加热炉炉温对45钢和40Cr钢晶粒度的影响_郭志元

第 2 期（ 总第 158 期）
跟踪检测其产品晶粒度等级， 结果见表 3 。 度，
表3 45 钢钢坯各加热段温度及产品晶粒度统计 加热段平均 温度 / ℃ 1 222 1 258 1 237 1 211 1 220 1 252 1 271 1 257 1 236 1 265 1 238 1 223 1 275 1 243 1 237 1 205 1 244 1 206 1 271 1 222 1 212 1 258 1 257 1 246 1 279 1 237 1 205 1 202 1 216 1 210 均热段平均 晶粒度 /级 温度 / ℃ 1 051 1 053 1 056 1 053 1 052 1 055 1 058 1 065 1 064 1 064 1 064 1 061 1 062 1 064 1 062 1 058 1 057 1 060 1 062 1 051 1 104 1 163 1 261 1 244 1 105 1 190 1 160 1 198 1 222 1 218 6 4 5 8 7 4 3 4 5 4 5 6 3 5 5 8 5 8 3 7 8 4 4 5 3 5 8 7 8 7
根据表 3 得出： 预热段温度在 615 ～ 796 ℃ 之 内， 此温度对钢的晶粒度影响不大。 钢材晶粒度为 3 级的有 4 炉， 加热段温度在 1 271 ～ 1 279 ℃ ， 钢材 晶粒度为 4 级的有 6 炉， 加热段温度在 1252 ～ 1 265 ℃， 钢材晶粒度为 5 级的有 8 炉， 加热段温度在 1 237 ～ 1 246 ℃ ， 钢材晶粒度为 6 级的有 2 炉， 加热段温度 在 1 222 ～ 1 223 ℃ ， 钢材晶粒度为 7 级的有 4 炉， 加 热段温度在 1 202 ℃ ～ 1 222 ℃ ， 钢材晶粒度为 8 级的 加热段温度为 1 205 ～ 1 216 ℃ ， 可见要想使 有 6 炉， 40Cr 钢产品晶粒度达到 5 级以上， （ 下转第 67 页）
取样炉 预热段平均 序 号 温度 / ℃ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 610 632 657 645 634 703 738 676 736 784 792 763 743 691 698 708 652 649 721 687 702 621 768 657 689 759 768 672 668 659
莱钢科技
2012 年 4 月
加热炉炉温对 45 钢和 40Cr 钢晶粒度的影响
1 2 1 1 1 郭志元 ，仝丽珍 ，王宗斌 ，石军强 ，林葛龙 （ 1 特钢事业部； 2 品质保证部）
45 钢和 40Cr 钢成品的晶 要： 研究了 45 钢和 40Cr 钢晶粒度随加热温度的变化， 结果表明， 粒度如果要控制在 5 级及 5 级以上， 加热段温度控制在 1200 ～ 1250℃ 之间， 预热段温度控制在 摘 600 ～ 800 ℃ 之间， 均热段温度控制在 1 200 ～ 1 230 ℃ 之间为最佳。 关键词： 45 钢 40Cr 晶粒度 温度 加热 从生产的整个工艺流程分析， 加热、 轧制和后部 冷却三方面影响钢的晶粒度， 在轧制过程和后部冷 分析加热炉的炉温， 研究加热温 却不改变的情况下， 度对晶粒度的影响， 最终对加热炉温进行优化， 大大 提高产品的实物质量。
表1 坯型 / mm 260 × 300 热坯 各加热段时间分配 加热时间 / min 均热段 20 加热段 95 预热段 35
1
轧制工艺
以某轧钢车间为研究对象， 该车间的生产工艺
流程为： 连 铸 坯—装 炉—加 热—出 钢—高 压 水 除 鳞— 650 × 1 轧 制—大 剪 切 头—（ 550 × 1 轧 制 ） — 550 × 4 精轧—主冷床冷却—锯切 （ 取样 ） —副冷 床冷却—检验—精整修磨—打捆—称重—入库
取样炉 预热段平均 序 号 温度 / ℃ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 768 653 796 712 695 629 659 753 697 605 745 723 667 749 780 764 640 678 615 606 727 756 654 796 716 718 745 764 689 737
钢材晶粒度为3级的有2炉加热段温度在12611271钢材晶粒度为4级的有4炉加热段温度在1256126316莱钢科技2012年4月钢材晶粒度为5级的有11炉加热段温度在12121251钢材晶粒度为6级的有6炉加热段温度在12171226钢材晶粒度为7级的有6炉加热段温度在12021216钢材晶粒度为8级的有1炉加热段温度为1203可见要想使45钢产品晶粒度达到5级以上钢坯加热段温度最好控制在1260以下但加热温度过低则需要很长的均热时间降低加热炉的生产能力并导致扎机过负荷所以加热段温度尽量靠上线控制
2
研究方法及结果分析
加热炉热工制度的通常研究方法有三种： 理论
实验法和模拟计算法。 实验法需要根据加 计算法， 热炉的生产条件测试大量的生产数据， 然后根据生 此方法 产数据统计结果归纳出加热炉的加热制度 ， 真实有效。本文选用实验方法来研究加热炉热工制 度。以轧制规格为 100 mm45 钢和 40Cr 钢的圆钢 为例， 记录它们在实际生产过程中加热炉的加热温 度， 并跟踪取其试样观察其晶粒情况 。其中 45 钢和 40Cr 钢的坯料均选取规格为 260 mm × 300 mm 的连 铸坯， 且均为热坯， 加热时间均为 2． 5 h， 各加热段具 体时间分配见表 1 。 加热炉为推钢式三段连续式加热炉， 分为预热 加热段、 均热段， 各段的加热时间分配见表 3 。 段、
2008 年毕业于内蒙古科技大学材料 作者简介： 郭志元（ 1984 － ） ， 女， 成型及控制工程专业 。 助理工程师，主要从事轧钢工艺技术管理 工作 。
1 ） 随机选取并记录 30 炉 45 钢的轧制加热温 度， 跟踪检测其产品晶粒度等级， 结果见表 2 。 从表 2 中可以看出， 预热段温度在 610 ℃ ～ 792 ℃ 之内， 此温度对钢的晶粒度影响不大。钢材晶粒度为 3 级 加热段温度在 1 261 ～ 1 271 ℃ ， 钢材晶粒 的有 2 炉， 度为 4 级的有 4 炉， 加热段温度在 1 256 ～ 1 263 ℃ ， 61
2 ） 随机选取并记录 30 炉 40Cr 钢的轧制加热温 62
莱钢科技
2012 年 4 月 参考文献
4
结语
针对双边剪跟踪控制的研究使得在面临不同情 有了自主开发程序的资本。至今， 况的现场要求时， 厚板厂立足跟踪项目进行的软件改造共计 40 余项， 解决了大量的实际应用问题， 为生产的顺利进行提 供了保证。
表2 45 钢钢坯各加热段温度及产品晶粒度统计 加热段平均 温度 / ℃ 1 220 1 213 1 216 1 226 1 263 1 234 1 221 1 251 1 224 1 203 1 216 1 209 1 217 1 220 1 256 1 260 1 220 1 224 1 223 1 220 1 213 1 202 1 216 1 239 1 244 1 271 1 212 1 256 1 261 1 226 均热段平均 晶粒度 /级 温度 / ℃ 1 201 1 196 1 197 1 206 1 210 1 213 1 203 1 196 1 195 1 201 1 204 1 200 1 193 1 190 1 197 1 189 1 186 1 193 1 190 1 201 1 179 1 211 1 215 1 218 1 215 1 213 1 215 1 216 1 217 1 226 6 7 7 6 4 5 6 5 5 8 7 7 6 5 4 4 5 5 6 6 7 7 5 5 5 3 5 4 3 5
0
前言
长期的研究和实践表明， 金属材料的力学性能
与晶粒尺寸有着密切的关系， 即钢的室温强度与奥 氏体的晶粒大小（ 用传统 HAl1 － Petch 公式描述） 有
－ 1 /2 。 式中 σ 是钢的室温 如下的关系： σ = σ0 + KD
相当于钢单晶时的强度 强度 （ MPa ） ； σ0 是 常 数， （ MPa） ； K 为系数， 与材料性质有关； d 为晶粒的平 均直径 （ mm ） 。 显然晶粒愈细， 室温强度愈高； 同 晶粒尺寸与材料的塑性和韧性也有着密切的关 时， 系， 晶粒尺寸越小， 塑性和韧性越好。 一般来说， 产生晶粒粗大的原因主要有： 1 ） 金 导致 属凝固或加热到相变温度以上停留时间过长 ， 原始奥氏体晶粒粗大， 之后变形量又不大而无法细 ； 2 ） 化晶粒 奥氏体 再 结 晶 区 轧 制 时 轧 后 停 留 时 间 长、 冷却速度慢使晶粒聚集长大， 粗大奥氏体晶粒相 。 变后铁素体晶粒仍粗大 防止晶粒粗大的主要措施 有： 1 ） 采用铝脱氧的细晶粒钢； 2 ） 控制加热温度和 保温时间； 3 ） 采用控制轧制和控制冷5 钢和 40Cr 钢晶粒度的影响 钢材晶粒度为 5 级的有 11 炉， 加热段温度在 1 212 ～ 1 251 ℃ ， 钢材晶粒度为 6 级的有 6 炉， 加热段温 钢材晶粒度为 7 级的有 6 炉， 度在 1 217 ～ 1 226 ℃ ， 加热段温度在 1 202℃ ～ 1 216 ℃ ， 钢材晶粒度为 8 级的有 1 炉， 加热段温度为 1 203 ℃ ， 可见要想使 45 钢产品晶粒度达到 5 级以上， 钢坯加热段温度最好 控制在 1 260 ℃ 以下， 但加热温度过低则需要很长 降低加热炉的生产能力， 并导致扎机过 的均热时间， 负荷， 所以加热段温度尽量靠上线控制。 为保证钢 坯出钢温度的均匀性， 均热段温度基本稳定保持在 1 200 ℃ 左右。
［ 1］ M］ ． 北京： 化学工业出版社， 2007． 陈林． 轧钢成产问答［ ［ 2］ 黄斌， 王永善， 王占领， 等． 40Cr 钢晶粒超细化工艺研究 ［ J］ ． 热处理， 2006 ， 21 （ 4 ） ： 34 － 36． ［ 3］ ． 北京： 机械工业出版社， 崔忠圻． 金属学与热处理［M］ 2005． ［ 4］ 李朝祥， 李珊珊， 李倩倩， 等． 热装加热炉热工制度的研 J］ ． 工业加热， 2008 ， 37 （ 6 ） ： 32 － 34． 究［
［ 1］ 刘晓冰， 张浩． 钢铁企业物料跟踪管理系统研究 ． 计算机 J］ ． 2005． 100． 集成制造系统［ ［ 2］ ． 北京： 冶金工业出版社， 丁修堃． 轧制过程自动化［M］ 2005．
特邀编辑： 郄锡才
Research on Material Tracking Control Mode of Doubleside Shears Kang Kai，Zhang Li，Lv Xia （ The Automation Dept． ） Abstract： Application of siemens PCS7 system in the actual tracking control of slitting doubleside shears was introduced， the different conveying control systems when the billet was transported and cut were described briefly， and the relation between control modules were introduced in detail， at last， taking the calthe importance of tracking control in the actual appliculation for the tail of broken edges as an example， cation was explained． Key words： tracking and positioning； slitting doubleside shears； siemens； PCS7 （ 上接第 62 页 ） 钢坯加热段温度最好控制在 1 250 ℃ 以下， 均热段温度基本稳定保持在 1 100 ℃ 左右。 产品晶粒度等级基本达到 5 粗大现象减少了 80% ， 级以上， 钢材的力学性能明显提高， 产品实物质量得 到提高， 为企业带来了显著的效益。 参考文献