控制冷却工艺
试样钢种为Q345B矩形管,轧制前坯料尺寸为200mm×200mm×6000mm,成品断面尺寸为.5mm。于粗轧机出口摆剪处剪下一段粗轧坯试样,加工为中8mm×15mm的圆柱体。
将Q345B矩形管试样加热至1100℃,保温5min后冷却至1050CC,以50/s应变速率、60%相对变形程度进行压缩变形。根据现场的生产工艺,设定了3个起始冷却温度880、910、940℃,变形后的试样分别从880、910、940℃开始以0.8、3、6、10、20、30、40℃/s7种不同的冷却速度进行冷却至200℃,测得温度.膨胀量时间曲线,用热膨胀法确定相变温度和时间,利用Origin软件绘制动态CCT曲线。同时以3个试样分别从880、910、940℃淬火,测量此温度下奥氏体晶粒尺寸。
2 结果分析
Q345B矩形管热模拟实验中的起始冷却温度,对应现场线材进入斯太尔摩风冷线的吐丝温度。在同一冷却速度下,随着起始冷却温度的升高,转变终了温度有不同程度的升高。起始冷却温度越高,线材的连续转变过程中在高温阶段停留的时间越长,具有的能量越高,在晶界上越容易形核长大,并且此时过冷度也较大,转变较快。
利用LeicaDM6000金相显微镜和SEMQuant400扫描电镜对热模拟试样进行定量金相分析,得到试样奥氏体化晶粒尺寸和珠光体片问距。降低吐丝温度,一方面影响变形后奥氏体晶粒长大倾向,使相变前奥氏体晶粒越小,晶界面积增大,组织中铁素体比例增加,利于形成较细晶粒组织;另一方面,珠光体量减少,珠光体片层问距变大,抗拉强度和屈服强度降低。
从实际生产情况以及用户对线材强度性能的要求考虑,吐丝温度可以设定在较高温度区问内(910~930℃),从而获得较高的抗拉强度。但吐丝温度也不能太高,NTM(无扭精轧机组)出口温度和吐丝温度之间应当有一定的温降,否则由于线材长时间处于高温区,奥氏体晶粒长大,最终相变后珠光体量增多,使得去除氧化铁皮困难。另外,吐丝温度的波动应严格控制在±10℃范围内以改善通条性能。
Q345B矩形管冷却速度的加快将使相变开始温度移向较低温,随冷却速度的提高过冷度增大,促进了铁素体的进一步形核,提高了形核率,同时温度较低又限制了晶界的运动能力,延迟铁素体晶粒向未相变奥氏体基体中的生长,降低长大速率,造成铁素体晶粒的细化。加快冷却还可阻止转变前已经细化的奥氏体晶粒长大,同样有利于细化铁素体晶粒。同时也细化了珠光体,减少了珠光体的量,可减轻或消除珠光体带状组织,特别是减小珠光体的片问距和渗碳体层的厚度,使得组织更加细小均匀。
要想将冷却速度控制在9~12℃/s,经计算应在2风机段开始相变,在4风机段之前完成相变。1、2风机应全开,3风机开85%左右或全开(取决于轧件温升情况),目的是使线材在相变过程中温度尽可能稳定在630℃左右,即近似等温转变,同时相变在很短的时间内完成,以获得片间距极小且均匀的组织,保证在获得高强度的基础上,具有良好的韧性。相变完成之后,一方面要使线材不断降温,另一方面如果降温速度太快,势必造成应力增大,影响线材力学性能,所以4~10风机可适当减低开启度。由于斯太尔摩风冷线冷却能力(主要由风机的开启度来控制)受环境尤其是气候的影响较大,使得风机的开启与冷却速度之间没有线性关系,在正常生产中应随时进行测温以控制冷却速度。
3 总结
(1) Q345B矩形管理想的吐丝温度为910~930℃(-4-10℃),随气候的变化适度调整。
(2) 相变过程中冷却速度理想范围为9~12℃/s。风机的开启度对相变过程影响很大,应根据实际冷却速度动态调整冷却程序,使Q345B矩形管相变过程中温度保持稳定,即近似等温转变。