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控轧控冷技术在盘卷生产中的应用
近年来控轧控冷技术无论理论研究还是生产实践都有很大的发展，已经成为一种成熟的工艺，广泛应用于板带材生产，目前已经推广到线棒材生产中，大盘卷是线材产品中的特殊规格，随着国内大盘卷生产规模的扩大，新产品的不断开发。

这项技术也越来越多地被应用于大盘卷生产中。

控轧控冷的工艺原理是，通过控制加热温度、在轧制温度、变形制度及冷却条件等工艺参数，来改善钢材内部组织的形态，提高产品的性能 ( 强度和韧性) 。

以下我们将分开谈控轧和控冷在大盘卷生产中的应用。

一、控制轧制
由于在大盘卷生产中轧制工艺参数中的变形制度难以调整，( 由孔型设计而定) ，所以只能采取控制各轧制阶段的轧制温度来使变形条件在一定程度上满足控轧的要求，即控温轧制。

1.控制加热温度根据钢在加热过程中组织的变化规律，碳钢最合适的加热温度范围是在单项奥氏体区域内，其中亚共析钢的加热温度范围在铁炭相图中Ac3 以上 30~50 ℃与固相线以下 100~150℃之间。

合金钢的加热温度范围受合金元素的影响，有的提高了钢的熔点，有的扩大了奥体区。

钢的加热组织。

钢的加热温度的确定除了考虑化学成分和组织状态外还应考虑以下几点：
(1) 终轧温度对加热温度的影响，亚共析钢的终轧温
度不能低于 Ac3 否则轧制过程中析出的铁素体形成带
状，降低成品性能。

过共析钢的终轧温度不能高于
线，否则轧后会析出二次渗碳体，形成网状组织降低办
学性能。

(2) 断面尺寸的大小，道次多少的影响，断面尺寸大，道次多的加热温度相应提高，反之则降低。

(3) 氧化脱磷的影响等。

2 ．控温轧制，现代线材生产中控温轧制一般有两种
类型。

(1)奥氏体再结晶型和未再结晶两阶段工艺，即选择低的加热温度，以避免原始奥氏体晶粒过分长大，使粗轧开轧温度仍在再结晶温度范围内，利用变形奥氏体再结晶细化奥氏体晶粒，中轧机组温度在950℃以下( 处于奥氏体未再结晶区) ，且总变形率在60％~70％，在接近奥氏体向铁素体转变的温度终轧。

(2)奥氏体再结晶型、未再结晶型与铁素体两相区轧制的三阶段工艺。

粗轧在奥氏体再结晶区轧制细化晶粒；中轧安排在 950℃以下未再结晶区轧制，最后在铁素体及奥氏体两相区终轧。

这种方法适合结构
钢的生产。

根据有关经验，对于高碳钢 ( 或低合金钢) 和低碳钢，粗轧的开轧温度分别为9OO℃和 850℃左右，终轧温度控制在 925℃和 870℃左右。

为实现控温轧制轧线上一般至少设有两个控温点，第一个点设在粗中轧和加热炉间，即通过高压水除鳞箱，通过调节水量和压力的大小，来控制开轧温度，一般的在除鳞箱和粗轧 l架之间还应配有保温辊道，来使钢坯中心和表面温度达到均衡。

第二个点设在预精轧出口处，采用几组可控水冷箱来精确控制终轧温度。

二、控制冷却
控制冷却是指轧件经过终轧后，利用冷却方式和冷却速度的不同来控制钢材的组织结构和性能，通过轧后控制冷却能够在不降低轧材韧性的前提下，进一步提高钢材的强度。

目前在大盘卷生产中，控制冷却设备的组成主要有水冷设备和风冷设备，水冷设备设在精轧机和卷曲机之间：轧件一出精轧机后就进入水冷箱。

根据钢种和规格的不同，只需开启不同组数的水冷器以及调节管路水量和水压，就能达到冷却工艺要求。

轧后水冷的目的，是为了控制卷曲温度，卷曲温度是控制相变开始温度的关键参数。

对于常见的各种线材，最佳卷曲温度的选择应结合钢种成分和过冷奥氏体分解温度 ( 如图 2所示)及产品最终用途等几方面的因素加以综合考虑。

一般经过水冷段控制，卷取温度可控制在 7 5 0 ~ C以上，表面温度在马氏体临界点以上，以获得细晶粒奥氏体组织，并在相变温度以上集卷，以便在风冷段精确控制显微组织。

卷取温度的高低，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。

斯太尔摩控制冷却的生产经验表明：低碳钢 (15％C和 0.16％~0.23％C)在保持其他条件不变的前提下，卷取温度越高，线材的抗拉强度越低；对于高碳钢(> 0.44)和中碳钢(O.240%C~ 0.44％C) ，在其它条件不变的情况下 ( 轧制条件及强制风冷和运输机速度不变) ，卷取温度越高，线材的抗拉强度越高，这种关系对所有规格都成立。

为保证线材性能均匀一致，卷取温度必须严格的控制在规定范围内，一般允许波动±lO。

对于大盘卷生产来说由于生产所采用的加特勒卷取机是一个闭式结构，线材在卷曲过程中温度回升比较显著，这样会产生两方面的影响，正面影响是使得线材中心和表面温度更加均衡，组织均匀，负面影响是使得晶粒继续长大，甚至影响内部组织结构，所以，一般对于高温钢应采取比下限低10~20℃的卷取设定温度，特别是规格稍大卷取时间较长的钢种，对于低温钢至少应该采取设定卷取温度的下限，以减少因温度回升带来的负面影响。

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，所以整个控冷工艺的核心问题就是如何控制相变区冷却速度。

对大盘卷的冷却工艺来说，冷却速度的控制取决于运输链的速度，风机状态和风量大小以及保温罩的开闭。

1.运输机速度是控制盘卷在运输机上的布放密度及在保温罩中缓冷时间的一种工艺控制参数，通过改变运输机速度来改变盘卷布放密度，速度慢，密度越大(间隔越小)，冷却速度越低，速度快，密度越小，冷却速度越快，从而间接控制线材的冷却速度。

当运输机速度快到一定值时，冷却速度达到最大，即使再增大运输机速度，冷却速度也不会再增加。

这是因为运输机速度加快，增加了盘卷间距，使它们之间的相互热影响不断减小，直至消失。

此时如果运输机速度再增加，不仅不能提高冷却效果，相反，运输机速度加快缩短了盘卷的风冷时间，反而会降低冷却效果。

2.运输板链下方一般设有几十台可控制风量的冷却风机，根据冷却需要能进行多种状态的组合操作。

( 1 )所有风机均开启，并以满风量工作。

这种操作的冷却速度最大可达 10℃／s ，主要是用于要求强制风冷的高碳钢种 ( >0.6 0％C ) 。

( 2 )各风机以7 5 ％，5 0 ％，2 5 ％，0 ％任意一种风量工作，可实现4～10℃／s 的冷却速度，这种操作适用于中等冷却速度要求的钢种。

( 3 )前几台开启，后几台关闭，或相反；或任意几台开启，其余关闭，或者前后的风机风量的不同等等，这几种操作分别是用于要求先快冷后慢冷，或先慢冷后快冷，或非均匀冷却的钢种。

( 4 )所有风机关闭。

这种操作的冷却速度可依据运输机速度和保温罩的开闭情况在 1 ~ 6 ℃范围内得到控制。

它适用于要求冷却速度较慢的低碳钢，低合金及合金钢种。

( 5 )保温罩的开启：按缓冷工艺操作时，保温罩关闭；进行强制冷却或空冷时，保温罩全部打开；也可根据钢种特性和冷速要求，任意关闭其中的一个或某几个保温罩，其余的打开。

理论上，根据各种冷却工艺的设备特性，正确的选择各个工艺参数，应能得到所要求的
冷却速度。

但是实际生产中，准确地选择和控制相变的冷却速度却是件困难的事。

因为冷却速度随时都在变化，它随着线材自身温度下降而成指数下降的关系。

因此，工艺上只能控制过冷奥氏体转变前后各段时间的冷却速度。

过冷奥氏体各段时间的平均冷却速度根据 C C T曲线或 C曲线图确定。

从中选择一条能得到最佳组织状态和硬度的冷却曲线作为控冷工艺的模拟曲线，再根据运输机能控制的速度段数将冷却曲线分为若干段，分别算出各段的平均冷却速度作为工艺要求的控制冷却速度，以此来确定运输及各段的速度，风机状态和风量的大小及保温罩的开启等参数。

但是，有时各参数在允许的范围并不能完全满足控制冷速的要求，这就需要对所选择的工艺曲线或工艺参数进行适当的修正，甚至这种修正要反复好多次，以求得设备许可条件下的最优工艺参数，有时一条新工艺曲线的制定要进过反复的摸索、实验才能确定。

集卷温度主要取决于相变结束温度及其后的冷却过程。

为保证产品性能，避免集卷后的高温氧化和FeO的分解转变以及改善劳动环境，一般要求集卷温度在 250℃以下。

有时由于受冷却条件的限制，集卷温度可能会高一些，但不应高于350℃。

所以，多数情况下要求集卷温度鼓风冷却，以降低集卷温度。

控制轧制和控制冷却工艺对线材成品的性能起着关键性的作用。

随着这项技术的不断完善和成熟，将更多的应用于实际生产中，以生产出更高质量的产品。