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1、材料科学与工程学院教案用纸课程章节名称项目十一控冷岗位操作教学目的、要求 了解线材控制冷却的工艺要求。 熟悉常见控制冷却工艺及其特点。 掌握控制冷却工艺主要参数设定原理。 能够说出典型的线材控制冷却工艺及其特点。 能够说出控制冷却工艺参数设定对线材质量的影响。 了解设备性能与技术要求。 熟悉控冷在线操作内容。 熟悉控冷操作台功能及操作内容。 掌握控冷在线操作技能。 能够说出控制控冷操作台的功能及调整理论。 能对简单的生产事故进行分析和处理。重点难点1 .控冷系统的操作2 .生产事故的分析和处理方法教学环节时间分配2课时教学手段、教学方法和实施步骤多媒体授课内容：任务一：控制冷却工艺与主要控制参
2、数一、线材控制冷却的工艺要求线材轧后控制冷却过程可分为三个阶段,第一阶段：相变作组织准备及减少二次氧化铁皮生成量,一般采用快速冷却到相变前温度（吐丝温度）；第二阶段：相变过程，（控速）；第三阶段：相变结束,除有时考虑到固溶元素的析出采用慢冷外,一般采用空冷。冷却的基本方法：首先让轧制后的线材在导管（或水箱）内用高压水快速冷却,再由吐丝机把线材吐成环状,以散卷形式分布到运输短道（链）上,使其按要求的冷却速度均匀风冷,最后以较快的冷却速度冷却到可集卷的温度进行集卷、运输和打捆等。低碳钢丝和碳素焊条钢盘条：高温吐丝,缓慢冷却,以便先共析铁素体充分析出,并有利于碳的脱溶。含碳量为0.20%0.40%的
3、中碳钢：用较慢的冷却速度,它们除能得到较高的断面收缩率外,还具有低的抗拉强度。含0.35%0.55%的碳素钢：以适当的冷速,使线材最终组织由心部至表面都成为均匀的细珠光体组织。含0.60%0.85%的高碳钢：采用较高的冷却速度,以强制风冷来抑制先共析相的析出,同时使珠光体在较低的温度区形成,这样就可得到细片小间距的珠光体索氏体。部分钢种的用途、控冷目的和工艺要求:例肿拄冷目的达到目标适合的坦织冷却特点轧制要求生产手段成砧用途低蹂软铜爆条和含0.06%-0.20C）提得拉拔tttt尽可能软化铁索体+81破化物均匀慢冷（也可中间快冷）无特殊要求斯太尔摩任迟冷却制作玻璃纲丝、铁丝、灯子、煌条芯等冷盘
4、用（含0.20-0.50C）省去软化退火尽可能软化帙索体+珠光体（不含贝氏体）缓慢冷却奥氏体细化（抵终轧）斯太尔摩场慢或修退冷却螺丝、螺钉脩灯、汽车1R固件、标准件简化球化退火缩短球化时间田珠光体+铁索体控制急冷（水）+缓冷低温然轧EDC法或斯太尔摩延迟冷却高碳纲先费铜（含0.60%-0.85%C）省去铅浴淬火高强度、密拉拔性、高韧性平均粗变温度600C以上的维珠光体索氏体（少用的帙索体、不含贝氏体和马氏体）轧后急冷+快冷（水冷+风冷）奥氏体粗化（离终轧）斯太尔山标准冷却或其他冷却钢绳.Si应力钢丝、应力帆及线、赤黄等急冷（水）+,，三奥氏体温瞥大小取决于冷速斯太尔摩廷这冷却箱承陋（全淳透）简
5、化或省去球化退火缩短球化时阿（得利球化早期组织）维珠光体（索氏体）+等网状碳化物均匀析出急冷（水）+低温终轧斯太尔摩廷迟或短慢冷却滚珠、滚柱轴承套fl等低合金自强度纲（含0.o%一0.35C）省去离线淬火回火及拉丝中的热处理青蛰度、窝韧性全部马氏体急冷（水）奥氏体粗化直接淬火高强度应力朗先高强度、高加工性铁索体+竭俄化初析出快冷（水）+保工低温终轧（未再结晶奥氏体）EDe法或斯太尔摩修E冷却高强度螺栓奥氏体不镑铜省去固溶处理软化、高耐腐性祖奥氏体,无鼻界碳化,保温牛急冷（水）奥氏体殂化（育终轧）直接固溶处理各片不镑铜制品部分合金元素对等温转变时间的影响:合金元案含su%完成等次转变所需时间(m
6、in)Mn1.9160Ni1.01.132.034.030Cr0.525Mo0.1010Si0.504Cu0.504.08V0.275.02Cr+Mo0.98+0.21400制冷却的工艺要求,应结合钢材的自身性质(钢种、成分、冶炼方法等)、加热和轧制工艺状况,控制冷却的设备特点以及产品的最终用途等多方面因素加以综合考虑。二、控制冷却工艺方法基本方法：按照控制冷却的原理和工艺要求,首先将轧后的线材在导管内用水快冷到所要求的温度,在由吐丝机把红热的线材绕成环形线圈散布在运输短道(链)上,使其按要求的冷却速度均匀冷却。最后以较快的速度冷却到可集卷的温度进行集卷、运输和打捆。1.斯太尔摩控制冷却工艺(
7、1)标准型斯太尔摩控制冷却法：线材从精轧机出来后首先进入水冷导管通水快速冷却。(2)缓慢型斯太尔摩控制冷却：子运输机的前部加了可移动的带有加热烧嘴的保温炉罩。使盘卷缓慢的冷却速度冷却。(3)延迟型斯太尔摩控制冷却：在运输机的两侧装上隔热的保温层侧墙。优点：a.冷却速度可以人为控制,这就容易保证线材的质量。b.与其他各种控制冷却工艺相比,斯太尔摩工艺较为稳妥可靠,三种类型的控制冷却方法适用的生产范围很大,基本上能满足当前现代化线材生产的需要。C.设备不需要深的地基。缺点：a.投资费用较高,占地面积较大。b.风冷区线材降温主要依靠风冷,因此,线材的质量受气温和湿度的影响大。C.由于主要依靠风机降温
8、,线材二次氧化较严重。2.施罗曼控制冷却工艺(1)改进了水冷装置,强化了水冷能力,使轧件一次水冷就尽量接近理想的转变温度,从而达到简化二次冷却段的控制和降低生产费用的目的。(2)采用水平锥螺管式成圈器,成圈后的线圈可立着水平移动,依靠空气自然冷却,使盘卷冷却更为均匀,且易于散热。优点：取消了成圈后的强制风冷而任其自然冷却,这样就使二次冷却过程基本上不受车间气温和湿度的影响,并可防止在相变过程中线圈相互搭接而造成相变条件不一致。缺点：由于施罗曼法成圈后的二次冷却是自然冷却,冷却能力弱,对线材相变过程中的冷却速度没有控制能力,所以用施罗曼法冷却的线材在质量上不如斯太尔摩法易于保证。与斯太尔摩法的区
9、别：斯太尔摩法侧重二次风冷,它对冷却速度的控制手段主要放在风冷区。而施罗曼法强调一次水冷,线材的温度控制主要靠水冷来保证。3 .其他冷却工艺(1)间歇水冷法将水冷区分成若干段,每两段之间留有一定的距离不冷(称为恢复段),使线材在通过水冷区时,间断地被水冷却。目的：防止线材表面和芯部温差过大而造成组织不均匀,同时也是为了避免一次冷却过激而形成马氏体。特点：设备简单,但冷却速度难以控制，线材质量得不到保证。(2)ED法(易拉拔法)、EDC(易拉拔运输机)法ED法又称热水浴法特点：热水作为冷却介质,利用水受热后可在线材表面形成稳定蒸汽膜的特点来抑制冷却速度,从而达到近似“等温”的转变效果。EDC法解
10、决了ED法操作面积小和不便连续化控制的缺点。优点：冷却均匀且不受车间环境温度影响,尤其是盘卷的通条性能波动小,有利于处理大规格盘条。缺点是奥氏体分解温度较高,强度比铅浴淬火低左右,且耐磨性较差,抗过载能力低。(3)德马克八幡竖井法(DP法)工艺布置：将轧后的线材用水冷却到600C吐丝。吐丝后的线圈依次放在垂直链式运输机的托钩上,把线圈相互分开,运输机垂直置于一柱形筒内,按一定的速度下降（此速度可调）,同时从垂直塔壁上的风孔吹入压缩空气进行冷却。特点：占地面积小,但生产率较低,冷却效果比较差。（4）流态床冷却法（KP法）工艺布置：线材从成品轧机出来后,首先进入水冷管急冷（一般冷到650C750C
11、）然后经吐丝机落入流态床中。基本原理是依靠一定速度的气流使固体颗粒流态化,形成一层类似液体沸腾的固体颗粒层。特点：可以通过调节冷却介质（即固体颗粒流态层）温度控制冷却速度。但设备复杂,车间噪音大,污染严重,而且线材表面的二次氧化也较严重。三、控制冷却工艺参数设计1.终轧温度的设定（1）高碳钢、低合金高强度钢以及冷锁钢之类线材由于它们的使用性能和再加工性能的需要，对于强度和韧性要求较严格，要求奥氏体晶粒细化（粗晶粒冲击韧性差）、脱碳层薄,所以它们的终轧温度不能过高,一般应控制在930C980C.（2）低碳软钢、碳素焊条钢线材用于拉拔铁丝、制钉等用途，对强度性能要求不高，含碳量低,奥氏体化温度高,
12、所以终轧温度应相应高一些,一般可设定在980C1050C.（3）轴承钢线材为了避免网状碳化物形成,在轧机能力许可的情况下,应该使终轧温度尽可能低于900Co如不能达到,则需在轧后快冷至6502左右保温C（4）奥氏体一铁素体型不锈钢线材为了让碳化物充分溶解,以便在后续冷却中得到固溶处理的效果,必须进行高温终轧。终轧温度一般不低于1050Co终轧温度的控制可通过增加或减少精轧机机架间水冷量和精轧机前水箱水量来实现。4 .吐丝温度的设定最佳吐丝温度的选择应结合钢种成分、过冷奥氏体分解温度（C曲线的位置）及产品最终用途等几方面的因素加以综合考虑。碳钢的吐丝温度一般为850oC-700C,最低不应低于6
13、00C（表面温度不能低于500C),以防止产生所不希望的马氏体组织。对低、中碳钢为了提高强度,应降低吐丝温度,而对高碳钢,则要提高吐丝温度才能获得强度的增加。提升抗拉强度的方法：将吐丝温度设定得很低(60OC以下),让其表面形成马氏体,然后在后续冷却中利用芯部余热进行自回火而得到回火马氏体。5 .相变区的冷却速度控制运输机的速度、风机状态、保温罩盖的开闭运输机速度：改变线圈在运输机上布放密度的一种工艺控制参数。通过改变运输机速度采改变线圈布放密度,从而控制线材的冷却速度。，运输机的速度越快,线圈布放得越稀,散热速度越快,因而冷却速度越快。风机状态：(1)所有风机均开启,并以满风量工作。适用于要
14、求强制风冷的高碳钢种(C%0.6%)o(2)各风机以75%、50%、25%、0%任意一种风量操作，适用于中等冷速要求的钢种。(3)前开后闭，前闭后开，任意开闭，分别适用于要求先快冷后慢冷,或先慢冷后快冷,或非均匀冷速的钢种。(4)所有风机关闭。适用于要求冷却速度较慢的低碳、低合金及合金钢种。保温罩盖：只有开、闭两种状态。按缓冷工艺即斯太尔摩的延迟型工艺操作时,罩盖关闭,进行强制风冷或散卷空冷时,罩盖打开。6 .集卷温度的确定取决于相变结束温度及其后的冷却过程。为了保证产品性能,避免集卷后的高温氧化和FeO的分解转变以及改善劳动环境,一般要求集卷温度在250以下，保证350C以下。所以,多数情况下要求集卷段鼓风冷却,以降低集卷温度。7 ,头尾不冷段长度的设定目的：为了避免水箱水流对线材头部造成的阻力。长度的设定：取决于钢种和规格以及水冷段的长度。对于小规格线材要等到头部全部通过三段水冷箱到达夹送根时才能通水冷却。在尾部还未出水冷箱时就要从前到后每个水箱逐个断水不冷。对于中等规格线材,一般是轧件头部到达下一水箱时,前一水箱才开始通水,尾部可全冷。对于大规格线材,由于轧制速度慢、直径粗,故可让其头部通过某一水箱后就对该水箱通水。任务二：控制冷却岗位设备及操作技能一、控制冷却线有关设备性能与技术要求控冷在线操作工的工作区域是从精轧出口的水冷段到集卷筒，包括水冷段、夹送辑、吐丝机、斯太尔摩
