[发明专利]一种控制低碳钢盘条三次渗碳体的热轧方法

说明书

技术领域

本发明属于轧钢技术领域，特别是提供了一种控制低碳钢盘条三次渗碳体的热轧方法。控制组织中三次渗碳体的热轧工艺方法，用于提高盘条的拉拔极限，降低断丝率。

背景技术

线材制品的品种与质量，不仅决定于其本身的生产工艺技术与装备水平，而且在很大程度上更依赖于线材的冶炼与轧制技术。当产品开发达到一定水平，线材质量的提高，将更多的考虑深加工性能和工艺。不同产品的变形程度不同，对盘条的加工变形要求是有轻重程度区别。总体来讲，成品变形越复杂，拔丝线径越细，要求盘条组织性能越是苛刻。

对于低碳钢来说，组织控制上一直以来更多关注铁素体晶粒度控制，珠光体比例控制，屈服强度控制，而对于盘条内部的碳元素来说，是以固溶态存在，还是以析出态存在于盘条中，存在的两方面影响研究不够深入。

第一，以析出态形式存在，就是大部分都是以三次渗碳体形式存在，当三次渗碳体尺寸较大时而且以网状存在于基体中时，很可能会在大应力作用下，诱发裂纹的产生。

第二，以固溶态形式存在，大部分的碳固溶在铁素体基体内，这些固溶碳原子存在于晶格点阵的间隙位置，拉拔时会和位错产生交互作用，从而产生柯氏气团，造成钢丝硬化，出现动态时效，增加钢丝的拉拔断丝率。

所以，三次渗碳体的控制要充分考虑这两方面的影响，三次渗碳体的析出量和析出形态研究显得十分重要。中南大学的学者在对冷镦低碳钢开裂的研究中发现了晶界三次渗碳体对材料深加工性能恶化的作用。马钢和宝钢在低碳铝镇静热轧带钢生产过程中都重视组织中三次渗碳体的控制。北科大罗海文教授对超低碳钢三次渗碳体的析出形态和析出条件进行分析，发现即使在激冷条件下，三次渗碳体依然可以析出。并提出铁素体中过饱和的固溶C，即使是在室温条件下仍然可以析出的理论。首钢研究人员更是在长期的低碳钢线材开发中对材料深加工性能进行了系统分析，强调铸坯N的控制来降低拉拔硬化，同时对组织转变过程进行大量基础研究，分析了低碳钢组织转变特性。但是对于如何通过细化高线生产工艺，来实现对组织性能的优化，合理控制三次渗碳体的形态，国内外鲜有相关报道。

本发明在长期的生产实践基础上，对用户深加工过程断丝问题进行了深入分析，发现了大颗粒三次渗碳体的诱导裂纹扩展现象，分析了不同尺寸、形态三次渗碳体对拉拔裂纹扩展过程的影响，同时结合实验室基础研究，对低碳钢三次渗碳体在不同温度下的析出量、析出形态进行了分析，指出了三次渗碳体最佳析出区间和冷却工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制低碳钢盘条三次渗碳体的热轧方法，用来解决盘条深度拉拔过程中由于大颗粒渗碳体粒子和晶界析出渗碳体造成的拉拔断丝问题，工艺指导性强，适合高线车间进行低碳钢品种的试制和开发。

本发明的工艺步骤及控制的技术参数为：

（1）吐丝后盘条在900-750℃温度区间的冷却速率控制在1.5-2℃/s。

吐丝后冷却工艺的设定关系整条风冷线的运行状态，吐丝温度太高，冷却速率太慢会给盘条表面氧化铁皮的控制带来影响，表面会出现鼓泡，影响拉拔钢丝的表面质量。吐丝后冷却速率太快，会造成盘条组织太细，强度太高。

（2）风冷线长度缓冷距离控制在85-100m，辊道设计4跌落段，辊速采用13段设计，各段辊速为：

0.12-0.15-0.15-0.15-0.15-0.15-0.15-0.15-0.15-0.15-0.35-0.35-0.35m/s。

三次渗碳体组织控制，关键在于如何实现缓冷工艺的控制，涉及保温段长度和辊道速率，但是保证在较为严格的辊道运行状态下，盘条冷却的均匀性，保证正常的集卷状态，必须设定各段辊道的传动速率和跌落段位置的速度，同时过低的传动速率，虽然保证了缓冷时间和缓冷温度，但是对辊道的耐热性能提出了严格的要求。

表1不同辊道起始速率下的第二跌落段的辊道温度和保温时间、在线盘条重量

（3）570-670℃区间的冷却速率控制在0.2-0.5℃/s

三次渗碳体析出温度区间的冷却速率控制是整个缓冷工艺控制的关键，不同温度下三次渗碳体的析出大小、形态及位置都存在差异，高温下晶界位置析出，低温下铁素体晶内析出，不同冷却速率对析出动力学过程影响也不一样。

表2不同温度下的三次渗碳体析出体积和尺寸

（4）450-570℃温度区间的冷却速率控制在0.8-1℃/s。