穿水冷却装置基础知识

问：什么叫穿水冷却？

答：成品轧件从精轧机轧出后立即穿过水冷装置进行强行冷却的控制冷却。控制冷却一般分为一次冷却、二次冷却及最后空冷3个阶段。

问：

穿水冷却的目的

答：

一次冷却基本上都是采用穿水冷却。第一阶段强烈冷却的目的通常是：控制变形奥氏体的组织状态，阻止晶粒长大或碳化物过早析出形成网状碳化物，固定由于变形引起的位错，增加相变的过冷度，为变形奥氏体向铁素体或渗碳体和珠光体的转变做组织上的准备，因为相变前的组织状态直接影响相变机制、相变产物形态、晶粒粗细和钢材性能

问：

能否举例并详细说明呢？

答：

某钢铁有限公司决定全面开发穿水螺纹生产日标SD390、英标460MPa级钢筋。英标460执行BS4449:1988标准，日标SD390执行JISG311221987标准。以上标准对轧后冷却工艺并无严格的规定，只要性能达到即可，一般采用微合金化和轧后余热淬火处理两种工艺生产。

问：

什么是微合金化

答：

微合金化需要加钒氮合金或铌铁，将会大幅度增加成本，以目前的市场价格，吨材增加成本70～100元。采用轧后余热淬火处理工艺，适当控制C当量，完全能保证钢筋的综合性能。

      问：

哦，这家钢厂的穿水你能再说的具体点吗？

答：

（1）水温的控制

水温对冷却效果有很大影响，它直接影了冷却速度。若水温过高，冷却速度不够，产生不了足够的过冷度，使得表面回火马氏体的深度不够，钢筋的抗拉强度将达不到要求。水温应当控制在30℃以下。为此，增设了一个冷却水池，蓄水能力1000m3，冷却能力1200m3/h。

（2）水压的控制

水压对冷却效果的影响也非常明显。必须要有足够的水压，才能把冷却过程中附着在钢筋表面的氧化膜击破。另外，水压足够高才能消除重力的影响，使钢筋浮在紊流管的中心，达到均匀冷却的目的。实践表明，水压应控制在0.7MPa以上。

（3）紊流管的尺寸和形状

穿水冷却通常有两种形式：套管式和紊流管式。这家钢厂采用紊流管结构。套管式冷却均匀，但冷却强度不大，对水的压力流量和冷却线长度要求高。紊流管式冷却强度大，但内腔设计难以掌握，否则容易产生不均匀冷却，波浪弯曲难以控制，而且钢筋在紊流管内的阻力大，严重的时候会直接在紊流管内堆钢。

（4）穿水位置的选择

一般说来，水冷线离成品机架越短越好。出了成品机架马上穿水，可以减少奥氏体再结晶程度，保存轧制变形的效果，综合的力学性能较好。以上原理在实际应用中，可以采取变通。对日标SD390螺纹，标准规定屈服上限不能超过510MPa。在实际调整过程中，为了控制弯曲，往往出现性能偏高的情况。虽然经过足够的时效，能回落到正常值，但在周转快的情况下，产品可能在一周内就会投入使用，此时因时效期不够，强度仍然偏高，容易引起质量异议。此时，应在水冷线的后半段采取穿水工艺。后半段穿水，经过1秒钟时间，奥氏体经过再结晶，晶粒度一般能长大一个数量级，而且因钢温有所降低，减小了过冷度，也可以使性能有所降低。这样处理的钢筋，时效很小，性能稳定。

（5）波浪弯曲问题

在穿水工艺生产φ20以下规格时，很容易出现波浪弯曲。穿水强度小，性能不够，也容易造成波浪弯曲，穿水强度提高，又容易造成堆钢。此问题成为制约生产的瓶颈环节。因为小规格刚性差，在受到阻力时更容易产生不均匀冷却，从而产生弯曲。一般棒材生产线在分段剪前有一个夹送辊，但常常不用。为了解决小规格阻力过大问题，利用起了分段剪前的夹送辊，设定超前系数，从而很好地解决了这一问题