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斯太尔摩控冷工艺在高速线材生产中的应用

1．概况

13mm盘卷,φ5.5mm---φ唐钢高速线材厂是引进的具有八十年

代国际装备水平的线材生产线。该生产线轧制速度为90m/s，最高

可达108m/s,产品规格为12mm螺纹盘卷。该厂主要生产工艺流

程如下：φ10mm---φ

210精轧机----三段水冷箱水冷----夹送辊夹送----吐丝机吐丝----斯

太尔摩风冷辊道风冷----剪尾----集卷筒集卷----运卷小车运卷、卸卷

----P/F线运输----剪头、检查----打包机打包----电子称称重----卸卷

----入库φ300预精轧机(机架间有立活套）----预水冷----3#切头飞剪、

转向器----侧活套----废品卡断剪----10*φ400中轧机----2#切头、切

废飞剪----6*φ500粗轧机----1#切头、切废飞剪----5*φ连铸坯

(135mm*135mm)----步进加热炉加热----出炉----夹送、废品或事故

卡断剪----4*

2．控制冷却工艺特点

线材轧后的控制冷却是整个线材生产中产品质量控制的重要手

段之一，它对线材成品的内部组织、力学性能及二次氧化均有重要

的影响。控制冷却的实质是利用轧件轧后的轧制余热，以一定的控

制手段控制其冷却速度，从而获得所需要的组织和性能，以达到提

高产品质量的目的。1964年，加拿大斯太尔柯钢铁公司和美国摩

根公司联合研制的高速线材轧机，首次采用了线材散卷控制冷却工

艺，称之为斯太尔摩控制冷却方法。这是线材生产发展史上的重大

技术革命之一，并在世界高速线材轧机控冷线上得到了广泛的应

用。斯太尔摩控冷工艺有三种类型：（1）标准型：采用标准型冷

却时，从精轧机出来的线材以压力水进行快速冷却，根据不同的钢

种和用途将线材冷却到接近相变的开始温度（760--900℃），冷却

后的线材经吐丝机形成线环状，呈散卷状叠放在运输机上，线卷在

运输过程中鼓风进行散卷冷却。标准型斯太尔摩冷却的运输速度为

0.25—1.3m/s,冷却速度为4--10℃/s。（2）缓慢型：缓慢型与标准

型的不同之处是在运输机的前部加了可移动的带有加热烧嘴的保

温炉罩。运输机的速度设定的更低些，可使盘卷以很缓慢的冷却速

度冷却。缓慢型冷却运输速度为0.05—1.3m/s,冷却速度为

0.25--10℃/s。(3)延迟型:延迟型是在标准型的基础上,结合缓慢型冷

却的工艺特点加以改进而成。它是在运输机两侧装上绝热材料的保

温墙，并在保温墙的上方装有开关灵活的保温罩盖。当保温罩盖打

开时，可进行标准型冷却；若关闭保温罩盖，降低运输机速度，又

能达到缓慢冷却的效果，但比缓慢冷却型结构简单而经济。延迟型

冷却的运输速度为0.05—1.3m/s,冷却速度为1--10℃/s。标准型

适用于高碳钢线材，缓冷型适用于低碳钢及低合金钢线材。由于缓

冷型冷却需要附加加热设备，投资大、能耗高，而被延迟型冷却所

替代。延迟型冷却适应性广、工艺灵活、投资适中，因此得到了广

泛的应用。唐钢高速线材厂的辊式延迟型斯太尔摩控冷线，不仅能

进行延迟型冷却，也能进行标准型冷却，其冷却速度最低可控制在

1℃/s以下，最高可达10℃/s以上，因而冷却范围宽，适应性广3．控

制冷却工艺参数

控制冷却工艺中要求控制的参数主要是终轧温度、吐丝温度、

相变区冷却速度（通过调节运输机速度、风量大小及保温时间来达

到）与集卷温度等。

3.1终轧温度的设定

由于奥氏体晶粒度影响相变过程中的组织转变和转变后产物的

形态,因此,通过控制终轧温度来控制奥氏体晶粒度有着实际意义。

终轧温度的设定视钢种不同而异。对于强度和韧性要求较严格的高

碳钢、低合金高强度钢及冷镦钢之类的线材，因其实用性能和再加

工性能的需要，要求奥氏体晶粒细化（粗晶粒冲击韧性差），其终

轧温度一般控制在930--980℃。对于强度要求不高，主要用于拉拔

钢丝、制钉的低碳钢、碳素焊条钢等，由于碳含量低，奥氏体化温

度高，终轧温度相应高些一般可设定在980--1050℃。对于轴承钢，

为避免网状碳化物生成，在轧机能力许可的情况下，应当使终轧温

度尽可能低至850℃，如不能达到，则需在轧后强冷至780℃左右

吐丝。此外，对于某些A-F型不锈钢，为让碳化物充分溶解，以便

在后续冷却过程中得到固容处理的效果，必须进行高温终轧。终轧

温度一般不低于1050℃。终轧温度的控制，可通过增减精轧机前

面水冷箱的冷却水量及钢坯的出炉温度来实现。

3.2吐丝温度的设定

吐丝温度是控制相变开始温度的关键参数。对于斯太尔摩冷却

法来说，一般根据钢种和用途的不同，将吐丝温度