控制轧制和控制冷却技术在高速线材轧制中的应用
１线材控温轧制和控制冷却的目的
（１）降低钢坯加热温度，节能而且还能减少脱碳，控制晶粒尺寸可以增大轧件穿过水冷段的刚度，减少事故发生率，提高轧机作业率，并为低温精密轧制创造了条件，以生产更高质量的产品。
（２）得到具有最佳的变形特性的线材。
（３）得到具有均匀的组织和稳定性能的线材。
（４）线材表面生成的氧化铁皮薄，易于酸洗，以降低酸洗成本。
（５）由于线材的头、尾与通条温度变化最小，性能均匀，减少了切头，切尾的圈数。
（６）对于螺纹线材，预应力钢筋通过控温轧制和控制冷却工艺，不在增加微量合金元素的情况下，提高其钢筋强度级别。
（７）工艺技术先进，生产可靠性大，有很高的利用率。
（８）各种生产技术经济指标先进，能耗低。２现代高速线材轧机控温轧制及控制冷却的特点
２．１实现了全轧制过程的控制轧制
现代高速线材轧机的控制轧制工艺，由于采用了低温开轧，低碳钢为９２０℃，中高碳钢为９５０℃～９８０℃，低的开轧温度降低了能耗，氧化铁皮生成量比常规轧制下降０．１％～０．１５％。
无扭精轧机组前布置了冷却水箱和较长的均温段，最大可以使轧件降低１５０℃，并且使轧件表面和内部温度均匀，控制了进入精轧机组的轧件温度，使低、中、高碳钢在８５０℃的低温下进入精轧机组。
精轧机架间安装了特殊结构的水冷导卫，每一组导卫都配有一个调节阀，来调节向圆形轧件上喷水的水量；精轧机组中的机架间也设有水冷，以控制精轧机组的轧件温升。
经过低温终轧，线材的晶粒细小、风度大，有利于降低水冷段的事故率。
控制轧制和控制冷却技术在
高速线材轧制中的应用
李翠英
（甘肃钢铁职业技术学院，甘肃嘉峪关７３５１００）
摘要：介绍了线材控制轧制和控制冷却工艺的目的，控制轧制和控制冷却在高速线材生产过程中各个环节的应用特点及发展趋势。
关键词：高速线材；控制轧制控制冷却；特点；发展趋势
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２．２精度较高的水冷闭环控制系统
摩根公司提供的水冷闭环控制系统是包括产品温度传感器、水的流量和压力传感器、一、二次阀和调节阀等一整套阀门系统，与过程控制计算机互联，自动调节冷却水量，以达到精确控制吐丝温度的目的。
经闭环控制水冷线冷却的线材，同钢种同规格的产品卷与卷、批与批之间，具有均匀的温度分布。该系统调整精度为±５℃，即线材表面温差±５℃时即开始调整水量，这样能够准确的控制吐丝温度，使吐丝温度的偏差保持在±１０５℃范围内，给斯太尔摩控冷运输机提供了最佳的处理条件。２．３多种用途的控冷运输机系统
对高碳钢快速冷却而言，采用标准型斯太尔摩冷却方式增加了风机台数，加大了静压力、风量和马达功率，提供了强制的通风冷却系统，以生产高强度产品；从８００℃到６５０℃范围内，最大风冷速度为１７℃／ｓ，但吐丝温度为９００℃时，冷却速度要增至２０℃／ｓ以上。风流经过送风室至斯太尔摩线台面下的喷嘴进行喷吹，冷却线圈进行相变。
对低碳钢缓慢冷却而言，采用延迟型冷却方式，运输机配备了隔热台面、侧板及保温罩，提供了可以低于０．７℃／ｓ的缓慢冷却速度；对特定用途的产品，可低于０．１２℃／ｓ。
为了使线材拉拔性能均匀，采用了每段单独传动的空冷运输机，每段之后设有下降台阶，每段可单独变速，运输机上设有导向辊、定心辊、振动辊，使线圈合理的分布在运输机上，使密集的搭叠线环错动，改变其接触点，以进一步提高冷却的均匀性并消除热点。在风机进风口处设有调节阀，由关闭与开启的大小来控制进口的风量，以调节强制风冷的程度和在缓冷时阻止空气流入。由于线环重叠，散卷线材在运输机宽度方向的单位长度上重量是不均匀的，所以在线环中部和边缘处需要不同的风速，以保证线环的均匀冷却。因此在每一个送风室内设有上下两套可调节的档风板，采用计算机控制。对称调节下部风量档板可改变线环中部和边缘处的风量分配，对称调节上部的风向档板可改变线环边缘处的气流喷吹方向，使运输机的宽度方向的气流合理分布，从而提高冷却的均匀性。２．４控制轧制技术的联合应用显著提高各类线材产品质量
对高碳钢线材来讲，斯太尔摩控冷运输机的冷却速度快于空气淬火（正火），而慢于铅浴淬火，细珠光体所占的比例为９０％～９５％（含碳量高细珠光体占比例大），略低于铅浴淬火，所以抗拉强度比同规格的线材也略低，但满足了延伸性能和可拉拔性能的严格要求。低、中碳钢线材得到了最低的抗拉强度值及加工硬化率，从而得到较高的冷加工性能。
由于在精轧后的水冷段间增加一对和两对高精度轧机，使控温轧制、控制冷却与控制轧制在线材生产中结合起来，现代高速线材轧机能生产高精度的产品；线材产品的最小规格从直径５．５ｍｍ扩大到直径２４．５ｍｍ，直径５．５ｍｍ线材的直径偏差由±０．１２ｍｍ缩小到＜±０．１２ｍｍ，可生产出性能更好、产品尺寸精度更高、表面更加光洁的高质量线材。
３高速线材轧机的控制轧制系统
控制轧制系统包括轧件从加热开始至集卷站整个轧制过程的温度控制，可分为五个阶段：即钢坯的加热温度控制、精轧前水冷控制、精轧机组内水冷控制、精轧机组后水冷控制、集卷运输机冷却控制。
３．１钢坯的加热温度控制
为使成品线材奥氏体晶粒细化，线材轧机采用低温精轧工艺。降低精轧温度从降低钢坯出炉温度开始控制，要求加热炉钢坯按不同钢种温度控制均匀加热。为了补偿头尾端热量损失，采用头尾加热温度高于钢坯中间温度３０℃的措施，保证轧制中整个断面的变形均匀，因此降低了燃料的消耗，减少钢坯的表面脱碳现象，氧化烧损也大大降低。
３．２精轧机组前的水冷控制
为了控制轧件升温，降低轧件进入精轧机组的温度，精轧机组之前增设水冷箱，以便进入精轧机组之前的轧件温度降低到控制轧制的温度范围，一般要降温１００℃左右。
３．３精轧机组内水冷控制
在精轧机组如果不加水冷，轧件温度将升高
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!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１５０℃或更高。在精轧机架的圆形轧件的出口和椭圆孔的入口处增设了特殊结构的水冷导卫，另外在机架间增设了水冷装置，在轧制过程中向各轧制道次的轧件上喷水，控制精轧机组内的轧件温升。３．４精轧机组后的水冷控制
精轧后水冷的目的是使轧件从精轧温度冷却至所需要的吐丝温度，以进一步控制线材奥氏体的晶粒度和减少氧化铁皮的生成量。
线材在水冷段快速冷却到接近Ａｒ３的温度，
以得到细小的奥氏体晶粒。但水冷速度不能太快，否则线材芯部与线材表面温差太大。影响线材质量。为了使线材温度均匀，冷却是间断性的，使热量从线材中心向表面扩散，使轧件进入吐丝机的温度保持或接近于一个常数。
吐丝机吐丝温度一般高于相变温度，对于中高碳钢线材要求较高的吐丝温度，控制吐丝温度是根据钢种不同或用户最终验收产品的要求不同而进行选择。
３．５散卷运输机冷却方式
散卷运输机冷却的目的是为了进行奥氏体相变控制，以确保通过运输机风冷相变来得到精确的显微组织。３．５．１高碳钢
对于高碳钢线材，主要用于生产钢丝绳、预应力钢丝等。钢的显微组织中以索氏体的机械性能和拉拔性能最好。要得到由奥氏体组织充分转变为铁素体与渗碳体的共析混合物即索氏体，就要对线材的吐丝后温度进行有效的控制。根据线材直径大小，来选择冷却速度，大多数中高碳钢都是通过运输机全长上的强制风冷对流，在７～２０℃／ｓ的较快的冷却速度下均匀冷却。其冷却速度是通
过改变吐丝的温度、运输机的速度，线环间距，风机开或闭的台数多少来进行调整的。３．５．２低中碳钢
对于低中碳钢线材主要用于制造螺丝、铁丝，制钉等。要求强度较低，塑性较高，具有较高延伸率的冷加工性能和较低的加工硬化率。为了使低中碳钢线材晶粒细化，组织均匀，降低硬度使其软化便于冷加工，以及消除内应力等。在散卷运送机上对大多数低中碳钢和低合金钢线材要求采用缓慢冷却周期。为了得到缓慢的冷却速度，要求１℃／ｓ缓慢保温冷却，加盖保温罩，减少风机运行台数加以控制。
４线材控温轧制和控制冷却的发展趋势
（１）进一步降低线材坯料出炉温度。钢坯采用较低的出炉温度进行轧制，除改善冶金性能外，还能达到较低的总能量消耗。为了解决粗轧温降问题可以采用紧凑粗轧机来代替普通的粗轧机和中轧机组。
（２）
由于轧件进入精轧机组之前和进入精轧机架之间都经过中间水冷，使线材终轧温度控制在８００℃左右，这就大大的提高了线材的刚度，并且减少了精轧后水冷段的冷却水量。因此，控制冷却的水冷段将向缩短的方向发展，全轧线冷却轧件的水冷系统也将向全闭环控制回路发展。（３）吐丝温度逐渐降低。由于采用了控温轧制，和常规轧制比较吐丝温度将普遍降低。
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