控轧控冷工艺生产65Mn钢过程中的影响因素分析

摘要：采用控轧控冷工艺对65Mn钢进行生产，分析了控轧控冷工艺参数对65Mn钢的性能的影响，探明了其影响机理。

关键词：化学成分 轧制工艺 力学性能

1 概述

在综合性能[1-3]方面，65Mn盘条的优越性主要表现为：力学性能、抗弹减性能、疲劳性能、淬透性、物理化学性能等。通常情况下，为了使弹簧钢65Mn盘条满足上述性能要求，需要控制其冶金质量、表面质量、精确的外形和尺寸及稳定的成分等。

2 实验材料和方法

选择石钢生产原料作为试验用钢，采用160mm×160mm×10500mm连铸坯，坯重为2000kg。对于弹簧钢65Mn来说，在进行精轧前，其坯料的成分如表1所示：

主要设备特点：

①加热炉：

加热炉为步进式燃气加热炉，结构合理、技术先进可加热不同钢种的钢坯且加热质量好。

②轧制设备：

高线粗中轧轧机为平立交替连续式无扭轧机采用微张力轧制；预精轧机采用奥钢联CCR45度无扭高刚度轧机，机架前及机架间采用活套控制，可实现无张力轧制；精轧机采用阿希洛10架45度轧机，另有两架定径机组生产的线材产品尺寸控制好精度高可达到±0.1 mm。

③卷取设备：

吐丝φ5.5mm到φ16mm规格线材。

④冷却设备有两种：

二高线的控冷设备由水冷和风冷两部分组成。预精轧机成品架前后都有冷却水箱可实现不同轧制工艺的温度控制；卷取机后有28台风机和速度可调的风冷辊道。

⑤打包设备：

二高线的打包机是引进桑德斯先进技术的打包机，包装质量整齐对线材的划伤小。

3 实验结果和讨论

影响试验结果的因素主要包括：

3.1 加热温度

在试验过程中，加热工艺、加热质量在一定程度上影响了后续的变形温度、精轧入口温度以及终轧温度，同时奥氏体晶粒大小也受到不同程度的影响。对于普通高碳钢来说，在1050℃温度下，如果继续加热，在原始的奥氏体组织中就会出现异常的晶粒，随着温度的不断升高，脱碳倾向进一步增强。

3.2 终轧温度

通过对终轧温度进行控制，进而在一定程度上对奥氏体晶粒尺寸进行控制，通常情况下，终轧温度越高，晶粒就越大。对于高碳钢来说，由于在强度、韧性等方面要求比较严格，并且在使用性能、加工性能等方面都要求较小的晶粒，在这种情况下，终轧温度需要控制在930～980℃。

3.3 吐丝温度

终轧温度及水冷段的冷却速度在一定程度上决定了吐丝温度的高低。对于奥氏体来说，其晶粒长大受到水冷速度的影响和制约，同时对相变后组织状态构成影响。线材的机械性能受到吐丝温度高低的直接影响。在其它条件不变时，对于高碳钢来说，吐丝温度越高，对应线材的抗拉强度就越高。

3.4 风冷区冷却速度

对于奥氏体来说，其分解转变温度和时间受风冷相变区的冷却速度的影响和制约，同时风冷区冷却速度决定着线材的最终组织形态，而运输辊道的辊速、风机状态、风量大小及保护罩的开闭等决定着风冷区冷却速度。

改变辊道速度就是在辊道上控制线圈的布放密度，也就是对线圈的搭距进行控制。对于辊道来说，在固定轧速、吐丝温度及冷却条件时，随着速度的增加，铺放的线圈逐渐变稀，进而在一定程度上削弱了相邻线环间的热量影响，同时线圈的散热速度和冷却介质的相对速度逐渐加快。但是，辊道速度增加到某一定值后，随着辊道速度的增加，其冷却时间会逐渐缩短，进一步降低了相应的冷却速度。随着辊道初始速度的不断提高，对于高碳钢线材来说，高碳钢的抗拉强度逐渐提高，进而遏制了抗拉强度的下降。

4 结论

通常情况下，可以将控制冷却的工艺过程分为两个阶段：首先迅速冷却盘条温度，使其温度降到A3温度，进而在一定程度上使得奥氏体获得晶粒。在水冷段中，通过调整水冷箱开启段数、水压等参数，使终轧后的线材内部产生均匀细小的奥氏体晶粒。对于盘条来说，这是改变组织结构的首要条件。其次制定和完善工艺制度，在散卷运输机上对奥氏体相变进行控制。与斯太尔摩控冷线相比，阿西洛控冷线的优势表现为可以调节散卷的运输速度、空冷风量。

参考文献：

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[2]刘雅政，孙景宏，李志强，曲阳.有效控制产品质量的轧制技术[J].轧钢，2003，20（3）：19-22.

[3]刘相华，王国栋，杜林秀，刘振宇.钢材性能柔性化与柔性轧制技术[J].钢铁，2006，41（11）：32-36.

作者简介：

李福勇，石家庄钢铁有限责任公司轧钢厂，助理工程师。