2、高線軋后控冷工藝的特點(diǎn)
高線在精軋機(jī)（或減定徑機(jī)組）后至吐絲機(jī)間的水冷也稱為軋后一次水冷，目的是使軋件從終軋溫度快速冷卻到所需的吐絲溫度，控制線材奧氏體的晶粒度和減少氧化鐵皮的產(chǎn)生。最高軋件速度達(dá)112m/s，通常設(shè)置2~3個(gè)水箱，采用閉環(huán)自動(dòng)溫控系統(tǒng)來(lái)控制溫度波動(dòng)，目前采用引進(jìn)關(guān)鍵設(shè)備和水冷模型可以將吐絲溫度差值控制在10℃左右。通過一次水冷可使線材溫度急劇降到750~920℃，使軋制后形成的細(xì)晶奧氏體組織經(jīng)急冷后保留下來(lái)，為相變提供合適的金相組織和溫度條件，也避免了線材在高溫狀態(tài)的停留，減少了二次氧化鐵皮的生成。同時(shí)考慮到控制線材芯表溫差，水箱間（后）設(shè)有均溫導(dǎo)槽。國(guó)內(nèi)大部分高線軋后控冷工藝的一次水冷工藝基本類似，主要的區(qū)別體現(xiàn)在二次風(fēng)冷上，下面主要就此部分做重點(diǎn)分析。
2.1 斯太爾摩控制冷卻工藝
斯太爾摩輥式風(fēng)冷運(yùn)輸線作為主要的二次控制冷卻設(shè)備，經(jīng)過多年發(fā)展，在國(guó)內(nèi)得到普遍應(yīng)用，斯太爾摩風(fēng)冷運(yùn)輸線冷卻工藝靈活，可以滿足大部分線材的不同冷卻速率的要求。斯太爾摩風(fēng)冷運(yùn)輸線常用的控制冷卻方式有標(biāo)準(zhǔn)型和延遲型兩種，標(biāo)準(zhǔn)型為在輥道輸送的散卷冷卻運(yùn)輸線下設(shè)若干個(gè)風(fēng)機(jī)對(duì)運(yùn)輸線上的線圈進(jìn)行強(qiáng)制風(fēng)冷，通過調(diào)整輥道速度來(lái)控制線圈間距，并控制每臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、開啟的風(fēng)機(jī)數(shù)量及風(fēng)量分配來(lái)達(dá)到一定的冷卻速率，以獲取要求的產(chǎn)品金相組織。一般標(biāo)準(zhǔn)型的技術(shù)參數(shù)為：散卷線圈運(yùn)行速度0.4~2.0m/s，冷卻速率5.0~15.0℃/s，適合高碳鋼生產(chǎn)。延遲型為在標(biāo)準(zhǔn)型基礎(chǔ)上增加保溫罩，側(cè)墻、底板、保溫罩增加絕熱材料。蓋上保溫罩，停止送風(fēng)，線圈在輸送機(jī)上緩慢運(yùn)行，在此緩慢冷卻過程中完成相變以滿足緩冷鋼種的冷卻要求。保溫罩打開、強(qiáng)制送風(fēng)即可按標(biāo)準(zhǔn)型生產(chǎn)，因此適用范圍比標(biāo)準(zhǔn)型更廣，國(guó)內(nèi)普遍應(yīng)用的都是延遲 型。通常延遲型的技術(shù)參數(shù)為：散卷線圈運(yùn)行速度0.1~2.0m/s，冷卻速率為0.4~15.0℃/s，可處理低碳鋼、冷鐓鋼、高碳鋼等，都是由1個(gè)高度可調(diào)的輸入段（約4.0ｍ）、一個(gè)輸出段（約5.2ｍ）及若干個(gè)冷卻段組成（每段約9.3ｍ）。
為適應(yīng)優(yōu)質(zhì)高線的生產(chǎn)需求，應(yīng)用最廣的延遲型斯太爾摩控制冷卻工藝和設(shè)備也在不斷改進(jìn)，從早期鏈?zhǔn)桨l(fā)展到輥道式，風(fēng)量分配、風(fēng)機(jī)數(shù)量、風(fēng)量也不斷得到改進(jìn)，從形式上主要分“摩根型”、“阿希洛型”、“西馬克型”、“達(dá)涅利型”。但隨著摩根公司在風(fēng)冷線上不斷創(chuàng)新及其專利控制，“摩根型”逐漸成為市場(chǎng)主流，國(guó)內(nèi)風(fēng)冷線主要是“摩根型”、國(guó)內(nèi)移植轉(zhuǎn)化型和少量的“達(dá)涅利型”，風(fēng)機(jī)布置分為傾斜式和垂直向上型。“達(dá)涅利型”主要是垂直型，“摩根型”主要是傾斜式，國(guó)內(nèi)移植轉(zhuǎn)化型中傾斜式和垂直型都有，最近“摩根型”也有了垂直布置設(shè)計(jì)的。從國(guó)內(nèi)各代表企業(yè)代表鋼種的實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，高線軋后控制冷卻工藝呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)：
?。ǎ保┸埡罂乩溟]環(huán)控制，吐絲機(jī)溫度逐漸降低。引進(jìn)的優(yōu)質(zhì)高線生產(chǎn)線均采用全線閉環(huán)冷卻系統(tǒng)，如寶鋼高線、邢鋼５#線、興澄特鋼高線、南鋼高線、青鋼高線等，同時(shí)吐絲溫度逐步降低，產(chǎn)品性能和均勻性得到提升。
?。ǎ玻╋L(fēng)冷線總長(zhǎng)度趨于加長(zhǎng)，保溫段加長(zhǎng)。風(fēng)冷線長(zhǎng)度從70ｍ，逐步到寶鋼高線103m，再到邢鋼5＃線113m，最近新建高線提升到了130ｍ以上。風(fēng)冷線對(duì)鋼種的適應(yīng)性不斷提升，適用規(guī)格和范圍更廣。
（３）風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)和風(fēng)量風(fēng)壓都有增加。風(fēng)機(jī)從早期的６臺(tái)，風(fēng)量小于９萬(wàn)，風(fēng)壓2.0kpa逐步演變到寶鋼高線的14臺(tái)風(fēng)機(jī)，風(fēng)量15.4萬(wàn)m³/h，風(fēng)壓3.0kpa，前5段冷卻段每段2臺(tái)風(fēng)機(jī)，后面6段每段1臺(tái)風(fēng)機(jī)，每段3個(gè)保溫罩。邢鋼5＃線有14臺(tái)風(fēng)機(jī)，前６臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)量提升到19.4萬(wàn)m³/h，后8臺(tái)風(fēng)量15.4萬(wàn)m³/h。青鋼高線更是將風(fēng)機(jī)風(fēng)量提升到26萬(wàn)m³/h，風(fēng)機(jī)數(shù)量達(dá)到18臺(tái)。最近也有新設(shè)計(jì)高線將冷卻段的風(fēng)機(jī)從每段2臺(tái)增加到3臺(tái)。
（４）加大冷卻速率，考慮冷氣、水霧等提高換熱效率的輔助冷卻方法。為提高冷卻速率，有企業(yè)開始嘗試采用降低風(fēng)溫、水霧冷卻等方式來(lái)提高冷卻速率，國(guó)內(nèi)鞍鋼也做過類似改進(jìn)。
2.2 DLP高速線材控冷工藝
DLP工藝是20世紀(jì)末日本君津制鐵所和新日鐵公司開發(fā)的一種高速線材控制冷卻工藝。早期為替代鉛淬火處理，以節(jié)省工時(shí)，節(jié)約能源，減少鉛塵和鉛煙對(duì)人體與環(huán)境的污染，提出了鹽浴處理工藝，后來(lái)新日鐵在此方向取得突破，開發(fā)出了DLP新工藝。DLP工藝是在線材吐絲機(jī)后利用線材軋制后的余熱來(lái)進(jìn)行鹽浴處理，以得到與鉛淬火基本相同的組織及性能。線材經(jīng)吐絲成卷后在800~850℃進(jìn)入1＃鹽浴槽約60s，鹽浴槽中盤條移動(dòng)速度約為20ｍ／min，采用電加熱方式熔融 NaNO3和 KNO3混合鹽，線材在槽內(nèi)迅速冷卻到約500℃，以避免奧氏體在高溫區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)榇执蟮闹楣怏w，然后進(jìn)入2＃鹽浴槽，在550℃的溫度下完成奧氏體-索氏體轉(zhuǎn)變后進(jìn)入清洗線，用溫水沖洗掉殘留在其表面的殘鹽，最后集卷成盤。
通過DLP工藝的等溫轉(zhuǎn)變過程使線材索氏體比例最大化，一般可達(dá)95~98％，而斯太爾摩控冷一般只有80％～92％。在性能方面以及性能的波動(dòng)性方面，DLP盤條都與鉛淬火盤條接近而優(yōu)于斯太爾摩控冷盤條。檢測(cè)及研究表明，DLP線材的顯微組織是細(xì)小的珠光體-索氏體組織，抗拉強(qiáng)度、斷面收縮率和扭轉(zhuǎn)次數(shù)與經(jīng)鉛淬火拉拔的鋼絲基本相同，與傳統(tǒng)的斯太爾摩法處理的線材相比，具有強(qiáng)度高、韌性好、性能離散性小等優(yōu)點(diǎn)，見圖3。DLP線材特別適合用來(lái)制造預(yù)應(yīng)力鋼絲、預(yù)應(yīng)力鋼絞線、彈簧鋼絲、制繩鋼絲等產(chǎn)品。
2.3 EDC高速線材控冷工藝
EDC工藝是指熱軋線材先經(jīng)水冷吐絲后散卷浸入熱水槽中冷卻的在線控制冷卻工藝，即散卷熱水浴工藝。EDC工藝和DLP工藝類似，只是采用熱水做為冷卻介質(zhì)，最早的EDC工藝采用輸送輥道升降擺動(dòng)來(lái)控制線材盤卷從熱水中通過，通過水淬達(dá)到高的冷卻速率以提高索氏體化率，調(diào)整輥道角度和速度控制盤卷的冷卻速率。設(shè)備形式上改進(jìn)為水平可移動(dòng)框架式布置，將風(fēng)冷輥道和EDC設(shè)施整體移動(dòng)互換，兼顧斯太爾摩風(fēng)冷和EDC工藝的優(yōu)點(diǎn)來(lái)滿足多鋼種的控冷工藝要求。EDC工藝主要是在線強(qiáng)韌化處理，國(guó)內(nèi)在鞍鋼高線有實(shí)際應(yīng)用。
2.4 在線固溶熱處理工藝
在線固溶熱處理工藝主要針對(duì)不銹鋼熱處理，主要有3類：
(1)在成卷時(shí)或成卷后直接水淬，設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，但不能控制最終晶粒度，只能處理奧氏體不銹鋼，只能滿足部分產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；
(2)在輥式隧道退火爐中在線固溶處理，熱軋線材經(jīng)吐絲成連續(xù)散卷后在隧道爐保溫約5min后水冷，設(shè)備投資高，可控制最終晶粒度，能處理奧氏體、鐵素體不銹鋼，產(chǎn)品質(zhì)量和傳統(tǒng)離線固溶處理相當(dāng)；
(3)在吐絲后熱卷進(jìn)入退火爐（包括罩式爐、環(huán)型爐等）中在線固溶處理，設(shè)備投資大，可控制最終晶粒度，能處理所有不銹鋼，也適用于冷鐓鋼產(chǎn)品在線退火，產(chǎn)品質(zhì)量比傳統(tǒng)離線固溶處理好，但盤卷卷形差。
2.5 噴霧冷卻等其他軋后控冷工藝
噴霧冷卻是指熱軋線材吐絲后在風(fēng)冷線上采用風(fēng)機(jī)和水霧來(lái)提高熱交換效率，加大線材冷卻速率的工藝。也有采用次聲波產(chǎn)生的高速脈沖氣流來(lái)冷卻線材的，其可加速線材和周圍空氣的傳熱而獲得高的冷卻速率。
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