钢筋控制冷却  (controlled    cooling   of   reinforcecd    bar)   

 钢筋(棒材)热轧后在线的余热处理。从20世纪60年代中期开始，苏联、民主德国、比利时、法国和捷克斯洛伐克等国都先后开展了钢筋轧后余热处理的试验研究。中国于1980年应用于工业生产。

控制冷却的原理是：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可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。

低碳钢钢筋轧后控制冷却工艺的类型按所得到的组织，可分为珠光体型控制冷却和马氏体型控制冷却两种。珠光体型控制冷却是通过两步连续控制冷却——第一步水冷，第二步空冷一来完成奥氏体的分解转变，使钢材获得索氏体组织(细珠光体组织)，水冷段自终轧温度迅速冷却到A_r1以下，使奥氏体全部转变成细珠光体后空冷至室温。马氏体型控制冷却是将轧材自终轧温度急冷至马氏体转变温度区，或是全部生成马氏体，然后在较低温度(250℃)下堆冷或卷取，自回火消除应力；或者是只允许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)，然后利用心部余热和相变热使轧材表面温度回升，使内外均温达到550℃以下，表层获得回火马氏体而中心为索氏体组织。图1为钢筋轧后的控制冷却过程在C曲线上的示意图。

第1阶段为强烈水冷表面淬火阶段，冷却速度必须大于使表面层达到一定深度的淬火马氏体的临界冷却速度；第Ⅱ阶段为空冷自回火阶段，心部热量向外表扩散，传导至表面的淬火层，使已形成的马氏体进行自回火；第Ⅲ阶段为心部组织转变阶段，心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。心部组织类型取决于钢的成分、钢筋的直径、终轧温度和第1阶段的冷却效果与持续时间。在钢材的化学成分、规格与轧制速度一定的情况下，其力学性能和显微组织主要取决终轧温度、冷却速度(即冷却参数——水量、水压和水温)、冷却时间和白回火温度即返温温度；而自回火温度又决定于以上各工艺参数综合作用的结果，并最后决定轧制余热淬火钢材的力学性能、使用性能和工艺性能。因此，自回火温度是所有各工艺参数中最基本的工艺参数。根据现场测试数据回归，制出自回火温度t_自与余热淬火钢材力学性能之间的关系及自回火温度与上述各工艺参数之间的关系的图解如图2所示。按此图可根据钢中的含碳量和仪表的自回火温度指标，很快地和足够精确地预测出余热淬火钢材的力学性能指标。实行中，可根据所要求的力学性能来确定自回火温度，并通过调节以上主要工艺参数来达到所要求的自回火温度。

在精轧机后装设的水冷装置种类很多，如单层套管冷却器、双层套管冷却器、喷射式冷却器、旋流式冷却器、箱式冷却器、层流冷却器及定向环形喷射冷却器等。湍流管冷却器的冷却能力强，现多使用。图3为控制冷却装备设计框图；图4为由顺流区与逆流区组成的冷却段装置图。

控制轧制后采用马氏体型控冷工艺的钢，其强韧性不仅比一般热轧空冷钢高出2倍以上，甚至可能赶上并超过热处理的钢，如表所示。

对于中、高碳合金钢棒材进行轧后控冷也很有效果，如采用湍流管冷却装置对φ28～38mm的GCr15轴承钢进行轧后控冷，可以得到良好的球化退火预组织，即弥散度较大的索氏体和少量二次碳化物薄网，使球化退火的时间减少24.3%，节省大量能耗，并可得到碳化物颗粒细小、圆整度好、分布均匀的良好球化组织。