轧后穿水冷却工艺对棒材组织性能的影响

经反复论证 , 决 定采用“轻穿水 、低过冷 、细晶 化”的冷却方式 , 在精轧机与 2 号飞剪之间增设双线 轧后高效穿水冷却系统 , 冷却水温控制在 45 ～ 50 ℃ 之间 , 只需对系统适当补水 , 水耗小 , 可降低运行成 本 。该系统主要由在线冷却和供水设备两大部分构 成 。在线冷却设备总长 8m , 入口侧距成品轧机 4m 。 包括两组长 3200mm 的穿水冷却器 , 设计成两个带 盖箱体 , 可在线整体快速更换 。 每组冷却器内设置 多个双线环形水冷喷嘴 、导管 、水封 、调整器和固定 架 ;供水设备主要由水箱 、变压水泵 、过滤器 、调节器 以及新水补给 、供水管 、 回水管 、 溢流排渣沉井等 组成 。
冷床 剪切机
数量 1座
1台
6台
4台
2台
1座 1台
设备型号 、技术参数
端进侧出多段扼流连续推钢式加 热炉 , 有效 面积 26 .47m ×4 .5m
530mm ×1500mm , N =1250 , n =735 480mm ×700mm , N =500 , n =0 ～ 400/ 900
5 预期效果
本工程目前还未投产使用 , 投产后水处理的预 期效果是 :出 水悬浮 物小于 20mg/ L ;出水油 小于 5mg/ L 。 该水处理系统完全能满足工艺设备的使用 要求 。
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2003 年 6 月 山 东 冶 金 第 25 卷
能力 , 可生产 14 ～ 32mm 的中低合金钢 、碳素结构 钢 、建筑用钢等圆钢和热轧带肋钢筋 。 主体工艺线 由三辊开坯轧机 、粗连轧机组 、横轧机组组成 , 原料 为断面 120mm ×120mm 的连铸方坯 。 改造后的工 艺布置和主要工艺设备参数如图 1 、表 1 所示 。
项目总投资 78 .0 万元 , 2000 年 7 月经过两 周调试 后 , 投入正常运行 , 各项指标都达到设计要求 。系统
投用后大大降低了钢材上冷床温度及因控温对机时
产量的影响 , 彻底解决了 400M Pa 级热轧带肋钢筋 性能偏低的问题 , Ⅱ级热轧带肋钢筋基本杜绝了性 能不合的质量异议 , 钢材的性能合格率由 97 .5 %提 高到 99 .6 %。
第 25 卷 增刊 2003 年 6 月
山 东 冶 金 Shandong Met allurgy
V ol.25 , S upplement June 2003
轧后穿水冷却工艺对棒材组织性能的影响
刘 慧 , 齐志新 , 温华娴
(济南钢铁集团总公司 , 山东 济南 250101)
摘 要 :针对轧机产量提高后冷床冷却能力不足的问题 , 研制开发了 棒材轧后穿水冷 却技术 。 通过对小 规格 20M nSiV 热 轧带肋钢筋进行轧后穿水冷却 , 钢材上冷床温度降低了 90 ～ 110 ℃, 提高了产品质量 , 改善了各项力学性能 , 抗拉强度平均提 高了 35 ～ 40M Pa , 钢材性能合格率由 97 .5 %提高到了 99 .6 %, 解决了冷床冷却能力不足 、制约生产的瓶颈问题 。 关键词 :20M nSi V ;棒材轧制 ;穿水冷却 ;上冷床温度 中图分类号 :TG 335.6+2 文献标识码 :B
1 前 言
2000 年济南钢铁集团总公司第一小型 轧钢厂 (简称济钢第一小型轧钢厂)成功实现了横列式轧机 双线切分轧制 , 使产量大幅度提高 , 具备了年产 70 万 t 的生产能力 。 而现有冷床的能力和型式仍为原 设计年产 15 万 t 的水平 , 台面由斜辊与部分齿条构 成 , 尺寸为 12m ×60m 。由于冷床冷却能力的不足 , 使 12mm 以上规格的钢材出现数量较大的性能改
果 , 单线或双线冷却可随时切换 。 通过对多个轧制规格的终轧温度 、上冷床温度
等数据进行现场实测和统计 , 根据不同规格产品对 水冷系统降温的要求及各钢种的 CC T 曲线 , 设定了 适应不同钢种和规格产品的穿水冷却调节曲线 。 3.3 应用效果
济钢 第一小 型轧 钢厂“ 双 线轧 后高 效冷却 系统”
Effect of Through Water Cooling Process on Structure and Mechanical Properties of Bar
LIU Hui , Q I Zhi-xin , WEN Hua-xian
(Jinan Iron and St eel G roup , Jinan 250101 , C hi na)
注 :N :电机功率 , kW ;n :电机转速 , r/ min 。
3 系统原理 、实施方案及效果
20 世纪 80 年代初期棒材轧后穿水冷却技术已 开始在我国应用 , 其机理是利用钢筋的轧后余热进 行淬火回火式热处理 , 即对奥氏体状态下热轧钢筋 进行轧后快速冷却 , 使钢筋表面淬火形成马氏体 , 随 后靠其芯部释放出的余热进行自回火 , 使马氏体转 变为晶粒细小均匀 的索氏体 , 提高强度与塑 性[ 1] 。 应用此技术 , 可使 Ⅱ级钢筋基本达到 Ⅲ级钢筋的强 度要求 , 但焊接性能不够稳定 。因此在开发“双线轧
在自动状态下由上位机通过通讯线经 P LC 控 制过滤器系统运行和反洗 。值班人员可通过监控站 计算机的鼠标点击显示屏上的工艺流程图上的各个
判和降级处理 , 造成很大的经济损失 。同时 , 也制约 了轧机能力的发挥及 Ⅲ级以上热轧带 肋钢筋的开 发 。针对这一问题 , 研制开发了“双线轧后高效冷却 系统” 。 以“轻穿水 、低过冷 、细晶化”为技术思想 , 以 降低钢材上冷床温度 , 改善和提高钢材的微观组织 和力学性能为目的 , 解决了限制生产发展的瓶颈问 题 , 实现了在线水冷技术上的突破 。
图 1 改造后工艺布置 1 加热炉 2 1 #轧机 3 2 ～ 7 #轧机 4 圆盘剪 5 8 #、9 #轧机
6 10 #、11 #轧机 7 穿水冷水箱 8 倍尺飞剪 表 1 主要设备参数表
名 称 加热炉 三辊开坯 轧机 1 # 粗轧机组 2～ 7#
中轧机组 8 ～ 11 #
精轧机组 12 ～ 13 #
系统主要技术参数 : 冷却水压力 :1 .0M Pa , 压缩空气压力 :0 .4 ～ 0 .6 M Pa ; 最大降温能力 :表面温降不低于 200 ℃, 平均温
刘 慧等 轧后穿水冷却工艺对棒材组织性能的影响 2003 年增刊
降大于 120 ℃; 冷却器组成 :3 个水喷嘴 , 1 个气喷嘴 ; 冷却器长度 :3200mm ; 冷却器直径 :20 ～ 40mm ; 冷却能力控制方式 :由流量调节阀控制冷却效
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后高效冷却系统”时确定了以解决冷床能力为前提 , 并重细化和均匀微观组织 , 改善钢材性能的设计思 想 , 保证系统的实用性 。 3.1 双线穿水高效化冷却系统原理
细化铁素体晶粒可在提高强度的同时 , 不破坏 材料的韧性 。获得细小铁素体晶粒的途径除进行奥 氏体未再结晶控制轧制外 , 在轧后采用加速冷却 , 抑 制晶粒长大也是一种非常有效的方法 。
4 0 ～ 400/ 900
340mm ×600mm , N =500 , n =0 ～ 400/ 900
340mm ×600mm , N =660 , n =0 ～ 400/ 900
2 × 340mm ×600mm , N =907 , n =0 ～ 400/ 900
收稿日期 :2003-05-29 作者简介 :刘慧(1971-), 女 , 山东济 南人 , 2000 年毕 业于北京 科技大 学轧钢专业 , 工程硕士 , 轧钢工程师 。 现读东北大学轧钢专业博士研 究生 。
置了对六组气动阀的开 、关的按钮 , 设置了对参与反 冲洗过程的风机 、水泵控制按钮 , 同时设立了对该过 滤器进行手动/ 自动的选择按钮 。另设了强制冲洗 按钮 , 当允许冲洗指示灯亮时 , 操作人员按此按钮 , PLC 就能对过滤器进行自动反冲洗过程 。
2 工艺简介
济钢 第 一 小 型 轧 钢 厂 1959 年 引 进 前 捷 克 250mm 小型半连轧合金棒线材生产线 , 1983 年建 成投产 。 几经改造后 , 现已具备年产 70 万 t 的生产
执行机构图 , 进行启动 、运行 、停止等操作 。 还可以 对工艺流程图上的参数设定图进行调整设定 。
Abstract:Point ing t o t he problem of w eak cooling ability of cooling t able the passing through w ater cooli ng technique of rolled bar is developed .Taking up passing through w at er cooling t echnique to 20M nS iV hot rolled ribbed bar t he temperat ure of st eel bar is decreased by 90 ～ 110 ℃ bef ore i t is come up t o cooling table.U sing t his technique can increase the quality of products , improve mechanical propert ies , i ncrease averagely t he resist ing intension by 35 ～ 40M Pa, increase qualified rat io of steel bar from 97 .5 % to 99 .6 %. Key words :20M nS iV ;bar rolling ;throug w at er cooling ;t emperature on cooling table
对 20MnSiV 热轧带肋钢筋(化学成分见表 2) 冷却效果进行现场实测 。 以 16mm 热轧带肋钢筋 为例 , 常规轧制时 , 终轧速度为 10 .5 ～ 11 .0m/ s , 上 冷床温度为 1020 ～ 1050 ℃;穿水系统投用后 , 终轧 速度提升到 11 .5 ～ 12 .0m/s , 而上冷床温度 为 880 ～ 900 ℃, 降低了 95 ～ 110 ℃, 钢材下冷床温度降至 260 ℃以下 , 使班产平均提高 3 %～ 5 %。