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20MnSiV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35～40MPa，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：20MnSiV；棒材轧制；穿水冷却；上冷床温度中图分类号：TG335.6+2文献标识码：BEffectofThroughWaterCoolingProcessonStructureandMechanicalPropertiesofBarLIUHui,QIZhi-xin,WENHua-xian(JinanIronandSteelGroup,Jinan250101,China)Abstract：Pointingtotheproblemofweakcoolingabilityofcoolingtablethepassingthroughwatercoolingtechniqueofrolledbarisdeveloped.Takinguppassingthroughwatercoolingtechniqueto20MnSiVhotrolledribbedbarthetemperatureofsteelbarisdecreasedby90～110beforeitis℃comeuptocoolingtable.Usingthistechniquecanincreasethequalityofproducts,improvemechanicalproperties,increaseaveragelytheresistingintensionby35～40MPa,increasequalifiedratioofsteelbarfrom97.5%to99.6%.Keywords：20MnSiV；barrolling；througwatercooling；temperatureoncoolingtable1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）成功实现了橫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φ12mm以上规格的钢材出现数量较大的性能改判和降级处理，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。2工艺简介济钢第一小型轧钢厂1959年引进前捷克φ250mm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的生产能力，可生产φ14～32mm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、橫轧机组组成，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。图1改造后工艺布置1加热炉21#轧机32～7#轧机4圆盘剪58#、9#轧机610#、11#轧机7穿水冷水箱8倍尺飞剪表1主要设备参数表注：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。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。从精轧机出口至上冷床前的加速冷却过程，可分为三个阶段：（1）轧件由精轧机出口至冷却器入口的冷却过程；（2）轧件在水冷器中的急剧冷却过程；（3）轧件出水冷器后到上冷床前的自回火过程。终轧温度为1020～1050℃的轧件，以10.5～13.0m/s的速度，快速通过湍流水冷却装置。钢材在通过水冷装置时，被2～5kg/cm2压力的水流完全裹覆，水和高温钢材之间形成无汽膜的强“—”制对流的热交换，钢材的表面温度骤降，与芯部产生较大温差，钢材处...