2、高线轧后控冷工艺的特点

　　高线在精轧机（或减定径机组）后至吐丝机间的水冷也称为轧后一次水冷，目的是使轧件从终轧温度快速冷却到所需的吐丝温度，控制线材奥氏体的晶粒度和减少氧化铁皮的产生。最高轧件速度达112m/s，通常设置2~3个水箱，采用闭环自动温控系统来控制温度波动，目前采用引进关键设备和水冷模型可以将吐丝温度差值控制在10℃左右。通过一次水冷可使线材温度急剧降到750~920℃，使轧制后形成的细晶奥氏体组织经急冷后保留下来，为相变提供合适的金相组织和温度条件，也避免了线材在高温状态的停留，减少了二次氧化铁皮的生成。同时考虑到控制线材芯表温差，水箱间（后）设有均温导槽。国内大部分高线轧后控冷工艺的一次水冷工艺基本类似，主要的区别体现在二次风冷上，下面主要就此部分做重点分析。

　　2.1　斯太尔摩控制冷却工艺

　　斯太尔摩辊式风冷运输线作为主要的二次控制冷却设备，经过多年发展，在国内得到普遍应用，斯太尔摩风冷运输线冷却工艺灵活，可以满足大部分线材的不同冷却速率的要求。斯太尔摩风冷运输线常用的控制冷却方式有标准型和延迟型两种，标准型为在辊道输送的散卷冷却运输线下设若干个风机对运输线上的线圈进行强制风冷，通过调整辊道速度来控制线圈间距，并控制每台风机的风量、开启的风机数量及风量分配来达到一定的冷却速率，以获取要求的产品金相组织。一般标准型的技术参数为：散卷线圈运行速度0.4~2.0m/s，冷却速率5.0~15.0℃/s，适合高碳钢生产。延迟型为在标准型基础上增加保温罩，侧墙、底板、保温罩增加绝热材料。盖上保温罩，停止送风，线圈在输送机上缓慢运行，在此缓慢冷却过程中完成相变以满足缓冷钢种的冷却要求。保温罩打开、强制送风即可按标准型生产，因此适用范围比标准型更广，国内普遍应用的都是延迟 型。通常延迟型的技术参数为：散卷线圈运行速度0.1~2.0m/s，冷却速率为0.4~15.0℃/s，可处理低碳钢、冷镦钢、高碳钢等，都是由1个高度可调的输入段（约4.0ｍ）、一个输出段（约5.2ｍ）及若干个冷却段组成（每段约9.3ｍ）。

　　为适应优质高线的生产需求，应用最广的延迟型斯太尔摩控制冷却工艺和设备也在不断改进，从早期链式发展到辊道式，风量分配、风机数量、风量也不断得到改进，从形式上主要分“摩根型”、“阿希洛型”、“西马克型”、“达涅利型”。但随着摩根公司在风冷线上不断创新及其专利控制，“摩根型”逐渐成为市场主流，国内风冷线主要是“摩根型”、国内移植转化型和少量的“达涅利型”，风机布置分为倾斜式和垂直向上型。“达涅利型”主要是垂直型，“摩根型”主要是倾斜式，国内移植转化型中倾斜式和垂直型都有，最近“摩根型”也有了垂直布置设计的。从国内各代表企业代表钢种的实际应用情况来看，高线轧后控制冷却工艺呈现以下发展趋势：

　　（１）轧后控冷闭环控制，吐丝机温度逐渐降低。引进的优质高线生产线均采用全线闭环冷却系统，如宝钢高线、邢钢５#线、兴澄特钢高线、南钢高线、青钢高线等，同时吐丝温度逐步降低，产品性能和均匀性得到提升。

　　（２）风冷线总长度趋于加长，保温段加长。风冷线长度从70ｍ，逐步到宝钢高线103m，再到邢钢5＃线113m，最近新建高线提升到了130ｍ以上。风冷线对钢种的适应性不断提升，适用规格和范围更广。

　　（３）风机台数和风量风压都有增加。风机从早期的６台，风量小于９万，风压2.0kpa逐步演变到宝钢高线的14台风机，风量15.4万m³/h，风压3.0kpa，前5段冷却段每段2台风机，后面6段每段1台风机，每段3个保温罩。邢钢5＃线有14台风机，前６台风机风量提升到19.4万m³/h，后8台风量15.4万m³/h。青钢高线更是将风机风量提升到26万m³/h，风机数量达到18台。最近也有新设计高线将冷却段的风机从每段2台增加到3台。

　　（４）加大冷却速率，考虑冷气、水雾等提高换热效率的辅助冷却方法。为提高冷却速率，有企业开始尝试采用降低风温、水雾冷却等方式来提高冷却速率，国内鞍钢也做过类似改进。

　　2.2　DLP高速线材控冷工艺

　　DLP工艺是20世纪末日本君津制铁所和新日铁公司开发的一种高速线材控制冷却工艺。早期为替代铅淬火处理，以节省工时，节约能源，减少铅尘和铅烟对人体与环境的污染，提出了盐浴处理工艺，后来新日铁在此方向取得突破，开发出了DLP新工艺。DLP工艺是在线材吐丝机后利用线材轧制后的余热来进行盐浴处理，以得到与铅淬火基本相同的组织及性能。线材经吐丝成卷后在800~850℃进入1＃盐浴槽约60s，盐浴槽中盘条移动速度约为20ｍ／min，采用电加热方式熔融 NaNO3和 KNO3混合盐，线材在槽内迅速冷却到约500℃，以避免奥氏体在高温区转变为粗大的珠光体，然后进入2＃盐浴槽，在550℃的温度下完成奥氏体-索氏体转变后进入清洗线，用温水冲洗掉残留在其表面的残盐，最后集卷成盘。

　　通过DLP工艺的等温转变过程使线材索氏体比例最大化，一般可达95~98％，而斯太尔摩控冷一般只有80％～92％。在性能方面以及性能的波动性方面，DLP盘条都与铅淬火盘条接近而优于斯太尔摩控冷盘条。检测及研究表明，DLP线材的显微组织是细小的珠光体-索氏体组织，抗拉强度、断面收缩率和扭转次数与经铅淬火拉拔的钢丝基本相同，与传统的斯太尔摩法处理的线材相比，具有强度高、韧性好、性能离散性小等优点，见图3。DLP线材特别适合用来制造预应力钢丝、预应力钢绞线、弹簧钢丝、制绳钢丝等产品。

　　2.3　EDC高速线材控冷工艺

　　EDC工艺是指热轧线材先经水冷吐丝后散卷浸入热水槽中冷却的在线控制冷却工艺，即散卷热水浴工艺。EDC工艺和DLP工艺类似，只是采用热水做为冷却介质，最早的EDC工艺采用输送辊道升降摆动来控制线材盘卷从热水中通过，通过水淬达到高的冷却速率以提高索氏体化率，调整辊道角度和速度控制盘卷的冷却速率。设备形式上改进为水平可移动框架式布置，将风冷辊道和EDC设施整体移动互换，兼顾斯太尔摩风冷和EDC工艺的优点来满足多钢种的控冷工艺要求。EDC工艺主要是在线强韧化处理，国内在鞍钢高线有实际应用。

　　2.4　在线固溶热处理工艺

　　在线固溶热处理工艺主要针对不锈钢热处理，主要有3类：

　　(1)在成卷时或成卷后直接水淬，设备简单，生产成本低，但不能控制最终晶粒度，只能处理奥氏体不锈钢，只能满足部分产品质量标准；

　　(2)在辊式隧道退火炉中在线固溶处理，热轧线材经吐丝成连续散卷后在隧道炉保温约5min后水冷，设备投资高，可控制最终晶粒度，能处理奥氏体、铁素体不锈钢，产品质量和传统离线固溶处理相当；

　　(3)在吐丝后热卷进入退火炉（包括罩式炉、环型炉等）中在线固溶处理，设备投资大，可控制最终晶粒度，能处理所有不锈钢，也适用于冷镦钢产品在线退火，产品质量比传统离线固溶处理好，但盘卷卷形差。

　　2.5　喷雾冷却等其他轧后控冷工艺

　　喷雾冷却是指热轧线材吐丝后在风冷线上采用风机和水雾来提高热交换效率，加大线材冷却速率的工艺。也有采用次声波产生的高速脉冲气流来冷却线材的，其可加速线材和周围空气的传热而获得高的冷却速率。

来源：冶金技术网