《棒线材的控制冷却和余热淬火》课件

《棒线材的控制冷却和余热淬火》2026/8/42棒线材轧机的布置型式棒线材轧机的发展过程

横列式轧机2026/8/43棒线材轧机的布置型式

半连续式轧机复二重式线材轧机2026/8/44棒线材轧机的布置型式

传统连续式轧机2026/8/45传统连续式轧机45º无扭转式精轧机组的连续式线材轧机示例图

2026/8/46棒线材轧机的布置型式

Y型三辊式线材精轧机组2026/8/47棒线材轧机的布置型式现代化棒线材轧机

现代化棒材轧机型、棒材一体化节能轧机现代化线材轧机：摩根型轧机（2/3)、德马克型、阿希洛型轧机、Y型轧机以及泊米尼型等。此外，还有克虏伯型、摩格斯哈玛型、达涅利型和台尔曼型等机组。2026/8/48现代化线材轧机－摩根轧机发展2026/8/49棒线材的控制冷却和余热淬火螺纹钢筋轧后余热淬火处理

在钢筋(棒材)终轧后的组织仍处于奥氏体状态时，利用其本身的余热在轧钢作业线上直接进行热处理，将热轧变形与热处理有机结合在一起，通过对工艺参数的控制，有效地挖掘出钢材性能的潜力，获得热强化的效果。

2026/8/410棒线材的控制冷却和余热淬火基本原理

在钢筋(棒材)终轧后的组织仍处于奥氏体状态时，利用其本身的余热在轧钢作业线上直接进行热处理，首先进入高效冷却装置快冷使表面生成一定量的马氏体（<33％），然后利用心部余热和相变潜热使轧材表面形成的马氏体进行自回火，将热轧变形与热处理有机结合在一起，通过对工艺参数的控制，有效地挖掘出钢材性能的潜力，获得热强化的效果。

2026/8/411棒线材的控制冷却和余热淬火可以在轧制作业线上，通过控制冷却工艺，强化钢筋，代替重新加热进行淬火、回火的调质钢筋。选用碳素钢和低合金钢，采用轧后控制冷却工艺，可生产不同强度等级的钢。设备简单，不用改动轧制设备，只需在精轧机后安装一套水冷设备。在奥氏体未再结晶区终轧后快冷的余热强化钢筋在使用性能上存在一个缺点，即应力腐蚀开裂倾向较大。

2026/8/412棒线材的控制冷却和余热淬火余热淬火的工艺过程

钢筋的余热淬火工艺是首先在表面生成一定量的马氏体(要求不大于总面积的33%，一般控制在10--20%之间)，然后利用芯部余热和相变热使轧材表面形成的马氏体进行自回火。根据冷却的速度和断面组织的转变过程，可以分为三个阶段：

2026/8/413余热淬火的工艺过程第一阶段为表面淬火阶段（急冷段），钢筋离开精轧机在终轧温度下，尽快地进入高效冷却装置，进行快速冷却。芯部温度很高，仍处于奥氏体状态。表层则为马氏体和残余奥氏体组织。第二阶段为空冷自回火阶段，钢筋通过快速冷却装置后，在空气中冷却。此时钢筋截面上的温度梯度很大，芯部热量向外层扩散，传至表面的淬火层，使已形成的马氏体进行自回火，可以转变为回火马氏体或回火索氏体，表层的残余奥氏体转变为马氏体，同时邻近表层的奥氏体根据钢的成分和冷却条件不同而转变为贝氏体、屈氏体或索氏体组织，而芯部仍处在奥氏体状态。第三阶段为芯部组织转变阶段，芯部奥氏体发生近似等温转变，转变产物根据冷却条件可分为铁素体和珠光体或铁素体、索氏体和贝氏体。

2026/8/414线材控制冷却线材控制冷却的优点：提高了线材的综合机械性能，并大大改善了其在长度方向上的均匀性；改善了金相组织，使晶粒细化；减少氧化损失，缩短酸洗时间；降低线材轧后温度，改善劳动条件；提高了产品质量，有利于线材二次加工。2026/8/415线材控制冷却两个类型珠光体型控制冷却在冷却过程中使钢材获得索氏体组织。马氏体型控制冷却通过轧后淬火回火处理，得到中心索氏体，表面是回火马氏体的组织。2026/8/416珠光体型控制冷却原理

为了获得有利于拉拔的索氏体组织，线材轧后应由奥氏体化温度急冷至索氏体相变温度下进行等温转变，其组织可得到索氏体组织。2026/8/417a-理论路径b-铅浴淬火c-控制冷却d-未经控制冷却2026/8/418马氏体型控制冷却原理线材轧后以很短的时间进行强烈冷却，使线材表面温度急剧降至马氏体开始转变温度以下，使钢的表面层产生马氏体；在线材出冷却段以后，利用中心部分残留的热量以及由相变释放出来的热量使线材表面层的温度上升，达到一个平衡温度，使表面马氏体回火。最终得到中心为索氏体，表面为回火马氏体的组织。

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穿水冷却线材断面温度的变化简图

2026/8/420线材控制冷却工艺

线材冷却过程分三个阶段：1）奥氏体急速过冷阶段（一次冷却）：采用轧后快速冷却，为相变做准备，减少氧化铁皮。冷却到相变前温度，为吐丝温度；2）等温处理过程（二次冷却）：相变过程，主要控制冷却速度，散卷冷却。3）迅速冷却阶段（三次冷却）：相变结束后，空冷至室温。线材出成品轧机通过水冷套管快速冷却至接近相变温度，然后吐丝机把线材吐丝成环状，以散卷形式陆续落在连续移动的链式运输机上，按照要求的冷速进行均匀风冷，最后一较快的速度进行集卷。2026/8/421斯太尔摩法

线材出成品轧机通过水冷套管快速冷却至接近相变温度，然后经导向装置引入线圈形成器（吐丝机），线材在成圈的同时陆续落在连续移动的链式运输机上，使每圈相隔一定距离而成散圈。视钢种不同，在运输过程中可用鼓风机强制冷却，或自然空冷，或加罩缓冷，以控制线材组织性能。为了上述目的，运输机速度可调。当线圈冷却至相变完成温度（约550—4500℃）后，通过集卷器收集并打捆。

2026/8/422斯太尔摩法

热轧后的线材经过两种不同的冷却介质进行冷却：水冷和风冷。重点是在风冷阶段实现对冷却的控制。1-水冷套管，2-吐丝机，3-运输机，4-鼓风机，5-集卷器，6-盘条2026/8/423斯太尔摩法

标准型斯太尔摩冷却法：冷却速度4~10℃/s，适合于高碳钢缓慢型斯太尔摩冷却法：在运输带上加上保温罩，0.25~10℃/s，适合于低碳及低合金钢；延迟型斯太尔摩冷却法：以上二者结合形式，冷却速率：1~10℃/s2026/8/424施劳曼法

在斯太尔摩法基础上改进而来，有两大变动：改进了水冷装置，强化了水冷能力，使轧件一次水冷即接近相变温度；采用水平锥管式成圈器，成圈后的线圈可直立着进行水平移动，通过空气对流冷却，使盘圈冷却更加均匀且易于散热。而不用强制鼓风，冷却速度为2—90℃/s。

2026/8/425施劳曼冷却线的5种形式

1-普碳钢；2-冷却速度较慢的钢3-适于转变时间较长的钢种4-适于低温收卷的钢种5-适于合金钢2026/8/426新一代TMCP控制思想常规轧制+UFC+接近相变温度时停止冷却+冷却路径控制尽可能少添加或不添加微合金成分

节约资源关键设备--UFC:UltraFastCoolingTime传统TMCP:

低温大压下NG-TMCP常规轧制温度UFC动态相变温度冷却路径控制Temperature①②③④铁素体贝氏体硬化奥氏体2026/8/427新一代TMCP控制思想2026/8/428新一代TMCP控制思想两个特点：1、不低温轧制2、终冷温度不低于上马氏体温度（不淬火）2026/8/429

轧制热处理（TMCP）的强化机制有：细晶强化、相变强化和析出强化。低温轧制主要是形变诱导相变，细晶强化。出精轧孔后材料温度低，失去了控制材料相变强化和析出强化的的温度空间。新一代TMCP要全面利用3种强化机制Q235→400MPa级;稳定、大规模工业生产新一代TMCP控制思想2026/8/430新一代TMCP应用实例------

低成本高强度热轧带肋钢筋2026/8/431低成本高强度热轧带肋钢筋棒材超快速冷却的技术关键1）冷却速度高。2）冷却时间短。3）终冷温度高。棒材超快速冷却技术用于带肋钢筋生产，控冷终止温度要求高于材料的再结晶温度。2026/8/432

棒材超快冷设备冷却速度最高可达1000℃/s(轧制Φ20mm钢筋）2026/8/433低成本高强度热轧带肋钢筋

优点:

－在现有条件下可实现批量生产－强度提高，塑性提高－屈强比好（抗震、耐火）

主要工艺参数轧件上冷床的温度在800－850ºC。不能出现淬火、回火组织2026/8/434产品性能无时效；强度余量在20－60MPa可调节；强屈比大于1.25，可调节；无淬火和回火组织；焊接性能良好；有明显的屈服平台；延伸率明显大于传统工艺。2026/8/435产品性能HRB500