本發(fā)明屬于軋鋼生產(chǎn)控制軋制及控制冷卻技術(shù)，提供一種優(yōu)特鋼棒材控軋控冷方法。

背景技術(shù)：

控軋控冷技術(shù)具有提高棒材產(chǎn)品機械性能、降低生產(chǎn)成本、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，有著廣闊的應(yīng)用前景。螺紋鋼生產(chǎn)中，控軋控冷可以提高產(chǎn)品機械性能，降低合金元素含量，節(jié)約生產(chǎn)成本。普碳鋼和低合金鋼生產(chǎn)中，控軋控冷可以獲得超細(xì)晶粒，機械性能大幅度提高。優(yōu)特鋼生產(chǎn)中，控軋控冷可以控制組織類型、細(xì)化晶粒、控制帶狀組織、減少氧化等，并部分取代熱處理工序，滿足產(chǎn)品性能要求。

傳統(tǒng)棒材軋后快冷實現(xiàn)余熱處理工藝，即將終軋溫度為900～1100℃的鋼筋經(jīng)過水冷器冷卻直接進(jìn)行表層淬火，使其表面溫度快速降至200～300℃，然后在空氣中由軋件心部傳出余熱，使鋼的溫度達(dá)到550～650℃的自回火溫度，以達(dá)到提高鋼材強度、塑性，改善韌性的目的，使鋼材得到良好的綜合性能。

傳統(tǒng)棒材控制冷卻主要應(yīng)用在螺紋鋼生產(chǎn)中，冷卻器一般較長，單組接近2000m或更長，且通常采用連續(xù)布置形式，冷后溫度回復(fù)時間短，棒材表面容易激冷，出現(xiàn)馬氏體層，馬氏體屬性硬脆、強度提高但韌性下降。對于優(yōu)特鋼圓鋼生產(chǎn)，需避免表層淬火馬氏體組織出現(xiàn)，并減少棒材表層及心部溫差。因此，采用控制冷卻強度和間斷冷卻、溫度回復(fù)(冷卻-回復(fù)-再冷卻-再回復(fù))方式，對于優(yōu)特鋼圓鋼的生產(chǎn)較為有效。

發(fā)明專利《棒材控軋控冷系統(tǒng)》(申請?zhí)?專利號：201310520476.3)中提到共設(shè)置三個冷卻段，中軋機組出口處的第一冷卻段，精軋機組與三號飛剪之間的第二冷卻段，三號飛剪與冷床之間的第三冷卻段。此棒材控軋控冷系統(tǒng)屬于傳統(tǒng)棒材控軋控冷工藝布置，不能滿足優(yōu)特鋼棒材生產(chǎn)需求。

當(dāng)前我國特鋼企業(yè)正處于“普鋼向優(yōu)鋼”及“優(yōu)鋼向特鋼”轉(zhuǎn)型。優(yōu)特鋼的應(yīng)用市場巨大，一系列優(yōu)特鋼如高等級軸承鋼、非調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼等急需等待開發(fā)，控軋控冷技術(shù)為其瓶頸。國內(nèi)特鋼企業(yè)基本采用傳統(tǒng)棒材穿水冷方式進(jìn)行生產(chǎn)，問題較多，因此，急需發(fā)明一種適應(yīng)于優(yōu)特鋼棒材生產(chǎn)的控軋控冷方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的提供一種優(yōu)特鋼棒材控軋控冷方法，采用此方法，在滿足棒材機械性能基礎(chǔ)上，解決了傳統(tǒng)控軋控冷工藝中表層出現(xiàn)較深淬火層的難題，有效避免了表層淬火馬氏體組織出現(xiàn)，實現(xiàn)組織類型控制，同時保證了表層及心部溫度較好的均勻性，表層及心部溫差≤50℃，此方法應(yīng)用于軸承鋼、非調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼等優(yōu)特鋼產(chǎn)品開發(fā)及生產(chǎn)應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種優(yōu)特鋼棒材控軋控冷方法，采用“短冷卻-ⅰ段短溫度回復(fù)-短冷卻-ⅱ段長溫度回復(fù)-短冷卻”間斷冷卻、溫度回復(fù)循環(huán)控制工藝，其主要步驟如下：

步驟1：成品規(guī)格為φ12-70mm的棒材經(jīng)中軋機組軋完后由傳輸輥道輸送進(jìn)入ⅰ段控制冷卻區(qū)，將990～1060℃的棒材冷卻到860～950℃；

步驟2：棒材經(jīng)2#飛剪剪切并進(jìn)入精軋機組進(jìn)行軋制；

步驟3：棒材經(jīng)精軋機組軋完后由傳輸輥道輸送進(jìn)入ⅱ段控制冷卻區(qū)，將900～1000℃的棒材冷卻到750～820℃；

步驟4：棒材經(jīng)3#飛剪剪切并進(jìn)入減定徑機組進(jìn)行軋制；

步驟5：棒材經(jīng)減定徑機組軋完后由傳輸輥道輸送進(jìn)入ⅲ段控制冷卻區(qū)，將750～850℃的棒材冷卻到600～680℃；

步驟6：棒材經(jīng)4#飛剪剪切后由傳輸輥道輸送進(jìn)入冷床進(jìn)行空冷。

所述的優(yōu)特鋼棒材控軋控冷方法采用間斷短冷卻方式，步驟1中ⅰ段控制冷卻區(qū)、步驟3中ⅱ段控制冷卻區(qū)、步驟5中ⅲ段控制區(qū)冷卻均采用短冷卻方式，冷卻器長度為500-1000mm，以保證優(yōu)特鋼冷卻強度在合理區(qū)間并避免表層淬火馬氏體組織出現(xiàn)。

所述的優(yōu)特鋼棒材控軋控冷方法采用兩段空冷回復(fù)方式，即ⅰ段短溫度回復(fù)長度1000-1800mm，ⅱ段長溫度回復(fù)長度2400-3600mm，以保證優(yōu)特鋼冷卻強度在合理區(qū)間并避免表層淬火馬氏體組織出現(xiàn)。

所述的優(yōu)特鋼棒材控軋控冷方法中冷卻水采用壓力為0.5～1.5mpa的中壓水，保證優(yōu)特鋼冷卻強度在合理區(qū)間。

通常優(yōu)特鋼棒材生產(chǎn)線均由粗軋機組、1#飛剪、中軋機組、2#飛剪、精軋機組、3#飛剪、減定徑機組、4#飛剪及冷床等組成。其中中軋機組與2#飛剪間，間斷布置多個冷卻器，冷卻器間保證足夠的回復(fù)距離，并保證最后一組冷卻器與精軋機組間的溫度回復(fù)距離。精軋機組與3#飛剪間，間斷布置多個冷卻器，冷卻器間保證足夠的回復(fù)距離，并保證最后一組冷卻器與減定徑機組間的溫度回復(fù)距離。減定徑機組與4#飛剪間，間斷布置多個冷卻器，冷卻器間保證足夠的回復(fù)距離，并保證最后一組冷卻器至冷床的距離。

針對本發(fā)明的優(yōu)特鋼棒材控軋控冷工藝主要優(yōu)點如下：

(1)冷卻器按照間斷短冷卻要求設(shè)計，單個設(shè)計長度短，采用多個冷卻器間隔布置，將冷卻強度控制在合理區(qū)間，避免了表面淬火層；

(2)冷卻器之間距離按照溫度回復(fù)要求進(jìn)行布置，采用短溫度回復(fù)和長溫度回復(fù)相結(jié)合的方式，有效保證了表面回復(fù)溫度避免了表面淬火層；

(3)所需冷卻水能適應(yīng)較寬的壓力范圍即0.5～1.5mp，應(yīng)用靈活；

(4)保證優(yōu)特鋼棒材表層溫度，表層不出現(xiàn)淬火馬氏體組織；

(5)保證了優(yōu)特鋼棒材表層及心部溫度均勻性，表層及心部溫差≤50℃。

基于前述方法，本發(fā)明采用間斷短冷卻方式，冷卻器長度為500-1000mm，如中軋機組后ⅰ段控制冷卻區(qū)布置多個冷卻器，精軋機組后ⅱ段控制冷卻區(qū)布置多個冷卻器，減定徑機組后ⅲ段控制冷卻區(qū)布置多個冷卻器，冷卻器長度均一致，通過采用多個冷卻器及間斷短冷卻方式，以保證優(yōu)特鋼冷卻強度在合理區(qū)間并避免表層淬火馬氏體組織出現(xiàn)。

基于前述方法，本發(fā)明采用兩段空冷回復(fù)方式，即ⅰ段短溫度回復(fù)長度1000-1800mm，ⅱ段長溫度回復(fù)長度2400-3600mm。冷卻器之間間距布置按照長短回復(fù)長度交叉方式，如1#冷卻器后間隔1000-1800mm內(nèi)布置2#冷卻器，2#冷卻器后間隔2400-3600mm內(nèi)布置3#冷卻器，3#冷卻器后間隔1000-1800mm內(nèi)布置4#冷卻器，本段控制冷卻區(qū)冷卻結(jié)束，并通過足夠的回復(fù)距離輸送至下一工序，以保證優(yōu)特鋼冷卻強度在合理區(qū)間并避免表層淬火馬氏體組織出現(xiàn)。

基于前述方法，本發(fā)明采用壓力為0.5～1.5mpa的中壓水，裝置適應(yīng)壓力范圍較廣，當(dāng)供水壓力較大時可以通過調(diào)節(jié)減少流量保證冷卻強度，當(dāng)供水壓力較小時可以通過調(diào)節(jié)增加流量保證冷卻強度，以保證優(yōu)特鋼冷卻強度在合理區(qū)間。

本發(fā)明適用范圍廣，能適用于成品規(guī)格為φ12-70mm優(yōu)特鋼圓鋼如軸承鋼、非調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼及工程機械用鋼等產(chǎn)品開發(fā)及生產(chǎn)應(yīng)用。目前國內(nèi)優(yōu)特鋼生產(chǎn)線大部分都配置減定徑機，在現(xiàn)有生產(chǎn)線上很容易進(jìn)行本發(fā)明控軋控冷裝置改造，對于出現(xiàn)受現(xiàn)有工藝布置限制如減定徑機與冷床間距離較短無法布置ⅲ段冷卻區(qū)情況，可進(jìn)行冷床位置后延等相應(yīng)局部改造滿足本發(fā)明的工藝條件，對于沒有減定徑機的優(yōu)特鋼生產(chǎn)線可以考慮減定徑機和本發(fā)明控軋控冷裝置一同改造。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明一種優(yōu)特鋼棒材控軋控冷系統(tǒng)的示意圖，

1-中軋機組、2-ⅰ段控制冷卻區(qū)、3-2#飛剪、4-精軋機組、5-ⅱ段控制冷卻區(qū)、6-3#飛剪、7-減定徑機、8-ⅲ段控制冷卻區(qū)、9-4#飛剪、10-冷床；

附圖2為本發(fā)明ⅰ段控制冷卻區(qū)冷卻器布置示意圖，

11-1#冷卻器、12-l冷卻器長度、13-lⅰ段短溫度回復(fù)長度、14-2#冷卻器、15-l’ⅱ段長溫度回復(fù)長度、16-3#冷卻器、17-4#冷卻器；

附圖3為本發(fā)明ⅱ段控制冷卻區(qū)冷卻器布置示意圖。

18-5#冷卻器、19-6#冷卻器、20-7#冷卻器、21-8#冷卻器、22-9#冷卻器、23-10#冷卻器；

附圖4為本發(fā)明ⅲ段控制冷卻區(qū)冷卻器布置示意圖，

24-11#冷卻器、25-12#冷卻器、26-13#冷卻器、27-14#冷卻器、28-15#冷卻器、29-16#冷卻器、30-17#冷卻器、31-18#冷卻器、32-19#冷卻器、33-20#冷卻器。

具體實施方式

實施例一：以生產(chǎn)成品φ20mm的gcr15軸承鋼圓棒為例，采用附圖1-4布置的優(yōu)特鋼棒材控軋控冷工藝的應(yīng)用技術(shù)為例來進(jìn)一步描述其工藝方法，其中冷卻水壓力為1.0mpa，水溫為30℃，附圖2中l(wèi)冷卻器長度(12)范圍為500-1000mm，附圖2中l(wèi)ⅰ段短溫度回復(fù)長度(13)范圍為1000-1800mm，附圖2中l(wèi)’ⅱ段長溫度回復(fù)長度(15)范圍為2400-3600mm。附圖1中軋機組(1)軋完圓鋼規(guī)格為φ45mm，溫度在1048℃，輥道速度為2.9m/s，由輥道將圓鋼送入附圖1中ⅰ段控制冷卻區(qū)(2)進(jìn)行冷卻，開啟附圖2中1#冷卻器(11)、2#冷卻器(14)、4#冷卻器(17)，冷卻完后溫度為932℃。經(jīng)附圖1中2#飛剪(3)剪切送入附圖1中精軋機組(4)進(jìn)行軋制，軋完圓鋼規(guī)格為φ28mm，溫度在990℃，輥道速度為7.5m/s，由輥道將圓鋼送入附圖1ⅱ段控制冷卻區(qū)(5)進(jìn)行冷卻，開啟附圖3中5#冷卻器(18)、6#冷卻器(19)、7#冷卻器(20)、8#冷卻器(21)、10#冷卻器(23)，冷卻完后溫度為783℃。經(jīng)附圖1中3#飛剪(6)剪切送入附圖1中減定徑機(7)進(jìn)行軋制，軋完圓鋼規(guī)格為φ20mm，溫度在800℃，輥道速度為14.4m/s，由輥道將圓鋼送入附圖1中ⅲ段控制冷卻區(qū)(8)進(jìn)行冷卻，開啟附圖4中11#冷卻器(24)、12#冷卻器(25)、13#冷卻器(26)、14#冷卻器(27)、15#冷卻器(28)、16#冷卻器(29)、17#冷卻器(30)、18#冷卻器(31)、20#冷卻器(33)，冷卻完后溫度為635℃，經(jīng)附圖1中4#飛剪(9)剪切送入附圖1中冷床(10)進(jìn)行冷卻。采用此方法生產(chǎn)的軸承鋼，組織達(dá)到預(yù)期設(shè)計組織，表層未出現(xiàn)淬火層，圓鋼心部與表面溫度溫差較小，各項性能指標(biāo)均達(dá)到技術(shù)要求。

實施例二：以生產(chǎn)成品φ30mm的60si2mna彈簧鋼圓棒為例，采用附圖1-4布置的優(yōu)特鋼棒材控軋控冷工藝的應(yīng)用技術(shù)為例來進(jìn)一步描述其工藝方法，其中冷卻水壓力為1.0mpa，水溫為30℃，附圖2中l(wèi)冷卻器長度(12)范圍為500-1000mm，附圖2中l(wèi)ⅰ段短溫度回復(fù)長度(13)范圍為1000-1800mm，附圖2中l(wèi)’ⅱ段長溫度回復(fù)長度(15)范圍為2400-3600mm。附圖1中軋機組(1)軋完圓鋼規(guī)格為φ45mm，溫度在1042℃，輥道速度為3.0m/s，由輥道將圓鋼送入附圖1中ⅰ段控制冷卻區(qū)(2)進(jìn)行冷卻，開啟附圖2中1#冷卻器(11)、2#冷卻器(14)、3#冷卻器(16)，冷卻完后溫度為944℃。經(jīng)附圖1中2#飛剪(3)剪切送入附圖1中精軋機組(4)進(jìn)行軋制，軋完圓鋼規(guī)格為φ35.5mm，溫度在985℃，輥道速度為4.85m/s，由輥道將圓鋼送入附圖1ⅱ段控制冷卻區(qū)(5)進(jìn)行冷卻，開啟附圖3中5#冷卻器(18)、6#冷卻器(19)、7#冷卻器(20)、8#冷卻器(21)、9#冷卻器(22)，冷卻完后溫度為771℃。經(jīng)附圖1中3#飛剪(6)剪切送入附圖1中減定徑機(7)進(jìn)行軋制，軋完圓鋼規(guī)格為φ30mm，溫度在810℃，輥道速度為6.6m/s，由輥道將圓鋼送入附圖1中ⅲ段控制冷卻區(qū)(8)進(jìn)行冷卻，開啟附圖4中11#冷卻器(24)、12#冷卻器(25)、13#冷卻器(26)、14#冷卻器(27)、15#冷卻器(28)、17#冷卻器(30)、19#冷卻器(32)，冷卻完后溫度為645℃，經(jīng)附圖1中4#飛剪(9)剪切送入附圖1中冷床(10)進(jìn)行冷卻。采用此方法生產(chǎn)的軸承鋼，組織達(dá)到預(yù)期設(shè)計組織，表層未出現(xiàn)淬火層，圓鋼心部與表面溫度溫差較小，各項性能指標(biāo)均達(dá)到技術(shù)要求。