杨海波 王超 李元廷 周大伟 陈永利

摘 要 高碳钢盘条的塑性与盘条内部微观组织有密切的关系，特别是组织中的索氏体和珠光体含量，其含量越高，塑性越好，拉拔性能也越好。文章以70硬线盘条作为研究对象，对斯太尔摩风冷辊道设定两种冷却参数进行对比分析研究。试验结果显示，70硬线盘条的相变过程发生在风冷辊道上，其温度区间为530 ℃～650 ℃，在该温度区间内，冷却速度控制在9 ℃/s，从而可获得更多的利于拉拔的珠光体/索氏体组织，含量可达到95%，拉拔性能优异。

关键词 70#钢 斯太尔摩风冷 控制冷却

中图分类号：TG335 文献标识码：A

0引言

前期达钢已成功开发出中碳钢硬线盘条，开发过程中总结了很多试验数据和经验。为了进一步调整产品结构以及为达钢下步新产品开发做好技术储备。根据市场对高碳钢盘条的要求，盘条在吐丝后需要快速冷却到组织相变温度前，以获得细小的内部晶粒组织，为下步相变提供条件；在相变过程中和相变后，采用缓慢冷却，否则会形成影响拉拔性能的屈氏体组织和马氏体组织，导致在拉拔过程中容易出现断裂现象。目前达钢已开发出适合自身高线轧制需要的斯太尔摩风冷辊道控制参数，所生产的70#硬线盘条完全符合（GB/T699-1999）《优质碳素结构钢》标准和（GBT4354-2008）《优质碳素热轧盘条》标准。

1试验材料及方法

1.1试验材料

试验材料为采用“转炉-LF精炼炉-连铸”工艺生产的70#钢连铸坯，钢坯尺寸为150mm2？20000mm，试验钢坯入炉成分见表1。

1.2试验方法

为了探索不同风冷辊道参数设定下，风冷冷却制度对70#钢性能的影响，选取炉号804528作为代表，在试验过程中，加热炉炉内温度均按照一个参数设定，连续轧制过程中，各水冷段控温同样按一个参数设定，确定最终盘条的吐丝温度：T吐=870～880 ℃。产品规格为 6.5mm，终轧速度为98m/s。斯太尔摩风冷辊道根据辊道速度和风机风速调整，设定以下两种参数。

1.2.1风冷辊道参数设定

根据钢材相变CCT曲线分析，70#硬线盘条的组织转变是发生在风冷辊道上，因此，在该辊道上的冷却工艺对盘条的内部组织至关重要，根据达钢的实际情况，现场风冷辊道段数与风机的对应关系，设定两个风冷辊道参数，在这两个参数下辊道上的保温罩均打开。鉴于高碳钢盘条温降和相变转变温度的关系，风冷辊道参数设定仅针对前面7段。详细参数设定见表2。

1.2.2试验方法描述

工艺1：辊道上方的保温罩全部打开，整个风冷辊道上的速度为0.74m/s-1.09m/s之间，风速先强后弱，风机开启5台，具体设定详见表2。

工艺2：辊道上方保温罩全部打开，整个风冷辊道上的速度为0.70m/s-0-0.82m/s之间，风速先强后弱，风机开启4台，具体设定详见表2。

1.2.3盘条温度测定

据查阅相关文献以及其他钢铁企业生产70#高碳钢的实际情况，70#高碳钢的珠光体转变温度在660 ℃左右，570 ℃左右组织相变完成，说明70#高碳钢盘条的组织转变温度区间为570 ℃～660 ℃之间。通过用手持测温仪对前4段风冷辊道上的盘条进行了手动测温，对应的温度区间如表3。

对各测温点的温度进行反馈，根据现场风机风量、风冷辊道长度的布置以及风冷辊道的速度，可以计算出这两组样对应的冷却速度，804528（1）盘条在2#风机到4#风机之间的冷却速度为6 ℃/s，804528（2）盘条在2#风机到4#风机之间的冷却速度为9℃/s。

试验结束后，通过拉伸试验机检验其屈服、抗拉强度、伸长率和断面收缩率；再通过金相实验分析，检验盘条的内部组织；最后通过手持测温仪测到盘条在风冷辊道上各段的温度，对其相变温度进行理论验证。

2试验结果及分析

2.1力学性能

按照国家标准GB/T 699-1999进行力学性能检测。从表4可知，70#高碳钢的屈服强度和抗拉强度都达到了国家标准要求，其中屈服强度都达到了630以上，抗拉强度都达到925MPa以上，伸长率和断面收缩率也满足国标要求。

2.2金相组织

轧材的金相组织如图1和图2所示，从检测的金相组织看出，这两组样的金相组织均为利于拉拔的铁素体+珠光体组织，未出现影响盘条拉拔性能的其他有害组织。图1中，奥氏体的晶界处均分布有铁素体组织，成断续的网状，晶粒尺寸较大，这主要是由于盘条在吐丝后，没有得到快速冷却，内部原始的奥氏体尺寸长大，后续在3-6号处的风机风速又降低导致。图2所获得的珠光体/索氏体组织较图1更多，这主要是由于吐丝后快速冷却，同时在组织相变点前也进行快速冷却，防止奥氏体晶粒在该过程中急剧长大，但也要防止屈氏体组织和马氏体组织的出现，在此过程中，要精细控温，从而更多的利于拉拔的珠光体/索氏体组织。

2.3冷却速度

从本次试验高碳钢盘条的物理性能和金相组织可以看出，这两组样中，第二组样的性能和金相组织最优，这说明70#高碳钢盘条的组织转变温度区间为530 ℃～650 ℃之间。同时，可以得出风冷辊道上70#高碳钢盘条的冷却速度最好控制在9 ℃/s。

3结论

通过在既有的70#高碳钢化学成分的基础上，轧钢吐丝机前所有参数一致的前提下，调整风冷辊道参数，分析其力学性能和金相组织，再结合风冷辊道的冷却速度可以得出以下结论。

（1）在该风冷辊道控制参数下，70#硬线盘条力学性能完全满足国家标准GB/T 699-1999的要求，在吐丝机前参数一定的条件下，按照工艺2的风冷辊道参数控制，70#钢内部组织中，盘条内部利于拉拔的高塑性组织珠光体和索氏体含量更高。

（2）70#高碳鋼盘条的相变是发生在风冷辊道上，且相变开始前风冷辊道应以大风量快冷，防止过冷奥氏体晶粒长大，同时能够降低盘条二次氧化和表面氧化铁皮。

（3）70#高碳钢盘条相变过程发生在530 ℃～650 ℃之间，在该温度区间内，合理控制辊道速度和风机风速的匹配，使盘条冷度控制在9 ℃/s左右，从而理想的拉拔效果。

参考文献

[1] 朱敬华.70#优碳钢盘条控扎控冷工艺的研究[D].重庆：重庆大学，2007.

[2] 罗德信.轧制工艺对高碳钢线材性能影响的研究[J].轧钢，2004，21（05）：55-58.

[3] 齐福利.优质硬线轧后控冷过程中组织演变规律及力学性能研究[D].贵阳：贵州大学，2009.

[4] 李元廷，陈永利等.45#硬线盘条控轧控冷工艺研究[J].四川冶金，2014（04）：32-35.

[5] 王伯文.高碳钢线材轧后冷却工艺优化[D].武汉：武汉科技大学，2009.

[6] 张守龙.浅谈高碳钢线材轧后冷却工艺的优化[J].山东冶金，2010，32（05）：25-26.