帘线钢控冷工艺研究1.pdf

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1、热加工工艺2010年第39卷第16期材料热处理技术Material&Heat Treatment下半月出版被誉为“线材极品”的帘线钢，其热轧盘条的显微组织要求索氏体率不低于85%，不能有晶界渗碳体(GrainBoundaryCementite-GBC)和马氏体等异常组织，这不仅对连铸偏析有限制，也对高速线材轧后控冷提出了严格要求。为了保证帘线钢的显微组织要求，本文首先根据实验绘出70和80级帘线钢CCT曲线，而后结合不同冷速下的显微组织制订实际控冷工艺，满足了国际著名钢帘线公司Bekaert的要求。1实验材料及方法实验材料取自南京钢铁联合有限公司(南钢)生产的70和80级帘线钢准5.5mm热轧

2、盘条，其化学成分见表1。试 样 尺 寸 为准5.5 mm 15 mm。在Gleeble1500D热模拟机上进行如下实验：最佳奥氏体温度实验：以10/s将试样分别升温至815、840、865、890、915、940和965，保温5min后，以19.0/s的冷速冷却至室温。相变临界点的测定：以10/s升温至最佳奥氏体温度，保温5min，以0.05/s的冷速将奥氏体化后的试样连续冷却到室温，测冷却膨胀曲线，确定Ar1、Ar3；以0.05/s的加热速度将试样加热至最佳奥氏体温度，测升温膨胀曲线，确定Ac1、Ac3；以10/s升温至最佳奥氏体温度，保温5min，以60/s测Ms点；以10/s升温至最佳奥

3、氏体温度，保温5min，分别以0.5、1、2、5、10、15、20、25、30和35/s的冷速将试样冷却至室温，由膨胀曲线确定相变温度后，绘出帘线钢控冷工艺研究刘宏玉1,2,郑建强3,李玉华3,李 立4(1.武汉科技大学 理学院,湖北 武汉430081;2.冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室,湖北 武汉430081;3.南京钢铁联合有限公司新产品研究开发推广中心,江苏 南京210035;4.西宁特殊钢股份有限公司 生产销售部,青海西宁810005)摘要：利用Gleeble1500D热模拟机进行了70和80级帘线钢奥氏体温度优化和CCT曲线绘制。通过组织检验，确定最优奥氏体化温度为840；为避

4、免马氏体出现，70级风冷速率应小于30/s，80级应小于25/s。实际控冷工艺生产的帘线钢，满足了Bekaert公司的要求。关键词：帘线钢；CCT曲线；显微组织；控制冷却中图分类号：TG113.1文献标识码：A文章编号：1001-3814(2010)16-0031-03Research on Cooling Process for Wire Cord SteelLIU Hongyu1,2,ZHENG Jianqiang3,LI Yuhua3,LI Li4(1.College of Science,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan

5、430081,China;2.Hubei Province Key Laboratoryof Systems Science in Metallurgical Process,Wuhan 430081,China;3.Research and Development Center of New Products inNanjing Iron and Steel United Co.,Ltd.,Nanjing 210035,China;4.Department of Production and Sales,Xining Special SteelCo.,Ltd.,Xining 810005,C

6、hina)Abstract：Optimizing austenite temperature and plotting CCT diagrams for 70-grade and 80-grade wire cord steels wereconducted by Gleeble 1500D thermal simulation machine.The results show the optimized austenite temperature is 840.To prohibit the appearance of martensite,the air cooling rate is b

7、elow 30/s for 70-grade and 25/s for 80-grade wire cordsteels,respectively.The actual rolled wire rods produced by cooling control process meet Bekaert corporation requirements.Key words：wire cord steel;CCT diagram;microstructure;controlled cooling收稿日期:2010-02-08基金项目:冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室(武汉科技大学)开放基金资助项

8、目(C201017)作者简介:刘宏玉(1966-),男,山东临沭人,教授,博士,主要研究方向为钢铁新产品及热处理工艺质量控制;电话:13006108060;E-mail:表1帘线钢化学成分(质量分数,%)Tab.1 Chemical compositions of wire cord steel(wt,%)级别CSiMnPSCrNiCuAl70级0.700.200.500.007 0.010 0.072 0.035 0.106 0.000780级0.830.200.500.012 0.013 0.085 0.033 0.066 0.002231Hot Working Technology201

9、0,Vol.39,No.16材料热处理技术Material&Heat Treatment2010年8月CCT曲线。用4%的硝酸酒精溶液侵蚀试样，采用Olympus-BX51M显微镜观察试样横截面金相组织。2实验结果和分析2.1最佳奥氏体化温度图1为70及80级帘线钢在不同奥氏体温度冷却后的金相组织照片。随温度的提高，奥氏体变得均匀、晶粒尺寸增大，淬透性提高。70和80级的组织在815865均为索氏体+珠光体+极少量铁素体；70级在915冷却出现马氏体，而80级由于较高的C含量而具有较大的淬透性，890冷却即出现马氏体。综合考虑组织组成、马氏体出现的温度以及企业生产的高效性，奥氏体化最佳温度定为

10、840。2.2相变点及CCT曲线采用切线法1确定的70和80级帘线钢平衡相变点Ac3、Ac1、Ar3、Ar1、Ms以及不同冷速下的相变点列于表2；绘制的相应CCT曲线见图2。2.3不同冷速下的金相组织图3给出了70和80级帘线钢840 奥氏体化后，以0.560/s冷却到室温的金相组织。冷速小于30/s时，70级金相组织均由索氏体+珠光体+铁素体组成；冷速到30/s时膨胀曲线显示出马氏体，金相照片中不明显；冷速达35/s后，出现明显白块状马氏体并伴有屈氏体组织。80级当冷速小于25/s时，组织由索氏体+珠光体+少量铁素表2 70及80级帘线钢的相变点Tab.2 Transformation te

11、mperature of 70-grade and 80-grade wire cord steels级别冷却速率/(s-1)AF开始/AP终止/AM开始/平衡相变点/级别冷却速率/(s-1)AF开始/AP终止/AM开始/平衡相变点/700.5679641-Ac3：749Ac1：728Ar3：708Ar1：661Ms：227800.5684639-Ac3：749Ac1：723Ar3：705Ar1：663Ms：2151.0677630-1.0680629-2.0668625-2.0662625-5.0661605-5.0648602-10.0642580-10.0632579-15.063556

12、9-15.0619560-20.0619548-20.0610534-25.0613524-25.059450918330.059450021030.058949319235.058048621935.057947020460.0-22760.0-215(a)815(a)815(b)865(b)865(c)915(c)890(d)965(d)965图1 70与80级帘线钢不同奥氏体温度冷却后的金相组织500Fig.1 Metallographic structure of specimens of 70-grade and 80-grade austenited at different te

13、mperature50070级80级32热加工工艺2010年第39卷第16期材料热处理技术Material&Heat Treatment下半月出版达第一台风机(1#罩)的时间为3.19s，按19.0/s的冷速计算，吐丝温度应设定在900左右。相变区(Ar3Ar1)的冷速上限。帘线钢应消除或最大程度避免GBC的出现，这需要盘条尽可能以快的冷速通过Ar3Ar1区间；同时为避免马氏体的出现，根据CCT曲线(图2)，70级风冷速率应小于30/s，80级应小于25/s。3.2实际控制70和80级帘线钢采用同一控冷制度，其工艺曲线见图4。即吐丝温度：895902；相变区(上体组成；冷速到25/s时膨胀曲线

14、显示出马氏体，但照片中不明显；冷速达30/s时，出现明显白块状马氏体并伴有屈氏体组织；冷速大于30/s后，马氏体量增多，60/s时生成了大量马氏体和少量屈氏体。3控冷工艺实践3.1目标要求由以上分析可知，实际生产控冷工艺应重点把握两点：开始风冷处温度应在840左右。由于实际生产线吐丝机离第一台风机有段距离，所以受控温度应是帘线钢盘条开始通过第一台风机的温度，即开始风冷的温度，应将其控制在840左右。若以吐丝温度为目标控制温度，应考虑室温、吐丝机离第一台风机的距离、轧速和辊道输送速率等，把控制温度适当提高。南钢Stelmor风冷线上的吐丝机距离第一台风机4 m，根据目前的轧速和辊速，盘条到950

15、9008508007507006506005505007段中7段入口6段中6段入口5段中5段入口4段中4段入口3段中3段入口2段中2段入口吐丝机温度/图4帘线钢控冷曲线Fig.4 Cooling curves of wire cord steelsAc3=749Ac1=72890080070060050040030020010001101001000Ms=227(/s)5210.5温度/时间/s图2 70和80级帘线钢连续冷却转变曲线Fig.2 CCT diagrams for 70-grade and 80-grade wire cord steels1101001000时间/s900800

16、7006005004003002001000温度/Ac3=749Ac1=723Ms=215(/s)510.5中间搭接点20603525 15210AFF+P6035302010AFF+P(a)0.5/s(a)0.5/s(b)30/s(b)25/s(c)35/s(c)30/s(d)60/s(d)60/s图3 70和80级帘线钢840奥氏体化后不同冷速下的金相组织500Fig.3 Metallographic structure of specimens of 70-grade and 80-grade at various cooling rates after austenititizing

17、at 84050070级80级(b)80级(a)70级301525(下转第36页)33Hot Working Technology2010,Vol.39,No.16材料热处理技术Material&Heat Treatment2010年8月接第33页)(Ar3Ar1)冷速：24.625.1/s。按此工艺生产的帘线钢热轧盘条，经Bekaert公司检验，GBC罚分4.1712.50(上限25分)；索氏体率大于90%；无马氏体等异常组织。4结论(1)通过最佳奥氏体温度和奥氏体连续冷却转变实验，绘出了70与80级帘线钢的CCT曲线。(2)最佳奥氏体化温度为840。为避免马氏体出现，70级帘线钢风冷速率应

18、小于30/s，80级应小于25/s。(3)依照CCT曲线，实际控冷工艺生产的70与80级帘线钢，符合Bekaert公司检验的各项要求。参考文献:1林慧国，傅代直钢的奥氏体转变曲线-原理、测试与应用M北京：机械工业出版社，1988230-232性能。在Mg-6Zn-1Si合金中加入微量Ca后，合金的组织得到明显细化，并使Mg2Si强化相形貌由粗大的汉字状转变为细小、弥散分布的颗粒状。由于显微组织的改善，使得Mg-6Zn-1Si合金的室温和高温力学性能均有一定的提高。3结束语碱土元素Ca是镁合金中一种重要的合金元素，它不仅可以细化镁合金的显微组织，改善镁合金的铸造性能，还可以提高镁合金的室温和高温

19、力学性能以及抗蠕变性能。当前，十分重视Ca在高强耐热镁合金中的应用研究，可从阻燃作用、细晶强化与弥散强化入手，来提高合金室温和高温力学性能以及抗蠕变性能。尽管目前对含Ca耐热镁合金的研究已经取得了一定的进展，但是，有关Ca与其他合金元素的交互作用机理及其定量分析和预测，Ca对镁合金的的强化机理和蠕变强化机制，以及含Ca镁合金的蠕变行为和蠕变机制等方面的研究还有待于进一步深入研究。虽然目前还是主要通过加入稀土元素来提高镁合金的耐热性能，但是稀土元素昂贵的价格使其应用受到很大限制。因此，利用相对比较廉价的碱土金属特别是钙元素来提高镁合金的耐热性能，进而开发廉价的耐热镁合金，就成为耐热镁合金今后研究

20、的主要趋势和重要发展方向。参考文献:1Mordike B L，Ebert TMagnesium：properties-applications-po-tentialJMaterials Science and Engineering，2001，A302：37-452Luo ARecent magnesium alloy development for automotivepowertrainapplicationsJMaterialsScienceForum，2003，419-422：57-663闫蕴琪，张廷杰，邓炬，等耐热镁合金的研究现状与发展方向J稀有金属材料与工程，2004，33(6)：

21、561-5654张新明，彭卓凯，陈健美，等耐热镁合金及其研究进展J中国有色金属学报，2004，14(9)：1443-14505王小强，李全安，张兴渊耐热镁合金的研究现状和发展方向J热加工工艺，2007，36(14)：66-706谢建昌，李全安，李建弘，等耐热镁合金及其开发思路J铸造技术，2008，29(1)：124-1277刘生发，范晓明，王仲范钙在铸造镁合金中的作用J铸造，2003，52(4)：246-2488郭世杰，乐启炽，崔建忠加钙耐热镁合金的最新研究进展J材料导报，2004，18(10)：44-469曹林锋，杜文博，苏学宽，等Ca合金化在镁合金中的作用J铸造技术，2006，27(2)：

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