82A钢高速线材控制冷却工艺

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帘线钢生产的目的是获得拉拔性能良好的索氏体组织，理论上应使相变在630℃左右发生，而实际生产中不可能是完全的等温转变，最终产品中除了索氏体，还可能有少量铁素体和片状珠光体。本文采用热模拟实验的数据，对82A钢的动态连续冷却转变曲线(CCT曲线)进行了研究，讨论了吐丝温度和风冷线冷却制度对组织性能的影响，并结合高速线材控制冷却过程中的两个基本模型，即斯太尔摩风冷线上奥氏体向珠光体转变模型及最终显微组织与力学性能的关系模型，分析了82A钢的控制冷却过程与最终的显微组织和力学性能的关系，以便对冷却制度进行优化，降低组织性能改判率。

1 CCT曲线的绘制
　　试样钢种为WLX82A，轧制前坯料尺寸为200mm×200mm×6000mm，成品断面尺寸为.5mm。于粗轧机出口摆剪处剪下一段粗轧坯试样，加工为中8mm×15mm的圆柱体。
将试样加热至1100℃，保温5min后冷却至1050CC，以50／s应变速率、60％相对变形程度进行压缩变形。根据现场的生产工艺，设定了3个起始冷却温度880、910、940℃，变形后的试样分别从880、910、940℃开始以0.8、3、6、10、20、30、40℃／s7种不同的冷却速度进行冷却至200℃，测得温度.膨胀量时间曲线，用热膨胀法确定相变温度和时间，利用Origin软件绘制动态CCT曲线。同时以3个试样分别从880、910、940℃淬火，测量此温度下奥氏体晶粒尺寸。
2 结果分析
82A钢热模拟实验中的起始冷却温度，对应现场线材进入斯太尔摩风冷线的吐丝温度。在同一冷却速度下，随着起始冷却温度的升高，转变终了温度有不同程度的升高。起始冷却温度越高，线材的连续转变过程中在高温阶段停留的时间越长，具有的能量越高，在晶界上越容易形核长大，并且此时过冷度也较大，转变较快。
　　利用LeicaDM6000金相显微镜和SEMQuant400扫描电镜对热模拟试样进行定量金相分析，得到试样奥氏体化晶粒尺寸和珠光体片问距。降低吐丝温度，一方面影响变形后奥氏体晶粒长大倾向，使相变前奥氏体晶粒越小，晶界面积增大，组织中铁素体比例增加，利于形成较细晶粒组织;另一方面，珠光体量减少，珠光体片层问距变大，抗拉强度和屈服强度降低。
　　从实际生产情况以及用户对线材强度性能的要求考虑，吐丝温度可以设定在较高温度区问内(910～930℃)，从而获得较高的抗拉强度。但吐丝温度也不能太高，NTM(无扭精轧机组)出口温度和吐丝温度之间应当有一定的温降，否则由于线材长时间处于高温区，奥氏体晶粒长大，最终相变后珠光体量增多，使得去除氧化铁皮困难。另外，吐丝温度的波动应严格控制在±10℃范围内以改善通条性能。
　　冷却速度的加快将使相变开始温度移向较低温，随冷却速度的提高过冷度增大，促进了铁素体的进一步形核，提高了形核率，同时温度较低又限制了晶界的运动能力，延迟铁素体晶粒向未相变奥氏体基体中的生长，降低长大速率，造成铁素体晶粒的细化。加快冷却还可阻止转变前已经细化的奥氏体晶粒长大，同样有利于细化铁素体晶粒。同时也细化了珠光体，减少了珠光体的量，可减轻或消除珠光体带状组织，特别是减小珠光体的片问距和渗碳体层的厚度，使得组织更加细小均匀。
　　要想将冷却速度控制在9～12℃／s，经计算应在2风机段开始相变，在4风机段之前完成相变。1、2风机应全开，3风机开85％左右或全开(取决于轧件温升情况)，目的是使线材在相变过程中温度尽可能稳定在630℃左右，即近似等温转变，同时相变在很短的时间内完成，以获得片间距极小且均匀的组织，保证在获得高强度的基础上，具有良好的韧性。相变完成之后，一方面要使线材不断降温，另一方面如果降温速度太快，势必造成应力增大，影响线材力学性能，所以4～10风机可适当减低开启度。由于斯太尔摩风冷线冷却能力(主要由风机的开启度来控制)受环境尤其是气候的影响较大，使得风机的开启与冷却速度之间没有线性关系，在正常生产中应随时进行测温以控制冷却速度。
3 总结
(1)  82A高速线材理想的吐丝温度为910～930℃(-4-10℃)，随气候的变化适度调整。
(2)  相变过程中冷却速度理想范围为9～12℃／s。风机的开启度对相变过程影响很大，应根据实际冷却速度动态调整冷却程序，使线材相变过程中温度保持稳定，即近似等温转变。