[發(fā)明專利]一種優(yōu)碳鋼材在線預(yù)測與控制組織索氏體化方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710093004.9
• 申請日: 2007-11-20
• 公開（公告）號: CN101168797A
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王紹斌;劉勇;曹敬明;卿俊峰;王坤;余萬華
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶鋼鐵（集團）有限責(zé)任公司
• 主分類號: C21D9/52
• 分類號: C21D9/52;C21D11/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 趙榮之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種優(yōu)碳鋼材在線預(yù)測與控制組織索氏化方法。

背景技術(shù)

中國的冶金工業(yè)生產(chǎn)，特別是鋼材線材的生產(chǎn)，隨著中國經(jīng)濟近20年的快速發(fā)展而跳躍發(fā)展，產(chǎn)量不斷增加，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國目前有引進和國產(chǎn)高速線材生產(chǎn)線100多條，其生產(chǎn)著大量的線材產(chǎn)品。

在現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝中，許多線材制品廠為了降低生產(chǎn)成本，取消了線材再加工前的一些熱處理工序，對線材盤條不經(jīng)過熱處理而直接拉撥，這樣就要求線材盤條本身拉撥性能很好。

根據(jù)大量的研究資料表明：優(yōu)碳線材盤條的拉撥性能與其組織索氏體化有直接關(guān)系，組織索氏體化越高其拉撥性能越好，拉撥過程越不容易斷裂。

一般地，在熱軋后，都要對鋼材進行的旨在控制相變組織和提高鋼材力學(xué)性能的冷卻?？刂评鋮s是在精軋機后設(shè)置一個一定長度的冷卻帶，鋼材熱軋后通過冷卻帶，按冷卻方法進行冷卻。冷卻方法根據(jù)鋼的化學(xué)成分和對鋼材的組織性能的要求決定。

軋后控制冷卻線由穿水冷卻和散卷冷卻兩部分組成。線材精軋機軋出的線材溫度一般為950-1100℃，進入穿水冷卻段，經(jīng)過水冷→恢復(fù)→再水冷→再恢復(fù)→再水冷的過程，使線材溫度急劇降低至750-900℃，這不僅可使軋制后形成的細粒奧氏體組織經(jīng)急冷后留下來，為相變提供合適的細粒組織和溫度條件，同時避免了線材在易于氧化的高溫狀態(tài)停留，減少了二次氧化鐵皮的生成。

線材成圈后，散布于冷卻運輸機上進行二次控制冷卻，實現(xiàn)線材的組織轉(zhuǎn)變。根據(jù)鋼種的不同，須采用不同的二次控制冷卻。按控制原理分，現(xiàn)代最常用的有三種控冷方式：標(biāo)準(zhǔn)型、延遲型和緩慢型。對于中碳鋼、高碳鋼和部分彈簧鋼等，控冷的目的是要獲得易于拉拔的細粒狀珠光體即索氏體組織和良好的綜合機械性能，在二次冷卻中需要有較快的冷卻速度，則采用標(biāo)準(zhǔn)型冷卻方式，在運輸機下設(shè)有冷卻風(fēng)機，對線材進行強迫風(fēng)冷；對于用于深加工的低碳鋼類(如焊條鋼、冷鐓鋼等)來說，理想的顯微組織是由粗大而均勻的鐵素體晶粒和分散的少量珠光體組成，并具有較低的抗拉強度。如果采用快速冷卻，將使晶粒細化、強度增大，同時易形成網(wǎng)狀碳化物組織，使拉拔性能變壞，這類鋼應(yīng)采用延遲型冷卻方式，在散冷輥道上加設(shè)保溫罩，降低線材冷卻速度，達到緩冷目的。對于馬氏體和萊氏體類鋼(例如高速工具鋼、馬氏體不銹鋼等)，為了消耗白點和避免在冷卻過程中由于熱應(yīng)力與組織應(yīng)力而造成的裂紋，需要緩慢冷卻，使用變在接近恒溫的條件下進行，因此須采用緩慢型冷卻方式，在散冷輥道上加設(shè)保溫罩，并進行加熱保溫。

通常，控制冷卻的方法根據(jù)鋼材冷卻的3個階段而有所不同：

(1)第一階段——從終軋到Ar3溫度區(qū)間。

終軋后，特別是在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制后，在奧氏體內(nèi)產(chǎn)生了大量位錯和變形帶，奧氏體晶粒產(chǎn)生了很大變形。在相變前如進行一定強度的冷卻，既可阻止在高溫下奧氏體晶粒的長大，又可阻止碳化物過早析出，同時也可適當(dāng)固定位錯，增加相變的過冷度，為變形奧氏體以后的相變作好組織上的準(zhǔn)備。

(2)第二階段——從Ar3到以后的相變溫度區(qū)間。在此溫度區(qū)間奧氏體發(fā)生相變。冷卻速度在這個溫度區(qū)間起著決定的作用。在得到鐵素體(F)與珠光體(P，)的范圍內(nèi)，冷卻速度越大，得到的珠光體比例越多，珠光體的片層間距也越小。如果冷卻速度超過臨界速度，則可得到貝氏體(B)或馬氏體(M)組織。在得到鐵素體(F)+珠光體(B)的范圍內(nèi)冷卻速度越大，得到的貝氏體比例越大，貝氏體組織也越細小。在第二階段，選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s速度是非常重要的。而冷卻速度的選擇則要根據(jù)鋼的化學(xué)成分和所要求的鋼材性能來決定。

(3)第三階段——第二階段后的空冷?？绽渲饕鹱曰鼗鸷拖汕岸慰炖洚a(chǎn)生的應(yīng)力的作用，也有增大析出強化和使相變組織均勻化的作用。

經(jīng)控制冷卻的鋼材線材盤條，其強度和韌性都有提高，尤其是強度提高很大。與控制軋制鋼材相比，控制冷卻鋼材的強度提高量(Δσs，Δσb)可近似用下式表示：

Δσs＝Ky(Δd-1/2)+Δσppt+α

Δσb＝K(Δd-1/2)+Δσppt’+KBfB+β

式中Ky，K為霍爾一佩奇(Hall-Petch)公式中與晶粒度有關(guān)的系數(shù)；d為鐵素體晶粒直徑；KB為貝氏體的強化系數(shù)；fB為貝氏體體積百分?jǐn)?shù)，％；Δσppt、Δσppt’為由控制冷卻產(chǎn)生的析出強化的增大量；α、β為修正量。