在铁素体区卷取线棒钢材的方法技术

当成圈或卷绕线棒钢材时，在罐笼中卷取低于轧制温度的轧件或借助吐丝机将轧件吐放到运输装置上并在运输装置终端用芯轴集丝成盘，在此过程中且在集丝成盘或卷取后一直进行冷却。轧件由奥氏体转变为铁素体或珠光体。因受设备条件限制而产生不同冷却条件，不同冷却条件产生了由不同组织结构所导致的强度差异。本发明专利技术建议，从轧制温度开始在成圈或卷绕前一直进行冷却直到转变区为止，于是轧件可以在其全长内均匀地转变并避免了强度差别。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于线棒钢材的卷取或成圈工艺，其中在罐笼中卷取低于轧制温度的轧件或借助吐丝机以线圈方式将轧件吐放到运输装置上并在运输装置终端用芯轴集丝成盘，在此过程中进行冷却并在卷取过程或集丝成盘后继续进行冷却。在人们所熟知的工艺中，轧制后的线棒钢材在罐笼里(例如加雷特式卷取机)进行卷绕或借助吐丝机以线圈方式被吐放到输送辊道或输送链上并在输送装置终端用芯轴收集成盘。在这种己知工艺中，卷取过程是在800℃-1000℃的高温下进行的。在EP-A-0058324中描述了对低于轧制温度的线材进行控冷的装置。此装置带有一个其上设有许多标准件的机座，这样就能使该装置适用于不同冷却环境。在此装置中实施冷却的第一部分设计得很短，从而可以在约850℃下吐丝成圈。成圈是由吐丝机完成的，它成螺旋状地把线材绕成圈并在冷却装置的第二部分中将线圈吐放到后续运输装置上。在运输装置上借助鼓风机继续实施冷却。这种众所周知的工艺的缺点是，为了得到细晶且可拉伸的材料，在整段线圈上尽可能快且均匀地冷却轧件，这只有在高成本的情况下才能作到。可是，因为在运输装置边缘的线圈要比在其中间的线圈密得多，所以为达到上述目的，只能在诸多限制条件下并在技术方面投入大量资金(如要使用导向板、不稳定装置等)的情况下才能做到。当例如用AT393806B所述的所谓的“加雷特式”卷取机卷取线棒钢材时，线棒钢材在此卷取机被直接绕成盘卷，在整个轧件长度内取得相同的理想冷却条件更困难。盘卷内的线圈密度根据卷取机结构的不同而或多或少地不一样且是随机的。也就是说，在盘卷内的各线圈冷却环境是没有规律的，因此轧件在整个轧件长度上具有不均匀的应力分布；轧件易表现出粗晶结构且这种粗晶也不均匀；因此，只有在确保整个盘卷发生组织转变的情况下，才能中断强冷，否则将会出现形成淬火组织的危险。这就要求漫长的运输路程和运输时间。本专利技术的目的是提供一种线棒钢材的卷绕或成圈工艺，在此工艺中通过不均匀的冷却避免了上述缺陷或将上述缺陷降到最低程度。在线棒钢材的卷取或成圈工艺中，所提出的目的是通过权利要求1指出的措施实现的。在此工艺中，在罐笼中卷绕低于轧制温度的线棒钢材或借助吐丝机以线圈方式将其吐放到运输装置上并在运输装置终端用芯轴集丝成盘，在卷取过程中要进行冷却并在卷绕过程或在集丝成盘后继续冷却。于是，从轧制温度开始的线棒钢材冷却在卷绕或成圈之前进行，直至进入转变区为止。所述转变区由与待冷却钢种相对应的ZTU图表的Ar3或Ar1线表示(ZTU图就是时间-温度-转变图表)，由此可以确保，在根据钢种进行冷却后，轧件紧接在集丝成盘或卷取之前、之中或之后在其整个轧件长度和横截面内均匀地且几乎是等温地由奥氏体转变为铁素体或珠光体或根据需要转变为贝氏体。本专利技术的措施是，大部分的冷却都转移到成圈或卷绕前进行，而在卷取过程中一直进行冷却，直到Ar3或Ar1线的转变区为止，从而使成圈或卷绕主要在约650℃下进行。通过上述措施实现了，铁素体转变或珠光体转变和根据需要的贝氏体转变确定无疑地是在成圈或卷绕之前、之中或之后进行的。在成圈或卷绕时强制实施的继续冷却不会对组织产生严重影响，从而使各线圈位置和集丝密度不再重要了。因为按照本专利技术的工艺，转变几乎是等温且均匀地在整个轧件长度上进行的，所以可以生产出具有最佳强度性能、均匀且低应力的细晶组织。另外，在650℃的低温下进行成圈或卷绕的优点是，通过较低的吐丝温度或卷绕温度降低了表面损伤的危险性。在本专利技术工艺中，如果已经完成转变，则因成圈温度或卷绕温度从800℃-1000℃降到大约650℃，从而使变形阻力略微增大或不增加。这是因为体心立方铁素体晶粒的变形阻力明显小于面心立方奥氏体晶粒变形阻力。按照本专利技术，如果转变是在成圈或卷绕过程之中或之后进行的，则在能量级方面，卷取工作预计约加重30％。但是为此而消耗的些许能量可通过省去后续的热处理以及运输装置而得到更多的补偿。在成圈或卷绕之后立即进行转变可被证明是因钢种不同而必不可少的。为实现上述转变，根据本专利技术，轧件借助盖板或保温帽而避免继续受到冷却，从而使转变几乎等温地进行。根据本专利技术的另一个有利设计方案，至转变区为止的冷却将在一个可调节的冷却段内、特别是在水冷段内受到调节和控制，从而使轧件表面不会过冷而落到马氏体形成(MS线)区域内，从而避免在轧件表面上出现不希望有的淬火缺陷。在转变成所希望的铁素体或珠光体或贝氏体后并在集丝成盘或卷绕过程后，按照本专利技术，轧件一直接受强冷而直到打包温度为止并随后送往打包站。上述情况是可行的，这是因为，由于完成了进入所希望相区的转变，所以通过强冷而无需担心不希望有的组织变化和不均匀的应力分布。至此，常用的运输和传送装置如盘卷运输带、钩式轨道等用于精心冷却的装置都可因此省去。以下用两个实施例以及在附图中对本专利技术工艺的优点作进一步描述。其中附图说明图1是根据现有技术的实施例所用的时间-温度-转变(ZTU)图表(连续图表)；图2是本专利技术实施例的时间-温度-转变(ZTU)图表(等温转变)；图3是带有加雷特式卷取机的轧制设备的局部示意图；图4是带有吐丝机的轧制设备的局部示意图；图5是合金工具钢的Kf-温度-图表(材料100Cr6，中等变形速率φm＝0.1/s，曲线簇φ＝0.1-0.7)；图6是非合金结构钢的Kf-温度-图表(材料C15，中等变形速率φm＝0.1/s，曲线簇φ＝0.1-0.7)。例1加雷特式卷取机a)按照现有技术，用加雷特式卷取机在850℃下进行卷取，材料为Ck45(化学成分以重量百分比表示Ca＝0.44，Si＝0.22，Mn＝0.66，P＝0.22，S＝0.029，Cr＝0.15，V＝0.02)对直到Ar3或Ar1曲线为止的、三个不同的线圈的冷却过程进行了试验。图1示出了现有技术的Ck45号钢的时间-温度-连续转变图表，测定方法对直径为4.5mm、长度为15mm的试样进行膨胀和金相学试验；对直径为4mm、0.5或0.1mm厚的薄片进行热分析(空气急冷)。三个试验用线圈a1、a2、a3的冷却过程分别用虚线表示。其所示为a1第一线圈(与冷的卷绕底座接触)在90秒冷却时间内(由850℃降到630℃)所达到的强度为825N/mm2。a2在1/2盘卷高度处的外线圈在200秒冷却时间内(由850℃降到630℃)所达到的强度为765N/mm2。a3在1/2盘卷高度处的内线圈在20分钟冷却时间内(由850℃降到630℃)所达到的强度为695N/mm2。可以得出以下结论，预计在轧件全长上的强度波动在上述数量级内。b)在根据本专利技术工艺进行冷却后，用加雷特式卷取机在650℃时进行卷取(材料为Ck45，与上述材质相同)。此冷却过程在图2(曲线b)中示出了。图2是按照技术标准状况的时间-温度-等温转变图表。测定方法对外径为4mm、内径为3.2mm、长为30mm的空心试样进行膨胀和金相学试验；对1.5mm厚的薄片进行金相学试验。实际上，所有试验用线圈正如图2曲线b所示那样在相同条件下近似等温地转变。在轧件全长所达到的强度为930N/mm2。通过本专利技术工艺取得了在轧件全长上的相同强度。这种相同的强度就其绝对值而言也明显高于目前常见的工艺所获得的强度。由于轧件在卷绕后己在整个轧件长度上进行了组织转变，基于此，可以在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线棒钢材的卷取或成圈工艺，其中低于轧制温度的轧件在一个罐笼中进行卷绕或借助吐丝机以线圈方式被放到运输装置上并在运输装置终端经过芯轴收集成盘，在此过程中要进行冷却并在卷取过程或在集丝成盘后继续进行冷却，其特征在于，从轧制温度开始的轧件冷却一直在成圈或卷绕之前进行，直到到达转变区为止，所述转变区由与待冷却钢种相对应的时间－温度－转变图表的Ａｒ３或Ａｒ１曲线表示，由此可以确保轧件紧接在根据钢种进行的冷却之后或在卷取或集丝成过程中或之后均匀地在轧件全长和横截面内几乎是等温地由奥氏体转变为铁素体或珠光体或根据需要转变为贝氏体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M梅耶尔，HG哈尔谭，W罗若夫，PJ毛克，
申请(专利权)人：SMS舒路曼斯玛公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]