成品轧件穿水冷却的作用及水冷装置介绍

成品轧件从精轧机轧出后立即通过水冷装置进行强制冷却。钢材控轧后的控冷一般分为一次冷却、二次冷却和最终空冷三个阶段。

初级冷却基本采用水冷。第一阶段强冷的目的通常是控制变形奥氏体的组织状态，防止碳化物晶粒长大或过早析出形成网状碳化物，固定变形引起的位错，增加相变过冷度。为变形奥氏体转变为铁素体或渗碳体和珠光体进行组织准备，因为相变前的组织状态直接影响相变机制、相变产物形貌、晶粒度和钢性能。 。

经验表明，初始快冷温度越接近最终轧制温度，细化变形奥氏体的效果越好。用于水冷的水冷装置有单层机壳冷却器（图1）、双层机壳冷却器（图2）、喷射冷却器（图3）、旋流紊流管冷却器（图4）、箱式冷却器（图5）、层流冷却器（图6）和定向环形射流冷却器（图7）等。

旋风式紊流管冷却器冷却能力强，应用最广泛。开冷温度、终冷温度和冷却速率是水冷的主要工艺参数。例如，棒材、钢筋在线轧后进行残余热处理时，自回火温度（即再加热温度）是所有工艺参数中最基本的工艺参数（参见钢筋控制冷却）。如果线材在轧制后通过水冷却，那么选择合适的冷却速率以获得所需的组织很重要。还应注意，水冷后线材表面温度不得低于500℃，以免生成马氏体。

水冷生产过程控制实例

日照钢铁公司决定全面开发透水螺纹，生产日标SD390和英标460MPa级钢筋。英标460执行BS4449：1988标准，日标SD390执行JISG311221987标准。上述标准对轧后冷却工艺没有严格规定。只要达到性能，一般采用微合金化和轧后余热淬火进行生产。

水温对冷却效果影响很大，直接影响冷却速度。如果水温过高，冷却速度不够，不能产生充分的过冷，导致表面回火马氏体深度不够，钢筋的抗拉强度达不到要求。水温应控制在30℃以下。为此，增设冷却水池一座，蓄水量为1000m3，制冷量为1200m3/h。水压对冷却效果的影响也非常明显。冷却过程中必须有足够的水压破坏钢筋表面附着的氧化膜。

另外，水压足够高，可以消除重力的影响，使钢筋漂浮在湍流管的中心，实现均匀冷却。实践表明，水压应控制在0.7MPa以上。水冷通常有两种形式：套筒式和紊流管式。日照工厂采用紊流管结构。套管冷却均匀，但冷却强度不大，需要较高的水压流量和冷却管路长度。湍流管冷却强度高，但内腔设计较难掌握，否则容易出现冷却不均匀，且波浪弯曲难以控制。而且湍流管内钢筋的阻力较大。严重时，钢材会直接堆放在湍流管内。成品机架的水冷管路越短越好。成品出炉后立即对成品机架进行过水处理，可降低奥氏体再结晶程度，保留轧制变形效果，具有较好的综合力学性能。上述原则在实际应用中可以进行修改。对于日标SD390螺纹，标准规定屈服上限不能超过510MPa。

微合金化需要添加钒氮合金或铌铁，这会显着增加成本。按目前市场价格计算，每吨材料的额外成本为70至100元。采用轧后余热淬火工艺，适当控制C当量，可以充分保证钢筋的综合性能。