武钢高速线材的控温控轧技术

程先舟  熊建良  吕学斌

（武钢有限责任公司大型厂）

摘要：介绍了武钢有限责任公司大型厂高线车间的控温控轧状况以及采用控温控轧技术的效果。武钢高线有先进的控温控轧设施和技术，能生产包括钢帘线专用盘条、SWRH82B等高档次的高线产品。

关键词：武钢高线  控制轧制  控制冷却

1、前言

武钢高速线材生产线是1996年建成投产的，设计能力为70万t/年，整套工艺设备分别从德国SMS公司、美国GE公司、瑞典SUND公司引进、分为A、B两条线，其轧制速度最高可达120m/s，具有高速、高产、优质、多功能、自动控制等特点，是90年代的世界先进水平。

武钢高速线材自投产以来以累计生产了各种高线300多万t，产品包括Φ5.5-20mm的优质中高碳钢系列、低碳钢系列、焊条焊丝钢系列、弹簧钢系列、冷镦钢系列以及建筑用材等。尤其是为满足线材制品行业需要，先后开发了预应力钢绞线专用盘条、钢帘线专用盘条以及弹簧钢、冷镦钢等高档次线材，这些产品的性能稳定，较好地满足了线材制品行业需要，有些可以替代进口，是线材制品的优良母材。这些高档次线材的生产，除了武钢有一流的炼钢技术和装备以外，更得益与武钢高速线材的生产采用了控温控轧技术。

2、线材采用控温控轧技术的目的

随着线材制品行业对以线材为主的母材要求越来越严，对于传统生产的线材已无法满足其要求。由于在轧制和冷却过程中，轧件的变形温度和冷却条件对线材最终的显微组织和机械性能是一个决定性因素，所以在轧件从加热炉到集卷站整个过程进行温度控制，即控温轧制和轧后控制冷却，通过控温控冷技术的采用，可以使线材具有最佳的变形特性、均匀的组织和稳定的性能，使最终生产出的成品线材，不但表面质量好，而且有良好的机械性能和拉拔性能。

3、武钢高线的控温轧制和控制冷却

武钢高线由于具有先进的双排布料进式加热炉、精轧机前后水箱、精轧机内水冷系数、斯太尔摩冷却运输线、在线测温设施等，所以可以较好地实现控温轧制和控制冷却。

3.1 开轧温度的控制

武钢高线钢坯加热炉是计算机全自动控制的步进梁式加热炉，对钢坯进行4面加热，而且钢坯在炉内运行过程中，活动梁和固定梁与钢坯交替接触，因此，钢坯加热温度均匀，无“黑印”，钢坯断面温差较小，可以控制在小于30℃。另外钢坯加热速度快，在炉时间短，有利于减少钢坯的氧化和防止脱碳。武钢高线加热炉可以非常精确地控制钢坯的加热温度，以满足高速线材轧机轧制的工艺的要求。根据武钢坯料的实际情况，各钢种的开轧温度：

低碳钢：1000-1050℃

中高碳钢：1000-1080℃

低合金钢：1000-1100℃

弹簧钢：950-1050℃

轴承轴：1000-1100℃

冷镦钢：1000-1100℃

3.2 脱头轧制的温度控制

由于武钢高线采用的是200*200mm²的连铸方坯，坯长6m，是目前世界上高线最大的坯料断面，为保证第一架轧辊的咬入速度，采用了脱头轧制工艺技术，为保证脱头轧制时粗轧与中轧间的轧件温度，我们设置了保温辊道，保温辊道是保证脱头轧制工艺的关键技术措施，其作用是可以有效地控制轧件温度和脱开粗轧与中轧间连轧关系，保温辊道上的保温罩采用了耐火陶瓷纤维材料制作，可以有效控制钢坯在这段辊道上的温降，保证了轧制过程中的温度控制。

3.3 精轧入口温度控制

众所周知，控制精轧机入口的轧件温度，已被证明是控制在精轧过程中以及离开精轧机后温度的最有效的办法，可以保证最后几个道次采用较低温度轧制，这样，不仅可以保证线材产品奥氏体晶粒的细化，改善显微组织，同时还可以减少二次氧化铁皮的生成量以及有效控制最终线材产品的尺寸精度。武钢高线在精轧机前安装了2个水箱，通过对水箱的水压和水嘴开启的方式控制轧件进入精轧前的温度。水箱的水冷参数：

水冷线全长：50570mm

水箱长度：4000mm

水箱间距：4000mm

冷却水嘴数量：3个

冷却水嘴压力：0.3-0.6MPa

冷却能力：150℃

轧件经过水冷控制后，达到精轧入口的温度

低碳钢：850-950℃

中高碳钢：900-930℃

低合金钢：850-950℃

弹簧钢：930-980℃

焊接钢：850-950℃

冷镦钢：850-950℃

3.4 精轧机内温度控制

武钢使用的是SMS高速无扭精轧机，在SMS调速无扭精轧机内，轧件通过后其温升可达到150℃以上，如果不加以控制，轧件在精轧机内不但容易堆钢而且组织性能难以控制。因此，SMS在圆形件的出口和椭圆孔入口之间安装了水冷导管，向圆形轧件上喷水冷却，控制轧件在精轧内的温升，同时温度的降低，提高了轧件的刚度，减少了精轧机内后精轧机后水冷段的堆钢事故。武钢SMS高速无扭精轧机内的水冷参数：

水压：0.7MPa

水量：276m³/h

3.5 吐丝温度控制

在线材的轧后冷却过程中，吐丝温度是控制线材组织相变开始温度的关键参数，吐丝温度的高低，直接影响过冷奥氏体的稳定性，因而对性能产生重要的影响，在其他参数不变的前提下，可以通过改变吐丝温度得到不同的抗拉强度。武钢高线在精轧机后安装了5个水箱，使轧件从精轧机出来的终轧温度冷却到所需的吐丝温度，以进一步控制线材奥氏体晶粒度和减少二次氧化铁皮的生成量，其精轧后的水冷线的水冷参数：

水冷线长度：42550mm

水箱长度：4000mm

冷却水嘴水压：0.3-0.6MPa

冷却能力：300℃

线材经过精轧后水冷控制达到吐丝温度，一般来说都高于相变温度，但吐丝温度是根据钢种的不同和用户对最终产品的使用要求不同而进行选择的。各钢种的吐丝温度：

低碳钢：850-920℃

中高碳钢：830-900℃

低合金钢：850-930℃

弹簧钢：830-880℃

焊接钢：850-900℃

冷镦钢：850-900℃

3.6 CCT控制冷却技术

CCT控制冷却即水冷闭环控制，是指线材的温度与冷却水的流量和压力组成的一个封闭的环形控制回路：

计算机（比较、计算、转换）→控制钢（流量、压力）

              ↑                   ↓   

    温度计（温度测量）    ←线材（温度源）

图1  CCT控制冷却示意图

CCT控制冷却技术的作用为：成品尺寸能够更好的控制；减少二次氧化铁皮量；获得较好的显微组织和力学性能；提高了机械控制能力，保证了精轧机入口和吐丝机的温度。采用了CCT控制冷却技术以后可以对入精轧温度以及吐丝温度等关键温度进行精确控制，对精轧前的温度控制精度达±10℃。

3.7 斯太尔摩散卷冷却运输线冷却控制

斯太尔摩散卷冷却运输线冷却控制的目的，是进行奥氏体相变控制，以确保通过运输机风冷经相变得到精确的显微组织，相变区冷却速度决定着奥氏体的分解转变温度和时间，也决定着线材的最终组织形态，冷却速度的控制取决于斯太尔摩散卷冷却运输的速度、风机状态和风暴大小以及保温罩的开闭。斯太尔摩散卷冷却运输线的参数根据轧制速度、轧制规格以及钢种的不同而分别设定。武钢高线斯太尔摩散卷冷却运输线的参数：

总长度：93000mm

冷却段数：9段

运送辊速度控制范围：0.05-1.5m/s

风机台数：11台（带佳铃装置）

风机风量：12万m³/h（每台）

风机风压：1.96KPa

冷却能力：0.5-17℃/s

4、武钢高线采用控温控轧技术效果

由于武钢有现代化水平的设备保证和采用了控温轧制和控制冷却技术，我们先后开发出了焊丝焊条用热轧线材、管桩钢筋用热轧线材、弹簧金刚丝用热轧线材、制绳用热轧线材、冷镦钢用热轧线材、回火轮胎钢丝用热轧线材、PC钢丝和钢绞线用热轧线材等多个系列产品，尤其是成功试生产了素有“线材极品”之称的钢帘线专用盘条，其产品质量经欧洲专业机构检测已达到国际标准，同意武钢批量生产，从而使武钢成为我国唯一具备钢帘用材生产条件的钢铁企业，填补了国内空白，改变了我国依赖进口钢帘线原料的现状。钢帘线用材生产量自2000年以来逐渐扩大，达到现在的月产近千t并还可增加。随着武钢高线产品的质量和性能的不断提高，硬优线的生产比例越来越大，到目前，武钢的硬优线比达到了近80%的比例，远远超过设计水平并创新高。其中几个典型品种的控制情况如下：

70A优碳热轧盘条是江苏法尔胜集团公司的专用原料之一，产品规格为Φ5.5mm，技术条件高，成份控制格，为保证其要求，该品种的性能控制达到了σ_b:950-1120Nmm²、δ5%≥7%、ψ%≥23%，脱碳层深度小于公称直径的1%，尺寸精度达到B级精度以上。

SWRH82B国内钢绞线专用盘条，要求在拉拔过程均匀延伸变形，不发生断丝，成品钢丝和钢筋获得满意的强度与塑性，要求原料盘条具有稳定的化学成份，均匀的显微组织和表面及内部没有缺陷。武钢的SWRH82B一级合格率达99.17%，性能控制达到σ_b:1150-1180Nmm²、δ5%11%-15%、ψ%35-40%、脱碳层深度≤0.09，奥氏体晶粒度达9级，索氏体化在95-98%。

钢帘线用材在线材产品中又称为“极品”，线材中的“王中王”，产品好坏，标志着该企业从原料投入到冶炼工艺和轧钢制品的设备、工艺技术、管理的水平。其更能反映高线生产的控冷控制水平，武钢从1999年12月至今，先后与国内国际钢帘线生产厂家的技术专家进行技术交流和技术咨询，开展钢帘线用材试生产。试制的盘条进行检验后，已达到钢帘线专用盘条的要求。钢帘线专用盘条经全包装发货，其性能控制达到σ_b:980-1100N/mm²、δ5%≥10%、ψ%≥53%，脱碳层深度小于公称直径的1%，尺寸精度达到B级精度以上，C级精度可以达到80%。

5、结语

控温轧制和控制冷却技术，是现代高速线材轧制发展的主要标志，也是高线生产的关键技术。采用控温控轧技术生产的线材，可以取消线材制品拉拔前的热处理工序。武钢凭借先进的工艺技术和设备可以不断地研制和开发新产品，为线材制品提供优良的母材，为我国的线材生产作出武钢的贡献。

参考文献：

[1]冶金工业出版社，《高速线材轧机装备技术》，房世兴主编

作者简介：

程先舟，1962年10月生，高级工程师，武钢有限责任公司大型厂，厂长。

熊建良，1966年5月生，高级工程师，武钢有限责任公司大型厂，总工程师。

吕学斌，1965年10月生，高级工程师，武钢有限责任公司大型厂，生产技术部。