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無錫矩形管生產(chǎn)的目的是獲得拉拔性能良好的索氏體組織，理論上應(yīng)使相變在630℃左右發(fā)生，而實際生產(chǎn)中不可能是完全的等溫轉(zhuǎn)變，最終產(chǎn)品中除了索氏體，還可能有少量鐵素體和片狀珠光體。本文采用熱模擬實驗的數(shù)據(jù)，對無錫矩形管的動態(tài)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(CCT曲線)進行了研究，討論了吐絲溫度和風(fēng)冷線冷卻制度對組織性能的影響，并結(jié)合高速線材控制冷卻過程中的兩個基本模型，即斯太爾摩風(fēng)冷線上奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變模型及最終顯微組織與力學(xué)性能的關(guān)系模型，分析了無錫矩形管的控制冷卻過程與最終的顯微組織和力學(xué)性能的關(guān)系，以便對冷卻制度進行優(yōu)化，降低組織性能改判率。
1 CCT曲線的繪制
試樣鋼種為WLX82A，軋制前坯料尺寸為200mm×200mm×6000mm，成品斷面尺寸為.5mm。于粗軋機出口擺剪處剪下一段粗軋坯試樣，加工為中8mm×15mm的圓柱體。
將無錫矩形管試樣加熱至1100℃，保溫5min后冷卻至1050CC，以50／s應(yīng)變速率、60％相對變形程度進行壓縮變形。根據(jù)現(xiàn)場的生產(chǎn)工藝，設(shè)定了3個起始冷卻溫度880、910、940℃，變形后的試樣分別從880、910、940℃開始以0.8、3、6、10、20、30、40℃／s7種不同的冷卻速度進行冷卻至200℃，測得溫度.膨脹量時間曲線，用熱膨脹法確定相變溫度和時間，利用Origin軟件繪制動態(tài)CCT曲線。同時以3個試樣分別從880、910、940℃淬火，測量此溫度下奧氏體晶粒尺寸。
2 結(jié)果分析
無錫矩形管熱模擬實驗中的起始冷卻溫度，對應(yīng)現(xiàn)場線材進入斯太爾摩風(fēng)冷線的吐絲溫度。在同一冷卻速度下，隨著起始冷卻溫度的升高，轉(zhuǎn)變終了溫度有不同程度的升高。起始冷卻溫度越高，線材的連續(xù)轉(zhuǎn)變過程中在高溫階段停留的時間越長，具有的能量越高，在晶界上越容易形核長大，并且此時過冷度也較大，轉(zhuǎn)變較快。
利用LeicaDM6000金相顯微鏡和SEMQuant400掃描電鏡對熱模擬試樣進行定量金相分析，得到試樣奧氏體化晶粒尺寸和珠光體片問距。降低吐絲溫度，一方面影響變形后奧氏體晶粒長大傾向，使相變前奧氏體晶粒越小，晶界面積增大，組織中鐵素體比例增加，利于形成較細晶粒組織;另一方面，珠光體量減少，珠光體片層問距變大，抗拉強度和屈服強度降低。
從實際生產(chǎn)情況以及用戶對無錫矩形管強度性能的要求考慮，吐絲溫度可以設(shè)定在較高溫度區(qū)問內(nèi)(910～930℃)，從而獲得較高的抗拉強度。但吐絲溫度也不能太高，NTM(無扭精軋機組)出口溫度和吐絲溫度之間應(yīng)當(dāng)有一定的溫降，否則由于線材長時間處于高溫區(qū)，奧氏體晶粒長大，最終相變后珠光體量增多，使得去除氧化鐵皮困難。另外，吐絲溫度的波動應(yīng)嚴格控制在±10℃范圍內(nèi)以改善通條性能。
冷卻速度的加快將使相變開始溫度移向較低溫，隨冷卻速度的提高過冷度增大，促進了鐵素體的進一步形核，提高了形核率，同時溫度較低又限制了晶界的運動能力，延遲鐵素體晶粒向未相變奧氏體基體中的生長，降低長大速率，造成鐵素體晶粒的細化。加快冷卻還可阻止轉(zhuǎn)變前已經(jīng)細化的奧氏體晶粒長大，同樣有利于細化鐵素體晶粒。同時也細化了珠光體，減少了珠光體的量，可減輕或消除珠光體帶狀組織，特別是減小珠光體的片問距和滲碳體層的厚度，使得組織更加細小均勻。
要想將無錫矩形管的冷卻速度控制在9～12℃／s，經(jīng)計算應(yīng)在2風(fēng)機段開始相變，在4風(fēng)機段之前完成相變。1、2風(fēng)機應(yīng)全開，3風(fēng)機開85％左右或全開(取決于軋件溫升情況)，目的是使線材在相變過程中溫度盡可能穩(wěn)定在630℃左右，即近似等溫轉(zhuǎn)變，同時相變在很短的時間內(nèi)完成，以獲得片間距極小且均勻的組織，保證在獲得高強度的基礎(chǔ)上，具有良好的韌性。相變完成之后，一方面要使線材不斷降溫，另一方面如果降溫速度太快，勢必造成應(yīng)力增大，影響線材力學(xué)性能，所以4～10風(fēng)機可適當(dāng)減低開啟度。由于斯太爾摩風(fēng)冷線冷卻能力(主要由風(fēng)機的開啟度來控制)受環(huán)境尤其是氣候的影響較大，使得風(fēng)機的開啟與冷卻速度之間沒有線性關(guān)系，在正常生產(chǎn)中應(yīng)隨時進行測溫以控制冷卻速度。
3 總結(jié)
(1)無錫矩形管理想的吐絲溫度為910～930℃(-4-10℃)，隨氣候的變化適度調(diào)整。
(2)無錫矩形管相變過程中冷卻速度理想范圍為9～12℃／s。風(fēng)機的開啟度對相變過程影響很大，應(yīng)根據(jù)實際冷卻速度動態(tài)調(diào)整冷卻程序，使無錫矩形管相變過程中溫度保持穩(wěn)定，即近似等溫轉(zhuǎn)變。
