高碳SWRH82B盘条控轧控冷工艺优化

陈国庆 刘莹 梁云科 王成建 （天津钢铁集团有限公司技术中心，天津 300301)

高碳SWRH82B盘条控轧控冷工艺优化

陈国庆 刘莹 梁云科 王成建 （天津钢铁集团有限公司技术中心，天津 300301)

天钢技术中心物理室用天钢生产的SWRH82B盘条，在热模拟试验机上测定了相变点的温度值及CCT曲线。根据CCT曲线数据，发现马氏体等异常组织比例随着相变过程冷却强度的加大而增大，网状异常组织随着冷却强度的减弱而增大。通过优化试验，把相变冷却强度控制在合理范围以内，可避免或减少马氏体组织的出现。控制好相变期间的冷却速度可控制网状异常组织的出现。

盘条 控轧 控冷 索氏体 马氏体 网状组织 比例

1 前言

SWRH82B盘条是生产1 860 MPa及以上高强度低松弛预应力钢丝和钢绞线的主要原料，广泛应用于高层建筑、铁路、机场、电站等重大工程。盘条一般需要连续拉拔至ø5.04 mm左右，这就要求其具有优良的拉拔性能，因此SWRH82B盘条要求具有较高的强度，良好的塑性及理想的索氏体组织。为满足日益增长的需求，天津钢铁集团有限公司（以下简称天钢)利用美国摩根公司第六代高速线材生产线的装备优势，在稳定SWRH82B盘条质量的基础上，开展进一步提高盘条索氏体化百分比，减少芯部马氏体等异常组织形成的工艺研究，取得了一定成效并获得用户好评。

2 SWRH82B ø12.5 mm盘条生产工艺优化试验

为进行SWRH82B盘条生产工艺优化，天钢技术中心物理室用目前天钢生产的SWRH82B盘条在热模拟试验机上测定了相变点的温度值及CCT曲线。从CCT曲线数据中我们发现，马氏体异常组织的比例随着相变过程冷却强度的加大而加大，网状异常组织的比例随着冷却强度的减弱而增大，因此，冷却强度是影响盘条在控冷过程出现异常组织的原因之一。SWRH82B属于高碳钢，含碳量大于0.80%，为增强淬透性一般加入0.15%～0.30%的Cr元素。连铸过程不可避免地使芯部存在一定程度的C偏析及Cr、Mn元素的偏析，这些元素的偏析改变了CCT曲线的形状和位置。在芯部存有偏析的情况下，偏析元素增强了盘条的淬透性和风机的强冷作用是出现马氏体异常组织的又一原因[1]。

2.1 优化实验目的

综合以上两点制定了本次试验工艺，试验时选取同一炉号，同一轧制工艺下进行不同种冷却强度工艺优化试验。在这种情况下，通过调节冷却强度来控制芯部异常组织出现的比例，提高芯部索氏体含量，并对试验结果进行分析，确定最佳的控冷工艺参数，试验炉号的化学成分见表1。

表1 试验炉号的化学成分 /%

2.2 优化试验生产工艺

SWRH82B生产工艺流程为：坯料加热→粗轧机组→中轧机组→预精轧机组→水冷→精轧机组→水冷→减定径机组→水冷→吐丝→斯太尔摩风冷线→集卷、检验、包装、入库。

连铸坯的加热温度为：1 150℃～1 200℃、开轧温度设定为：980℃～1130℃、轧制20个道次，轧制成品规格为ø12.5 mm，吐丝温度为：900℃。在轧制工艺不变情况下，斯太尔摩冷却线上按照相变前后分段给予一定的冷却强度。按照1#～4#控冷工艺给予不同的冷却强度进行控制冷却试验。各控冷工艺相变前期的冷却强度相同，相变过程通过控制风机给予不同的冷却强度。根据试验结果分析不同的冷却强度对盘条力学性能、金相组织、索氏体含量的影响。斯太尔摩冷却线的冷却强度详见表2。

表2 斯太尔摩冷却强度控制工艺

2.3 试验结果

本次实验后取样进行力学性能检测和金相检测。金相检测盘条的芯部组织、正常部位组织，并对芯部和1/4处进行索氏体含量检测，各项检测结果见表3。

表3 不同冷却强度对SWRH82Bø12.5 mm组织及力学的影响

从表3中可以看出：

图1 工艺1马氏体组织

（1) 随着冷却强度的降低，盘条异常组织马氏体的含量在降低，冷却强度最大的1#工艺出现了马氏体组织，见图1，3#工艺组织见图2，当冷却强度降低到4#工艺时出现网状异常组织，见图3。

（2) 随着冷却强度的降低，盘条的抗拉强度降低、面缩增大，当冷却强度降低到4#工艺时面缩开始降低，此时金相组织中出现了网状异常组织。

（3) 随着冷却强度的降低，盘条的索氏体含量增大，当冷却强度降低到4#工艺时索氏体含量降低，此时金相组织中出现了网状异常组织。

图2 工艺3金相组织

图3 工艺4网状渗碳体组织

3 结果分析讨论

3.1 在轧制工艺和坯料状态一致的情况下，工艺1#～4#在相变前期冷却强度相同，相变过程的中后期冷却强度最大的1#工艺出现了马氏体异常组织，冷却强度最小的4#工艺出现了网状渗碳体异常组织，2#、3#工艺没有异常组织。因此，我们认为在相变过程对冷却强度进行控制能够减少异常组织的出现，这是因为不可避免的偏析使得芯部的淬透性高于表面，按照芯部温度滞后于表面温度的关系，所以在相变过程对冷却强度进行控制可以很好地抑制异常组织的出现。索氏体含量随着相变过程冷却强度的减弱而升高，当冷却强度减少到一定程度后索氏体含量降低，所以控制相变过程的冷却强度还可以增加芯部索氏体含量。此外盘条抗拉强度随着冷却强度的降低而降低，但面缩随着冷却强度的降低先升高后降低。综合对以上结果的分析，认为控制相变过程的冷却强度在合理范围内可以减少马氏体等异常组织的生成比例，提高面缩，提高盘条的索氏体含量，获得优良的机械性能。

3.2 优化工艺后力学性能为1 150～1 200 MPa同炉抗拉强度均匀且稳定，波动范围能够控制在50 MPa以内，断面收缩较原工艺提高了4%，芯部异常组织明显好于原有工艺，达到了本次工艺优化的目的。

4 结论

4.1 目前天钢生产的SWRH82B连铸坯在轧制ø12.5 mm盘条时，相变冷却强度应控制在合理的范围以内，可以得到较好的金相组织，没有或者极少量的马氏体异常组织。同时控制相变期间的冷却速度可以较好地控制网状异常组织的出现。

4.2 优化后的控冷工艺所得到的力学强度较为均匀，同炉的波动较小，面缩指标有所提高。

[1]马志军.钢绞线用SWRH82B盘条的控冷工艺及组织性能[J].轧钢，2006，23（2)：56-58.

[2]王有铭，李曼云.钢材的控制轧制与控制冷却[M].北京：冶金工业出版社，1995.

[3]吴香菊.82B控轧控冷工艺的研究[D].东北大学硕士学位论文，2006：44-45.

Optimization of TMCP Process forSWRH82B High Carbon Wire Rod

Chen Guoqing,Liu Ying,Liang Yunke,Wang Chengjian

The physical laboratory of TISCO Technology Center measured and determined on heat simulation testing machine the temperatures of phase transformation and CCT curve of SWRH82B wire rod produced by TISCO.As per CCT curve data,abnormal structure such as martensite was found to grow in area with cooling intensity increase during phase transformation,while network abnormal structure grow with cooling intensity decrease.The test optimization results showed that bringing the cooling intensity of phase transformation within reasonable range can avoid and eliminate martensite structure.A good control over cooling speed during transformation can suppress the appearance of network abnormal structure.

wire rod,controlled rolling,controlled cooling,sorbite,martensite,network structure,ratio

（收稿 2011-07-12 责编 崔建华)

陈国庆，2008年毕业于内蒙古科技大学材料成型及控制工程专业，现于天津钢铁集团有限公司技术中心轧钢研究室从事产品开发工作。