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SBQ特殊钢棒材轧机低温轧制技术

作者: 来源: 日期:2019/12/25 13:32:38

 天津钢铁公司建设的采用低温轧制 (LTR)工艺最先进的棒材轧机,自2006年初投产以来,一直平稳运行,并早已达到满负荷生产能力,取得良好的生产业绩和使用效果。1号SBQ特殊钢棒材轧机RM1是中国天津钢铁公司实施的这一最大建设项目的一部分。该项目还包括第二套达涅利“孪生”棒材轧机RM2,专门用于生产普通钢种螺纹钢棒材,布置在RM1相邻的跨间内,与RM1轧机同时安装和试车投产。
  达涅利进行了大量的试验研究工作,以降低中、低合金钢的材料硬度,特别是要求材料具有良好剪切性能和因硬度过高和应力集中而容易产生裂纹的所有钢种。对不锈钢生产,也开展了许多试验研究,以改善用于某些特定用途的热轧材料机械性能。为很好地控制各项材料性能指标,如淬透性和材料韧性,对于如何改变材料的晶粒大小和奥氏体转变组织结构,也引起人们极大的关注。
  2 钢厂概述
  新建1号SBQ特殊钢棒材轧机RM1(以及它的“孪生”棒材轧机RM2),是一套采用平/立布置、带有活套控制功能的18机架轧机。两个水冷箱布置在14和15号机架之间,并留有一段合适的距离,以使轧件表面温度均匀。由于采用这种布置方式,可以将整个温降控制在260℃以内,而不会影响产品表面质量(如局部过冷)以及相变。选择一种热交换系数较高的冷却管,可使轧件在横断面内获得均匀的冷却。而PLC控制的DSC金相组织控制系统,可确保得到合适的水冷箱设定参数,以使轧件在长度方向上均匀冷却。入口和出口高温计用于监视轧件实际温度,并在需要的时候实时修改基本参数设定值。
  采用这项先进技术后,可根据不同钢种的生产工艺需要,或者由于较长的轧制周期,灵活调整加热炉工艺参数,而不会改变精轧温度。
  3 产品大纲
  天津钢铁公司SBQ特殊钢棒材轧机坯料为160×160mm方坯,坯重为2350kg。当采用常规轧制时,轧机最大生产能力为150 t/h;当采用低温轧制时,生产能力为100 t/h。产品为ф16mm~ф60mm直径优质圆钢棒材。天津钢铁公司SBQ特殊钢棒材轧机生产的主要钢种和产品规格。
  4 生产工艺
  轧制温度是三个基本轧制参数中的一个,它在整个热变形过程中,将影响晶粒组织细化的各个阶段。
  晶粒组织细化和晶粒生长控制,是低温轧制工艺采用的主要手段。它能够影响时间-温度转变曲线 (如CCT曲线位置),改变晶界长度,从而改变成核位置。特别是,温度是影响整个工艺过程最重要的热力学参数。
  公式 (a)给出温度的影响规律。它还可以说明,早先的晶粒尺寸在晶粒生长过程中起到的作用;以及在低温轧制工艺过程中,所有的材料变形如何直接影响最终晶粒的大小。
  Tdrex=K1×ln(——)×dck2×eu×ek3
  (a)
  式中,K1、K2、K3均为常数,取值决定于轧制钢种。
  晶粒细化过程可分划为不同的阶段,虽然不同的阶段也可能出现在同一时间。原始晶粒变形将有增加错位密度的趋势,能够在新生晶粒边界形成晶核。新晶粒边界的消失和再生,与实际温度密切相关。新晶粒的形成和生长是一个热力学过程。在不同的阶段,会发生恢复、静态再结晶和动态再结晶过程,影响流动应力曲线。最后,晶粒生长呈现一种趋势,那就是使晶界能量最小。关键温度决定着晶粒细化条件和完全再结晶晶粒生长结构之间的分界线。随着碳含量的减少,这种效应就会变得更加明显。对于象16MnCr这样的钢种来说,可以很容易地得到晶粒细化超过40%的显微组织。
  在实际应用中,确保轧制产品在整个横断面上保持在规定的温度范围内,具有十分重要的意义。特别是,当轧件表面温度低于临界温度值,而芯部温度仍然在较高的温度范围内时,将有可能形成一种非均匀的最终组织,其中包括晶粒大小和所组成的相。在一个水箱内进行更剧烈的强制冷却,将有可能形成一个淬火和回火层,这将影响材料的最终质量。因失去控制,在材料表面和芯部之间形成过大的温差,则会产生一种非均匀的晶粒组织;并在最终热处理过程中,导致材料机械性能超出规定范围。
  在试验过程中,每个钢种轧制30根铸坯,采用两种不同的温度范围。在这两个钢种和两种不同条件下的最终冷却,都通过自然冷却实现,但在最后一个机架轧制之后,采用两种不同的冷却方式。从每个轧件中各取三个样本。其中一个用于在轧制状态下进行硬度检测和显微组织评估;其它两个则用于热处理试验。
  轧件在冷床上的冷却曲线影响最终材料的机械性能。因为,一旦根据钢种化学成份和晶粒大小确定CCT曲线后,只有冷却路线是固定不变的;而最终组织则取决于与CCT曲线的交点。在这种情况下,就不需要使用冷床罩来延缓相变过程。
  5 热处理
  在试验过程中,特别是对于60Si2Mn弹簧钢,进行过多次试验,以优化奥氏体转变温度。试验中充分考虑到轧制材料中存在的铁素体组织的多少和起始晶粒大小。事实上,一方面,铁素体组织适合冷剪切,而不会在剪切过程中出现裂纹;另一方面,它又要求对淬火之前的奥氏体给予充分注意。如果对该相组织处理不当,将有可能在淬火后,使岛状铁素体组织保留下来,从而降低最终材料的机械性能。
  40Cr淬火后的目标硬度确定为52HRC;60Si2Mn淬火后的目标硬度为 60HRC。在这两种情况下,国家标准都要求选用油为淬火介质。根据国家标准规定,需要在试验室热处理炉内处理3个样件。回火处理后,选择空冷方式,将样件冷却到室温。
  6 显微组织分析
  40Cr显微组织检验结果表明,经过LTR低温轧制的材料,具有非常均匀的铁素体/珠光体组织;其中铁素体相超过30%。而在热轧产品中,铁素体相仅以先共晶相的形式,出现在晶界附近。
  对于60Si2Mn选择了较高的精轧温度,其中的铁素体相更类似于共晶组织。在任何情况下,如果将LTR低温轧制与常规热轧工艺相比较,都可以看出明显的差别。这不仅表现在晶粒大小上 (从9级变到8级),而且表现在组织的分布上。均匀的冷却不仅可以确保在横断面内获得均匀一致的显微组织,而且不出现粗大的晶粒。
  7 结论
  天津钢铁公司新建SBQ特殊钢棒材轧机,在成功地轧制第一批方坯后不久,就确定了低温轧制工艺,使用户能够生产符合GB国家标准的优质钢材。成品棒材不仅具有卓越的内部和表面质量,而且达到很高的尺寸加工精度。对于低合金钢来说,低温轧制工艺表明,它完全能够在规定的范围内,改变材料的显微组织,从而提高材料的机械性能和各项技术指标。要运用好这项生产工艺,人们就必须清楚地了解,对于某一特定钢种,它真正需要的是什么,后续热处理怎样进行,以及产品的最终用途是什么。     六角钢管,无缝方管,)15CrMo圆钢,42Cr圆钢,42CrMo圆钢,矩形管,Mn13耐磨板,20#无缝方管,冷拉扁钢,无缝方管价格,聊城无缝钢管
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