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钢材穿水冷却知识

成品轧件从精轧机轧出后立即穿过水冷装置进行强行冷却的型钢控制冷却。经过控制轧制的钢材轧后的控制冷却一般分为一次冷却、二次冷却及最后空冷3个阶段。

一次冷却基本上都是采用穿水冷却。第一阶段强烈冷却的目的通常是:控制变形奥氏体的组织状态,阻止晶粒长大或碳化物过早析出形成网状碳化物,固定由于变形引起的位错,增加相变的过冷度,为变形奥氏体向铁素体或渗碳体和珠光体的转变做组织上的准备,因为相变前的组织状态直接影响相变机制、相变产物形态、晶粒粗细和钢材性能。

经验表明,一次开始快冷的温度越接近终轧温度,细化变形奥氏体的效果就越好。穿水冷却用的水冷装置有单层套管冷却器(图1)、双层套管冷却器(图2)、喷射式冷却器(图3)、旋流式湍流管冷却器(图4)、箱式冷却器(图5)、层流冷却器(图6)及定向环形喷射式冷却器(图7)等多种。

旋流式湍流管冷却器的冷却能力强,应用最广。开冷温度、终冷温度和冷却速度是穿水冷却中的几个主要工艺参数。如对棒材、钢筋进行在线轧后余热处理,自回火温度(即返温温度)又是所有工艺参数中最基本的工艺参数(见钢筋控制冷却)。如对线材进行轧后穿水冷却,选择适当的冷却速度对得到希望的组织则很重要,而且要注意穿水冷却后线材表面温度不得低于500℃,以免产生马氏体。

穿水冷却生产工艺控制实例

水温对冷却效果有很大影响,它直接影了冷却速度。若水温过高,冷却速度不够,产生不了足够的过冷度,使得表面回火马氏体的深度不够,钢筋的抗拉强度将达不到要求。水温应当控制在30℃以下。为此,增设了一个冷却水池,蓄水能力1000m

3

,冷却能力1200m

3

/h。水压对冷却效果的影响也非常明显。必须要有足够的水压,才能把冷却过程中附着在钢筋表面的氧化膜击破。

另外,水压足够高才能消除重力的影响,使钢筋浮在紊流管的中心,达到均匀冷却的目的。实践表明,水压应控制在0.7MPa以上。穿水冷却通常有两种形式:套管式和紊流管式。日照厂采用紊流管结构。套管式冷却均匀,但冷却强度不大,对水的压力流量和冷却线长度要求高。紊流管式冷却强度大,但内腔设计难以掌握,否则容易产生不均匀冷却,波浪弯曲难以控制,而且钢筋在紊流管内的阻力大,严重的时候会直接在紊流管内堆钢。水冷线离成品机架越短越好。出了成品机架马上穿水,可以减少奥氏体再结晶程度,保存轧制变形的效果,综合的力学性能较好。以上原理在实际应用中,可以采取变通。对日标SD390螺纹,标准规定屈服上限不能超过510MPa。

微合金化需要加钒氮合金或铌铁,将会大幅度增加成本,以目前的市场价格,吨材增加成本70~100元。采用轧后余热淬火处理工艺,适当控制C当量,完全能保证钢筋的综合性能。