控軋控冷工藝的技術(shù)研究及應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-07-17 06:15 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)間，提高軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量。在道次間采用控制冷卻，可以精確地控制終軋溫度，減少軋件停下來(lái)等待降溫的時(shí)間。 2控軋控冷的基本原理以及必要性控制軋制的機(jī)理簡(jiǎn)單可以描述為：1） 變形奧氏體晶粒被拉長(zhǎng)2）形成大量變形帶、孿晶和位錯(cuò)3）增加形核點(diǎn)，相變后細(xì)化晶粒具體描述為：通過(guò)控制熱軋條件,經(jīng)過(guò)相變過(guò)程在奧氏體(γ) 的基體上,形成高密度的鐵素體(α) 晶核, 從而在相變后, 達(dá)到細(xì)化鋼材的組織結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)鐵素體的形核位置通常是在奧氏體的相界面、由熱變形和變形帶造成的退火孿晶的內(nèi)面而控制奧氏體相結(jié)構(gòu)變化的關(guān)鍵因素是相變溫度, 在普通的熱軋中, 由于不涉及任何形式的控制軋制, 基本是根據(jù)產(chǎn)品斷面的形狀進(jìn)行軋制, 精軋后的溫度通常在1050～900℃之間, 則生產(chǎn)的鋼材奧氏體晶粒尺寸粗大。所以在生產(chǎn)普通的C Mn 鋼過(guò)程中, 通過(guò)控制軋制溫度, 把精軋道次安排在950 ～800℃范圍內(nèi), 經(jīng)過(guò)大量的研究表明在該溫度范圍內(nèi)軋制,鋼材奧體則達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。通過(guò)進(jìn)一步研究表明, 細(xì)化奧氏體晶) 粒的方法是把軋制盡量安排在奧氏體的非再結(jié)晶溫度范圍內(nèi), 但是, 在這一范圍內(nèi), 由于奧氏體的再結(jié)晶點(diǎn)和Ar3 溫度點(diǎn)接近, 范圍較窄, 所以, 在生產(chǎn)中并沒(méi)有取得多大的效果通過(guò)添加合金元素鈮(Nb) , 能夠升高再結(jié)晶點(diǎn)100℃, 同時(shí)又發(fā)現(xiàn)鐵素體生核點(diǎn)不是在奧氏體的相界面上, 而是在由于再結(jié)晶點(diǎn)上升而造成的非再結(jié)晶區(qū)溫度范圍內(nèi)縮減所造成的孿晶晶界和變形帶上, 這些界面作為鐵素體相成核場(chǎng)所的界面。因此, 在鈮鋼的精軋中, 對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行金相分析顯示軋制產(chǎn)品中存在結(jié)晶區(qū)有相當(dāng)部分的奧氏體晶粒被細(xì)化。如圖1 控制軋制和控制冷卻機(jī)理示意：圖1控制軋制和控制冷卻機(jī)理示意圖1控制軋制和控制冷卻機(jī)理示意（續(xù)）產(chǎn)品性能（強(qiáng)度、韌性、焊接性、沖擊性能等）決定性能的因素：組織結(jié)構(gòu)（晶粒、析出、組織分?jǐn)?shù)等）決定組織的因素：成分和工藝（壓下率、溫度、冷卻速度）－材料加工過(guò)程是冶金過(guò)程－柔性制造技術(shù)加工工藝1加工工藝2加工工藝3組織特征1組織特征2組織特征3用戶要求1用戶要求2用戶要求3鋼種成分急需通過(guò)控軋控冷改變性能的鋼種管線鋼：開(kāi)發(fā)西部，西氣東輸工程高級(jí)別船板高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼抗震耐火鋼（日本阪神大地震后提出）新一代鋼鐵材料：超級(jí)鋼新一代鋼鐵材料：超級(jí)鋼要求：超潔凈、超細(xì)晶、超均勻，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度翻番國(guó)家重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(973)，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)（日、美、韓）RAL承擔(dān)通過(guò)軋制和冷卻控制細(xì)化晶粒，提高性能經(jīng)過(guò)RAL實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、寶鋼現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)、小批量生產(chǎn)工藝改進(jìn)：重新分配壓下量，控制終軋溫度，卷取溫度效果：Q235－屈服強(qiáng)度400MPa， 抗拉強(qiáng)度510MPa 延伸率28％，寬冷彎合格，晶粒尺寸：超級(jí)鋼實(shí)驗(yàn)情況：SuperSS400寶鋼首批試制200噸，為一汽供貨投料沖壓作發(fā)動(dòng)機(jī)前置橫梁4000件，成品率100％2001年千噸級(jí)供貨，2002年萬(wàn)噸級(jí)；500MPa級(jí)超級(jí)鋼研究工作已經(jīng)取得良好進(jìn)展；預(yù)期效果：第一步:通過(guò)控軋控冷，節(jié)省合金元素，降成本(200元/噸)第二步:減小鋼板厚度，減輕車重，降低油耗第三步:改進(jìn)車型設(shè)計(jì)，遠(yuǎn)景：3升車（寶鋼參加國(guó)際行動(dòng)）實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2 工業(yè)生產(chǎn)結(jié)果如圖3 圖2實(shí)驗(yàn)室結(jié)果 圖3工業(yè)生產(chǎn)結(jié)果1000℃，保溫3min，900℃、20% 超級(jí)鋼SuperSS400變形＋850℃、25% 變形＋770℃、 工業(yè)生產(chǎn)條件下顯微組織67% 變形 道次間10 ℃/s冷卻 450℃變形后 7 ℃/s冷卻 屈服強(qiáng)度400，抗拉強(qiáng)度500通過(guò)新鋼種新產(chǎn)品的簡(jiǎn)單介紹，SS400的各種屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，晶格的細(xì)度，延伸率，以及對(duì)成本的要求和各種優(yōu)勢(shì)都進(jìn)一步說(shuō)明了控制軋制對(duì)新產(chǎn)品的必要性。 不同鋼種的線材熱軋生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)其組織和性能的要求，必須從軋后的高溫狀態(tài)以不同的冷卻速度冷卻到常溫狀態(tài)。線材的終軋溫度和軋后的冷卻速度決定了線材的組織、力學(xué)性能及表面氧化鐵皮數(shù)量，因而對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有著極其重要的影響。所以，線材軋后采用什么樣的冷卻速度，是熱軋線材生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。線材軋后的冷卻方法基本分為兩大類：一類是自然冷卻；另一類是控制冷卻。在老式的線材軋機(jī)上，由于軋制速度低，而且線卷盤重不大，所以熱軋后的盤卷多采用鉤式或板鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)在自然環(huán)境中進(jìn)行自然冷卻。盡管這種冷卻方式的冷卻速度慢，但因盤重小、溫度低，所以對(duì)整個(gè)線材盤卷的組織和性能影響不算太大，但是，無(wú)法通過(guò)控制軋后的冷卻速度調(diào)整其組織和性能。 隨著線材軋機(jī)的結(jié)構(gòu)、布置的發(fā)展和變化，特別是在全連續(xù)式線材生產(chǎn)條件下，線材的終軋速度和終軋溫度不斷提高，盤重不斷加大?，F(xiàn)代化的高速線材軋機(jī)的終軋速度高，終軋溫度高，盤重也越來(lái)越重.。在這種情況下，如再采用自然冷卻方式，將使線材的冷卻時(shí)間加長(zhǎng)，加劇盤卷內(nèi)外溫差，導(dǎo)致冷卻極不均勻，引起金相組織和性能不均，而且表面氧化鐵皮過(guò)厚。對(duì)于碳含量較高的線材來(lái)說(shuō)，容易引起二次脫碳。這些不良影響隨著終軋溫度的提高和盤重的增加而愈加顯著。而合理地控制線材軋后的冷卻速度并使冷卻均勻，能有效地減輕或消除這些影響。因此，對(duì)于連續(xù)式線材軋機(jī)、尤其是高速線材軋機(jī)，為了克服上述缺陷，提高線材質(zhì)量，采用熱軋后的控制冷卻工藝是必不可少的。 3控軋控冷的應(yīng)用 控軋
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