué)測徑儀→吐絲機(jī)→斯太爾摩風(fēng)冷線。

風(fēng)冷線采用標(biāo)準(zhǔn)型斯太爾摩控制冷卻線。全線25 臺風(fēng)機(jī)，可單獨啟動，同時可實現(xiàn)半開風(fēng)和全開風(fēng)冷卻。

3 工業(yè)試驗方案

（1）采用150×150（mm）方坯，要求的82B 的成分見表1。

（2）工業(yè)試驗前提條件：采用同爐滿足82B 化學(xué)成分鋼坯或化學(xué)成分接近的鋼坯；工業(yè)試驗中風(fēng)冷線風(fēng)冷工藝參數(shù)固定不變。

（3）工業(yè)試驗方案：通過升高和降低開軋溫度、吐絲溫度的工業(yè)試驗，探究82B 抗拉強(qiáng)度和面縮的變化，同時進(jìn)行盤條通條性能測試，從而摸索出最佳82B 溫控參數(shù)。

表1 82B 鋼成分要求%

4 試驗結(jié)果及分析

4.1 82B 開軋溫度和吐絲溫度對性能影響

進(jìn)行了5 組開軋溫度和吐絲溫度工業(yè)試驗，試驗結(jié)果見表2。

表2 82B 開軋溫度和吐絲溫度對性能影響

試驗方案說明：方案2 是在方案1 基礎(chǔ)上增加吐絲機(jī)和TMB 之間7#水箱水量，降低吐絲溫度；方案3 在方案2 基礎(chǔ)上進(jìn)一步加大7#水箱水量；方案4 大幅度降低開軋溫度，吐絲溫度波動幅度也增大；方案5 確定合適開軋溫度，在方案3 基礎(chǔ)上提升吐絲溫度20℃。

4.2 盤條通條性能

進(jìn)行5 組通條性能測試，其試驗結(jié)果見表3。

表3 82B 通條性能試驗

4.3 試驗分析

4.3.1 合適的開軋溫度對鋼材性能的影響

開軋溫度高低決定82B 晶粒度，從而也決定鋼材的性能指標(biāo)。隨著加熱溫度的升高，奧氏體晶粒不斷長大，82B 高碳鋼的奧氏體晶粒粗化溫度為950℃[1]。據(jù)資料介紹，開軋溫度控制在1010℃，奧氏體晶粒度為7 級；開軋溫度控制在1050℃，奧氏體晶粒度為6 級，說明開軋溫度對晶粒度的影響較大。在正常生產(chǎn)的前提下，應(yīng)盡可能控制低的開軋溫度。但開軋溫度不能太低，由于軋機(jī)設(shè)備功率的限制，溫度太低設(shè)備容易發(fā)生事故；另外，如果開軋溫度過低還容易造成坯料加熱不均，奧氏體化不均，碳化物不能充分溶解，鑄坯中的疏松等缺陷不能完全消除，造成線材通條性能差及最終組織異常。

4.3.2 吐絲溫度的控制

吐絲溫度是控制相變開始的關(guān)鍵參數(shù)，為了保證線材性能均勻，要求將吐絲溫度嚴(yán)格控制在規(guī)定范圍內(nèi)。一般來說，相同風(fēng)冷冷卻條件下，吐絲溫度越高，抗拉強(qiáng)度越高，但塑性降低；吐絲溫度越低，抗拉強(qiáng)度越低，但塑性提高。從實際生產(chǎn)情況以及用戶對線材強(qiáng)度性能的要求考慮，82B 線材吐絲溫度可以設(shè)定在較高溫度區(qū)間內(nèi)（880℃～900℃），從而獲得較好的力學(xué)性能，但吐絲溫度也不能太高。線材長時間處于高溫區(qū)，線材表面易發(fā)生二次氧化；另外對82B 線材，由于線材直徑較大，過高的吐絲溫度會導(dǎo)致斷面出現(xiàn)網(wǎng)狀碳化物，更重要的是吐絲溫度的波動應(yīng)嚴(yán)格控制在士10℃范圍內(nèi)，主要改善盤條通條性能。

4.3.3 軋件穿水冷卻控制

吐絲溫度的控制是通過軋件穿水冷卻實現(xiàn)的，軋件穿水時邊部溫度受邊界條件影響很大，溫降較快，心部溫度受外界條件影響較小，溫降緩慢；因此只能在盤條吐絲之前合理快速降溫，越早越好，保證有足夠的時間讓心部的熱量擴(kuò)散到邊部，然后逐漸降低各段水箱的冷卻強(qiáng)度，減少軋件邊部與心部的溫差。從八鋼精軋機(jī)的工藝布局分析，能夠調(diào)整控溫軋制的點在精軋機(jī)組前的1#、2#水箱，和減定徑機(jī)前的3#、4#、5#、6#水箱，本著盡可能提前強(qiáng)冷的思路，結(jié)合精軋機(jī)組的控溫點，增大1#、2#水箱降溫強(qiáng)度，其次是3#、4#、5#、6#水箱降溫強(qiáng)度，降低7#水箱的降溫強(qiáng)度，然后制定控溫制度：精軋機(jī)組的入口溫度900°C，減定徑機(jī)的入口溫度815°C，吐絲溫度875°C。

4.3.4 試驗方案對比

通過工業(yè)試驗，方案1、2、3 固定開軋溫度，但此時開軋溫度偏高20～30℃，調(diào)整吐絲溫度，吐絲溫度由高向低，每次低10℃，檢測結(jié)果其抗拉強(qiáng)度升高，面縮也在升高，抗拉強(qiáng)度波動小，但面縮有較大幅度升高，通條面縮率波動變??；方案1、2、3 對比，雖然吐絲溫度降低，但開軋溫度較高，抗拉強(qiáng)度提升有限，未達(dá)到最佳匹配。方案4 較大幅度降低了開軋溫度，溫度控制在900～940℃，溫度波動范圍大（40℃），從而導(dǎo)致了吐絲溫度波動范圍大（40℃），為850～890℃，其性能指標(biāo)波動最大，強(qiáng)度波動58MPa，面縮率波動18.2%，而且抗拉強(qiáng)度低到1142MPa，無法滿足用戶要求的1150MPa 的標(biāo)準(zhǔn)。方案5 確定合適開軋溫度，在方案3 基礎(chǔ)上提高吐絲溫度20℃，性能指標(biāo)最優(yōu)，抗拉強(qiáng)度提升較大，面縮也不低，7 天時效后面縮達(dá)到35%～40%，認(rèn)為方案5 為最優(yōu)控溫方案。

4.3.5 試驗結(jié)論

試驗結(jié)果：開軋溫度及吐絲溫度偏低時，強(qiáng)度及面縮都有一定的下降，開軋溫度低到900～940℃時，其性能波動最大。當(dāng)開軋溫度控制在970～980℃，同時吐絲溫度控制在870～880℃，強(qiáng)度和面縮率皆表現(xiàn)良好，平均抗拉強(qiáng)度能達(dá)到1195 MPa，認(rèn)為方案5 達(dá)到了性能最優(yōu)匹配。

5 82B 控溫工藝優(yōu)化后的效果

5.1 82B 控溫工藝的優(yōu)化

通過對試驗結(jié)果的分析，結(jié)合高線生產(chǎn)實際狀況，確定并優(yōu)化了82B 控溫工藝，見表4、表5。

表4 82B 軋制過程溫控工藝表

表5 82B 軋機(jī)控冷工藝表

5.2 生產(chǎn)實踐產(chǎn)品性能指標(biāo)

工藝參數(shù)優(yōu)化后，高線機(jī)組生產(chǎn)82Bφ12.5mm規(guī)格產(chǎn)品性能指標(biāo)見表6

表6 φ12.5mm82B 性能指標(biāo)

金相檢測表明：金相組織為S+P，且索氏體比例均大于80%。

從用戶使用情況看，各種力學(xué)性能及有關(guān)指標(biāo)均達(dá)到規(guī)定要求，生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力鋼紋線，拉拔過程順利，斷絲率低，鋼絲通條性能穩(wěn)定，綜合力學(xué)性能良好。

6 結(jié)束語

通過82B開軋溫度和吐絲溫度工業(yè)試驗，為達(dá)到性能最佳匹配，生產(chǎn)過程中開軋溫度控制在970～1000℃，吐絲溫度控制在860～890℃，最佳吐絲溫度波動±10℃。生產(chǎn)出的產(chǎn)品綜合力學(xué)性能良好，完全滿足用戶的需要。