青海省西宁市城北区柴达木路西宁特殊钢股份有限公司 青海 西宁 810005

在之前的几十年中,增加合金元素或者是在轧后进行热处理是提高热轧钢材性能的主要方式,但这两种方式不仅会增加成本,还会延长生产期限,虽然有效提高了钢材的使用性能,但钢材的韧性却因此而下降,同时也影响到了以后钢材的焊接。而轧制控制和轧制冷却的工艺可以通过合理控制热轧过程中的变形和钢材冷却的速度,用这种方式对钢材的组织形态进行改变,使最终的质量得到保障。这种工艺能够再提高钢材性能的同时简化工作流程,减少能源消耗,能够达到同时提高钢材强度和韧性的目的。

一、控制轧制和控制冷却的概述

棒材轧制的最原始过程中,一般在轧件刚进入精轧机组时就已经处在奥氏体的单项区域内,在完成杂质后才能进行空冷,而终轧的过程中温度会迅速升高,这样留给碳原子扩散的时间就比较充足。另外,在热轧的过程中,由于变形而导致二次碳化物的析出时间提前,这就会使轧件在冷却之后出现非常严重的粗片珠光体组织现象,影响了产品的质量。所以为了提高最终轧制产品的组织性能,就必须要在保证材料基础成分不变的基础上对轧件的温度和工艺流程进行控制,这样才能真正保障产品的质量。

控制扎实是比较新的一种工艺形式,主要是在钢材热轧的过程中对加热控制、变形控制以及温度控制这三种因素进行合理掌握,从而使热塑性能够变形并与固态相变进行结合,最终获得更为细小的晶粒,使最终生产出的钢材有更加全面优质的性能。一般情况下,低碳钢和低合金钢这两种是最常用的材料,利用控制轧制这一工艺可以更加细化这些参数,使过程中形成的奥氏体能够进一步向着铁素体和珠光体进行转变,最终会形成更加细化的晶粒和珠光体的球团,这一过程结束后钢材的强度和韧性都可以达到更高的水平,从而保证焊接过程的顺利。

通过对钢材合成过程中的冷却速度进行改变而提高钢材组织和性能的方式就是控制冷却。在钢材的热轧变形中,奥氏体会向铁素体转变,而这一过程中温度就会增高,而转变后的铁素体晶粒容易变大,从而使其力学性能变低,为了进一步细化这些晶体颗粒,使珠光体之间的距离得到缩短,并且防止在温度较高的状态下碳化物析出,达到最终强化性能的目的,就必须要有目的的合理的使用冷却工艺。

将控制轧制和控制冷却这两种工艺应用在钢材的强化中,能够使最终钢材的强度和质量得以提升,从而获得更加合理的综合力学性能。

二、控制轧制和控制冷却的工艺特点

与普通热轧工艺相比,控制轧制和控制冷却工艺具有以下几个方面的特点。首先是在加热温度的控制上,这一工艺能够根据钢材实际的性能需求来对加热温度进行控制和调整,对于那些主要要求强度而对韧性要求较低的微合金钢,一般将加热温度控制在1200℃以上,对于那些主要以韧性为指标的钢材,加热温度一般不超过1150℃。其次是对后面几个轧道的温度进行控制。在一般情况下,靠后的几个轧道的温度应该保持和铁素体的转变温度相似,但是也会有一个合理控制温度的区间。另外是可以在奥氏体还没有到达结晶区时就留有充足的变形量,在微合金钢变形量的具体要求中,如果温度在900-950℃之间,那么微合金钢的变形量就必须要大于50%。而这样的温度和变形量对于普通钢材来说,需要经过多次变形才能够累积到奥氏体在发生结晶的步骤。最后就是可以控制轧制后钢材冷却的速度,包括快冷却时的温度,以及冷却快结束时的温度,这样可以保证钢材获得更主要的显微组织。在一般的轧制冷却过程中,第一阶段冷却速度的要求很高,而第二阶段的冷却速度需要根据实际情况进行调整。

三、大规格控轧控冷精品特殊钢棒材

2020年,山钢特钢事业部高端精品钢新中型产线顺利投产。据了解,该生产线是目前国内装备水平最高、工艺最优的优特钢中棒生产线,是世界首条使用控轧控冷工艺生产直径80毫米以上优特钢棒材生产线。

该生产线工艺布局紧凑,大幅减少占地面积。与传统产线相比,单台加热炉小时产能150吨以上,生产效率提升近一倍。全线具备智能感知、人机协同、预测预警、科学决策的全流程信息传递功能,率先实现从智能燃烧、自动出钢、跟踪式轧制到定倍尺自动优化、在线端部倒棱、自动打捆的全过程智能化管控,轧制过程无人工干预。同时,脱硫脱硝工艺、陶瓷膜过滤器、除尘装置等环保设施的配套使用,实现了蒸汽、废水、烟尘零排放。

该产线轧制精度高,可大幅减少用户再加工量和加工成本。引进的国际领先水平的探伤设备,可探测钢材近表面缺陷和内部裂纹,应用于优特钢棒材成品检测、质量认证,可满足高端用户需求。采用德国KOCKS控轧控冷工艺,实现了全规格控制轧制和控制冷却,产品物理性能、金相组织更加优异,可开发生产晶粒直径仅有1微米的“超级钢”,为生产高端精品钢奠定了坚实基础。

总结

总之,将控制轧制和控制冷却这两种工艺应用在棒材轧制的生产过程中,不仅可以让棒材中所含有的合金元素来发挥自身的作用,还可以让一些含有其他碳化物的普通钢材具有更好的使用效能。为了进一步推动这一工艺的进步和应用,就必须要在轧制的过程中不断对工艺流程进行优化,要提高竞争能力和产品的最终质量,同时也要在这一过程中对成本进行控制,从而不断推动我国钢材行业的健康发展。