高速线材生产用水浴冷却技术的应用研究

摘要

目前高速线材的主要处理方法有铅浴冷却和斯太尔摩风冷，铅浴冷却的优点是索氏体化率高、工艺稳定，但它存在成本高、污染严重的弊端，斯太尔摩风冷的优点是冷却能力强、适应范围广，缺点是冷却不均匀、索氏体化率低。随着人们对产品性能要求的不断提高，一种新型的水浴冷却工艺开始被使用，它不仅克服了铅浴冷却和斯太尔摩风冷的弊端，可得到均匀细小的索氏体组织，还具有环保、经济、高效的优点。但是，用高速线材相同材料探头研究水浴冷却介质的冷却特性，幷基于此制定高速线材水浴冷却工艺的研究并不多见。而这类研究对提高高速线材质量具有重要意义。 本文采用碱性聚丙烯酸类介质作为水浴冷却介质原料，加入蒸馏水稀释得到不同浓度的水浴冷却介质。采用LTC1200型冷却介质冷却特性测定仪，以典型高速线材82B高碳钢制备测试用探头，系统的测定不同浓度、不同温度下水浴冷却介质的冷却特性；通过不同吐丝温度、不同出水温度条件下系列模拟水浴冷却实验，以及实验后的组织性能对比制定水浴冷却工艺参数；在此基础下，通过典型钢种82B高碳钢盘条的模拟水浴冷却实验进行了水浴冷却工艺的优化，并将实验室水浴冷却盘条试样与斯太尔摩风冷产品的组织性能进行了对比研究。 由82B高碳钢探头水浴冷却实验得到的温度-时间曲线可知，该水浴冷却介质蒸汽膜的稳定性随着介质温度和介质浓度的升高而提高，水浴冷却介质蒸汽膜稳定阶段的时间随着介质温度和介质浓度的升高而延长，水浴冷却介质蒸汽膜的破裂温度随着介质温度和介质浓度的升高而降低。82B高碳钢探头水浴冷却最佳工艺参数如下：水浴冷却介质浓度为12%，介质工作温度＞95℃，吐丝温度820℃-850℃，出水温度540℃-570℃，水浴时间48s-50s，这是制定现场水浴冷却生产工艺参数的依据。 在介质浓度12%和介质温度>95℃的条件下，用典型高速线材82B高碳钢盘条做系列水浴冷却模拟实验，通过模拟不同吐丝温度下的水浴冷却过程，分析盘条的显微组织形态，确定最佳吐丝温度的范围为820℃-850℃。进一步对比分析系列实验后82B高碳钢盘条的组织和性能，结果表明盘条在吐丝温度为830℃条件下的抗拉强度高达1217MPa，索氏体化率92.1%，从组织和性能两方面达到最佳水平，因此82B高碳钢盘条的水浴冷却工艺的最佳吐丝温度为830℃。 对比水浴冷却工艺与斯太尔摩风冷工艺处理的82B高碳钢产品的力学性能和显微组织，结果表明:水浴冷却工艺的吐丝温度略低于风冷工艺；水浴冷却产品的索氏体片层比风冷产品的更细小，索氏体含量更高；水浴冷却的82B高碳钢产品满足风冷产品的力学性能要求，且有进一步提升性能的潜力。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2水浴冷却工艺理论

1.2.1水浴冷却工艺的理论依据

1.2.2水浴冷却的工艺条件

1.2.3水浴冷却工艺的优点

1.3国内外水浴冷却介质的研究现状

1.4水浴冷却工艺、生产、研究现状

1.5本文研究目的和意义

1.6本文研究内容

第2章 实验材料、实验方法与设备

2.1实验材料

2.2典型钢种探头的水浴冷却实验

2.2.1水浴冷却实验设备仪器

2.2.2典型钢种探头加工

2.2.3水溶性聚合物类水浴冷却介质的选择

2.2.4 AQ110原液的观察

2.2.5 AQ110水浴冷却介质的配制

2.2.6水浴冷却实验方案

2.2.7不同冷却介质条件下冷却特性曲线的测定

2.3典型钢种试样在不同出水温度下的水浴冷却实验

2.4典型钢种吐丝温度的确定

2.4.1吐丝温度范围的确定

2.4.2典型钢种探头在不同吐丝温度下的水浴冷却实验

2.4.3典型钢种试样在不同吐丝温度下的水浴冷却实验

2.5 82B高碳钢盘条的模拟水浴冷却实验

2.5.1 82B高碳钢盘条的酸洗实验

2.5.2模拟水浴冷却实验方案

2.6金相实验

2.7显微硬度实验

2.8力学拉伸实验

2.9扫描电镜实验

第3章 水浴冷却介质冷却特性分析

3.1不同介质温度对冷却特性曲线的影响

3.2不同介质浓度对冷却特性曲线的影响

3.3本章小结

第4章 典型钢种水浴冷却技术研究及与斯太尔摩风冷产品的对比

4.1直径12.5mm的82B高碳钢盘条出水温度的确定

4.2直径12.5mm的82B高碳钢盘条吐丝温度的确定

4.2.1 82B高碳钢探头在不同吐丝温度下的冷却特性曲线

4.2.2 82B高碳钢盘条在不同吐丝温度下的组织性能分析

4.3直径12.5mm的82B高碳钢盘条水浴冷却技术研究

4.3.1 82B高碳钢盘条水浴冷却介质浓度的调整

4.3.2 82B高碳钢盘条在较小吐丝温度差的水浴冷却对比实验

4.4斯太尔摩风冷产品与水浴冷却盘条试样组织性能的对比分析

4.5本章小结

结论与展望

主要结论

未来展望

参考文献

致谢

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