轧后穿水冷却对热轧钢材组织性能的影响

董3333

材料经不同的热处理工艺处理后，其内部组织组成相的比例、形态以及分布状况均会发生改变。热轧后的钢材，在各阶段采用不同的冷却制度对其组织和性能，截面形状正确与否都有直接影响，钢材的各部位冷却不均匀将引起不同的组织变化，相变时间与轧后冷却方式不同，所得组织及粗细程度也不同，通过化学成分的适当调整，控温轧制及轧后控制冷却或形变热处理工艺可以控制钢材的组织状态与性能，而目前生产使用的多数钢材的组织控制很难达到理想目标，其使用性能和技术指标均有待进一步提高。轧后对热轧钢材进行穿水冷却可使钢材上冷床温度降低200～400℃，在解决冷床能力不足的问题时，同时可使产品质量提高。本文根据某科技股份有限公司棒材车间生产的热轧棒材情况，在相同的变形量、变形温度以及微量合金元素条件下，研究轧后穿水冷却对热轧钢材组织性能的影响，并与轧后空冷状态下的钢材组织性能进行比较，旨在找出穿水冷却对钢材性能的影响规律，为制定出能使该工艺在提高钢材综合性能方面发挥作用提供科学依据及降低企业生产成本提供参考。

本次生产所用的材料为低碳微Nb钢，钢中各元素的质量分数为（质量分数，%）：0.20～0.24C，1.05～1.15Mn，0.20～0.30Si，≤0.03P，≤0.03S，0.005～0.01Nb。生产中所用原料尺寸为160mm×160mm×9550mm，开轧温度约1050℃，经初、中、精轧后轧成Φ22mm的热轧钢材，然后进行三段穿水冷却，第一段水压为1.6MPa，第二段为1.2MPa，第三段为0.8MPa，成品轧制速度约为9.5m/s，经三段穿水冷却后钢材上冷床温度约为600℃，轧后空冷下的钢材制备工艺参数跟穿水冷却下的热轧钢材制备工艺参数相同。

轧后空冷状态下的钢材边部组织为铁素体+珠光体，晶粒度等级约为12.0级，心部组织也为铁素体+珠光体，其晶粒度等级约为7.0级。轧后穿水冷却下的钢材边部组织为回火索氏体，晶粒度等级约为9.5级，心部组织为铁素体+珠光体，晶粒度等级约为8.5级，其淬透层深度为1.60mm。轧后穿水冷却的热轧钢材伸长率为22.68%，与空冷状态下的24.30%基本相同，但其屈服强度平均值由空冷状态下的358.03MPa增加到498.37MPa，提高了39.20%，抗拉强度平均值由空冷状态下的508.33MPa增加到626.44MPa，提高了23.23%，可见轧后穿水冷却在提高钢材综合性能方面效果很明显，该技术具有广阔的应用前景。