（信息來源：中天鋼鐵集團(tuán)特鋼公司）

一、研究的背景與問題

在國家“碳達(dá)峰”及“碳中和”的雙碳政策下，特鋼生產(chǎn)技術(shù)向“綠色化、節(jié)約化”發(fā)展，其核心是資源節(jié)約型鋼鐵產(chǎn)品的研發(fā)和廣泛應(yīng)用，滿足減免工序、減少碳排放、降低成本等要求。

我國基礎(chǔ)件用鋼年產(chǎn)量超過3000萬噸，約占特殊鋼總量的30%，是量大面廣的特殊鋼品種?；A(chǔ)件產(chǎn)品種類豐富、制造工序繁多且質(zhì)量要求逐步提升，對原材料的組織和性能提出特殊要求，但目前中高碳特鋼線材在線組織性能精準(zhǔn)調(diào)控仍是突出的技術(shù)難題，典型代表有：1）彈簧鋼51CrV4等淬透性較強(qiáng)，小規(guī)格線材常規(guī)工藝易出現(xiàn)M+B組織，直接深拉拔時(shí)材料心部易發(fā)生“人字型”裂紋；2）8.8級緊固件用免退火冷鐓鋼市場需求量大，但當(dāng)前產(chǎn)品球化/退化珠光體比例小，變形抗力大，模具損耗高而應(yīng)用受限；3）工具鋼S2（67SiCrNiMoV）淬透性高，軋后易形成M組織，在儲運(yùn)及加工過程易發(fā)生脆斷導(dǎo)致報(bào)廢；4）因低溫變形抗力大，軸承鋼100Cr6傳統(tǒng)工藝不利于碳化物網(wǎng)狀控制，顯著影響滾動體軸承疲勞壽命；5）高強(qiáng)簾線鋼LX86A要求原材料具有高索氏體化率、無封閉網(wǎng)碳，以保證深拉拔及捻股及疲勞性能，因此通常采用離線熱處理（球化退火、鹽浴或鉛?。┘岸鸩牡裙に噥斫鉀Q，帶來成本增加、成材率低、能耗高、環(huán)境污染等一系列問題。

中天鋼鐵集團(tuán)特鋼公司通過在線組織調(diào)控技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新是有效解決上述問題的有效途徑。傳統(tǒng)控軋控冷技術(shù)（TMCP）主要應(yīng)用于板帶及型材生產(chǎn)，相關(guān)研究及技術(shù)成果較多。相比之下，基礎(chǔ)件用特殊鋼線材的在線組織調(diào)控技術(shù)研究相對薄弱，缺乏系統(tǒng)性，應(yīng)用受限。因此當(dāng)前特鋼廠亟需結(jié)合下游用戶的需求，加強(qiáng)研究力度，加快推進(jìn)我國特鋼線材的高品質(zhì)、綠色化、節(jié)約化發(fā)展進(jìn)程。

二、解決問題的思路與技術(shù)方案

本項(xiàng)目發(fā)揮中天鋼鐵集團(tuán)特鋼公司的技術(shù)和裝備優(yōu)勢，針對彈簧鋼51CrV4、緊固件用鋼ZT35K-M、工具鋼S2（67SiCrNiMoV）、軸承鋼100Cr6以及簾線鋼LX86A的個性化需求開展在線組織調(diào)控技術(shù)及機(jī)理研究。

解決的思路和方案包括：1）采用連鑄輕重壓下160mm²優(yōu)質(zhì)方坯進(jìn)行生產(chǎn)；2）借助數(shù)值模擬研究摩根MINI/RSM機(jī)組軋制溫升、載荷和軋速的關(guān)系，探索軋制溫度和速度的匹配；3）對水箱和風(fēng)機(jī)實(shí)施技術(shù)改造，突破現(xiàn)有冷卻能力；4）根據(jù)不同鋼種特性、二次加工及服役性能要求，研究試驗(yàn)鋼的動態(tài)相變行為和規(guī)律，闡明形變誘導(dǎo)相變、離異共析/退化珠光體轉(zhuǎn)變、變形強(qiáng)化相變等機(jī)理，通過反復(fù)驗(yàn)證與工藝優(yōu)化，利用多元組合控軋控冷工藝創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)51CrV4、ZT35K-M及S2等亞共析鋼的在線“軟化”，以及100Cr6和LX86A的低級別網(wǎng)狀滲碳體和高索氏體化率控制，形成高品質(zhì)基礎(chǔ)件用鋼的在線組織調(diào)控技術(shù)開發(fā)集成創(chuàng)新。所采用的工藝技術(shù)如圖1所示。

①彈簧鋼；②工具鋼；③冷鐓鋼；④簾線鋼；⑤軸承鋼

圖1 特鋼線材在線組織調(diào)控工藝技術(shù)圖

二、主要創(chuàng)新性成果

1、開發(fā)出亞共析鋼在線“軟化”新技術(shù)

（1）ZT35K-M在線“軟化”技術(shù)

基于設(shè)備升級改造突破低溫大變形量軋制及軋后“超慢冷”的工藝，開發(fā)了DIFT、離異共析及退化珠光休相變的工藝技術(shù)，技術(shù)原理如圖2所示，精軋和終軋控制在未再結(jié)晶區(qū)+兩相區(qū)累積大變形軋制，以獲得累積變形儲能ΔGD，制造大量晶體“缺陷”提供相變形核核心，促進(jìn)DIFT；鋼中超平衡鐵素體來源除了DIFT促進(jìn)鐵素體析出外，DIF過飽和碳，減少未轉(zhuǎn)變奧氏體的體積分?jǐn)?shù)；另一方面，DIF與奧氏體界面處形成富碳膜，過飽和碳從DIF中析出作為富碳奧氏體離異共析的形核質(zhì)點(diǎn)，在吐絲后控制超慢冷卻（冷速≤0.15℃/s）過程中誘發(fā)離異共析/退化珠光體相變。隨著奧氏體碳含量降低，鐵素體進(jìn)一步向奧氏體中推移，因尺寸效應(yīng)及硬化奧氏體中的形核核心促進(jìn)其發(fā)生退化珠光體轉(zhuǎn)變，形成短桿狀滲碳體，根據(jù)杠桿原理，得到遠(yuǎn)超平衡量的鐵素體。

圖2 ZT35K-M在線“軟化”機(jī)理示意圖

本項(xiàng)目ZT35K-M 控軋控冷工藝的盤條指標(biāo)：鐵素體含量達(dá)85%，球化率高達(dá)90%，硬度≤76HRC，強(qiáng)度≤530Mpa，面縮≥55%，延伸率≥30%，根據(jù)JB/T 5074-2007評級可達(dá)4.0級，1/3冷頂鍛合格率達(dá)到99%，如圖3所示。

（a）普通工藝，F(xiàn)=54%；（b