材料加工组织性能控制XXXX(第十章)

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图10-16 终轧温度和卷取温度对双相钢性能的影响
2) 卷取温度对双相钢性能的影响
图10-16 终轧温度和卷取温度对双相钢性能的影响
10.3 连铸连轧理论与应用 10.3.1 五种典型工艺图
工艺1:连铸坯直送轧制工艺(Continuous castin-Hot direct rolling,即CC—HDR)。 特点:
(6)第二相粒子析出行为不同 (7)半无头轧制 (8)铁素体区轧制
10.3.3 薄板坯连铸连工艺与设备参数分析 (1)薄板坯厚度的选择
表10.2 薄、中、厚板坯3种连铸工艺的特性
连铸工艺
薄板坯连铸
中板坯连铸
厚板坯连铸
铸坯厚度/mm 结晶器类型 铸速/mmin-1 轧制线主要设
备 品种 质量
投资
Fra Baidu bibliotek
40-70 漏斗型 高,最大6.0 精轧(4-6机架)
10.4.3.2 影响最终棒材性能的因素
(1)加热温度的影响: (2)变形速度的影响: (3)终轧温度及变形量的影响: (4)冷却工艺条件的影响:
未再结晶: 完全再结晶:
对综合力学性能,应尽量缩短这一段时间。
自回火温度:第二阶段终了时钢筋的表面最高温 度,又称平衡温度,此温度决定于第一阶段的冷 却时间。 合适的自回火温度取决于回火温度及棒材的化学 成分。
C冷1~镦C钢4—水冷段;C58、50C~6—90附0 加水冷段(7与80钢~种8有50关)
轴承钢
850~900
10.4.2 高精度轧制
存在两个矛盾: (1)为保证尺寸的高精度,在减定径轧制时需要采取
相对小的变形量。
(b)
(a)
(c)
(2)为充分发挥控冷的效果,控轧必须采用相对 大的变形量。
解决方法: 1)紧凑式轧机的大压下与减定径机 组的轻压下相组合,再配以较低的变形温度;2)采 用2 架大变形量的减径轧机,与随后2 架小变形量的 定径轧机相结合。
工艺2: “热送轧制”工艺(HotChargeRolling,简称HCR) 特点: 工艺3: 特点:
工艺4: 特点: 工艺5:“冷装炉”轧制工艺(即ColdChargeRolling,简称CCR)。
10.3.2 薄板坯连铸连轧的特点 (1)薄板坯连铸连轧生产线
图3-1 CSP工艺设备布置简图
(2)低碳钢薄板坯连铸连轧的铸态组织
以低碳钢为主 较低(表面质量
较差) 小
90-150 平行板型 中,最大5.0 粗轧1-2机架+卷取精轧4-
6机架 与传统工艺相当 与传统工艺相当

200-300 平行板型 低,最大2.5 粗轧1-3机架,精轧7
机架 多 高

(2)压缩比 (3) 连铸坯的加热 隧道式辊底加热炉: 有缓冲功能。炉内辊道速度可分段控制,输入端 辊道速度最低,以适应连铸速度较低的特点;中 部和末端速度较高,有利于钢坯快速通过;出炉 段辊道速度则与F1速度相匹配。 均热工艺的优点:
10 控制轧制和控制冷却技术的应用
10.1 控制轧制和控制冷却的基本内容及工艺参 数 设计 10.1.1控制轧制工艺的主要内容 (1)坯料加热制度的选择 :入炉温度、加热速度、最高加热温度、保
温时间、坯料的出炉温度以及对坯料 温度
均匀性、氧化和脱碳程度等的要求。 考虑因素:
(2)选择和设计控制轧制工艺的类型
中温卷取型:适当加入Cr、Mo等元素合金化、 奥氏体变形后在连续冷却过程中先析出铁素体, 利用控制冷却速度使大部分奥氏体完成向铁素体 的转变。
低温卷取型:利用热连轧后具有较长的输出辊道 和轧后强烈冷却设备的优势而开发出来的。 工艺特点:
中温卷曲冷却工艺
(3) 控轧控冷工艺参数对双相钢组织性能的影响 1)终轧温度的影响
除。 4)连轧机组许用轧制力明显的大于常规热带连轧 机组。
(2) 带钢厚度和板形精度
10.4 控制轧制控制冷却在线棒材生产中的应 用
特点: (1)变形量变化范围小。 (2)调整空延时间
控温轧制
控制余轧地制小的。两种类型:
(1)奥氏体再结晶型和未再结晶型两阶段的控轧
工艺。
加热温度:
粗轧工艺:
精轧工艺:
设备具有强大的轧制压力,允许采用厚度较大的 铸坯,或者可以用于轧制难变形产品,如铁素体 温度区轧制等产生高轧制力的产品。由于生产线 采用双流连铸机配置,年产量可高达250万t。
(4)步进式加热炉布置的薄板坯连铸连轧生产 线
缓冲时间的大小取决于步进炉内钢坯的存放量, 一般设计上可以考虑缓冲时间取1.5-2.0h。
(3)低温精轧道次安排
(4)低温精轧适合的产品范围
大于Φ40mm的棒材不适于进行低温精轧。
(5)低温精轧的温度范围
钢种
温度范围 ℃
未再结晶轧制
两相区轧制
低碳钢
880~920
800~850
中碳钢
860~900
800~850
高碳钢
850~900
750~800
齿轮钢
850~900
780~850
连续小型棒材控制轧制时轧制表和冷却段布置
影响双相钢性能的组织因素:马氏体的成分和体
积分数、形状,以及铁素体的晶粒细化程度。 性能: (1)具有高强度、高韧塑性和高加工硬化率 。 (2) 双相钢板材具有板面纵向与横向力学性能差 异小的特点。 (3) 双相钢具有良好的抗疲劳性能和抗应力腐蚀 性能。 (4) 双相钢具有良好的焊接性能。
双相钢应力-应变曲线
(2)奥氏体再结晶型、未再结晶型和两相区 轧制的三阶段的控轧工艺。 粗轧工艺: 中 轧工艺: 精轧工艺:
连续小型棒材控制轧制时轧制表和冷却段布置
C1~C4—水冷段;C5、C6—附加水冷段(与钢种有关)
10.4.1 低温轧制
目的: 技术要点: (1)加热温度和粗轧工序: (2)中轧机组与精轧机组: (3)轧件的冷却强度必须在计算机控制下完成
图10-24 三辊减定径机组上控制轧制后的组织
10.4.3 控制冷却在小型棒材生产中的应用
在线热处理:
优点: 10.4.3.1 棒材表面淬火及自回火工艺,“QTB (Quenched and Tempered Bar) ” 或 “ QTR (Quenched and Tempered Rod) ” 定义:
第一种方案:完全再结晶型控制轧制工艺。 第二种方案:完全再结晶型与未再结晶型配合的 控制轧制工艺。 第三种方案:完全再结晶型、未再结晶型和 (+)两相区轧制的三阶段控制轧制。
(3)控制轧制工艺参数的设计与确定 包括:温度制度、变形制度。 温度制度:开轧温度、中间停轧待温时的温度范 围、未再结晶区的开轧温度及终轧温度。 变形制度:按控制轧制类型进行轧制道次和变形 量的分配、每道变形量的确定、未再结晶区的总 变形量的确定以及根据钢种要求确定平整道次的 压下量。 理论和生产经验:
(2) 双机架中厚板轧机的控制轧制工艺 形式:二辊—四辊式,三辊—四辊式、四辊—四 辊式
举例:2800二辊—四辊式:
控制轧制工艺: (a)粗轧终了温度:
道次压下率: 总压下率: (b)四辊精轧机分成两个阶段:部分再结晶的 上限范围轧制,道次压下率:
轧制温度: 未再结晶区轧制,道次压下率:
轧制温度: 终轧温度: (c)轧后采用控制冷却,快冷终止温度650℃。
(1)只有精轧机的薄板坯连铸连轧生产线
两条生产线的区别: 铸坯厚度约为50-70mm,设计年产量多在150万t, 产品最小厚度1.0mm。
(2)单流连铸机与粗精机组的薄板坯连铸连轧 生产线配置
连铸坯厚度大多数为70-90mm,设计年产量多在150万 t,产品最小厚度0.8-1.2mm。
(3) 双流连铸机与粗、精轧机组的薄板坯连铸连 轧生产线配置
(5)单流单机座炉卷轧机(TSP)
适合多品种、低投资为目的的配置方式。铸坯厚 度为50-70mm,最小产品厚度1.5mm,设计年产 量为50万t。缺点:带钢表面粗糙度不好 。
(6)无头连铸连轧(ECR)工艺生产线的理想配置
10.3.6 CSP热带性能与精度 (1) 性能
性能差异的原因:
1)铸坯在连铸机内的冷却过程钢水的过冷度大。 2)电磁搅拌和液芯压下技术的采用。 3) 轧制过程温差造成的带钢性能差基本上被消
图10-1 热轧带钢机组中的控制轧制参数和作用
图10-2 热轧带钢机组生产铌或钛合金钢时,各道次总动态再结晶临界变形率K 和总变形率ges的比较
a一相同微合金化元素量的影响;b-典型的微合金化元素含量
➢ 控制轧制进一步改进的工艺: 1)板坯加热温度的降低。 2)粗轧温度的降低。 3)粗轧板厚度的增加。 4)分级的冷却速度。
(3)轧制工艺特点
图3-2 薄板坯连铸连轧工艺流程与传统连铸连轧工艺流程的对比 a-薄板坯连铸连轧工艺流程;b-传统连铸连轧工艺流程
(5)原始晶粒尺寸结构薄铸与板到传坯板统连坯有铸成所连品不轧 ,同: 经从 历钢 了水 由浇 高 温到低温、由转变的单 向变化过程;传统工艺:(1) ,(2),(2)过 程。
(4)控轧控冷钢化学成分的调整
碳: 锰 :细化晶粒、提高强度、增加韧性、降低相
变 温度Ar3 ,作用:1)扩大了加工温度范围 ;2) 使铁素体晶粒长大机会减少。 一般控制在1.3-1.5%之间 。 硫: 磷 :不大于0.02% 。
10.1.2 控制冷却工艺设计(已讲过,略) 10.2控制轧制和控制冷却技术在钢板生产中的应用 10.2.1 热轧带钢的控制轧制和控制冷却 ➢ 5个步骤: 1)加热中,微合金化元素碳氮化合物的溶解。 2)再结晶临界温度以下施以大的变形。 3) 微合金化元素碳氮化合物的变形诱导析出延缓再结 晶。 4)未再结晶并强烈变形的奥氏体发生相变。 5)分配冷却剂量来控制冷却和调整所需要的卷取温度。
图10-16 薄板坯连铸连轧产品与传统热轧产品的性能比较 1-20个普通带卷的平均值;2-20个CSP带卷的平均值
10.3.5 薄板坯连铸连轧生产线的配置 典型的薄板坯连铸连轧生产线工艺流程: 钢水中间包结晶器二冷区飞剪机 均热炉高压水除鳞(立辊轧边机) (粗轧机组)保温炉高压水除鳞 精轧机组近距离卷取机层流冷却远 距离卷取机打包入库。
1)开轧温度 钢坯出加热炉温度不低于950℃。
2) 粗、中轧工序 粗、中轧采用Ⅰ型控制轧制工艺。
3)精轧工序 根据轧制钢种的不同, 精轧可采用Ⅱ型控制轧
制或两相区控制轧制,统称为低温精轧工艺。
应注意的问题:
(1)低温精轧变形率 (2)低温精轧前轧件的均温
图10-21轧件表面及芯部温降示意图 1-芯部温度; 2-1/4层温度; 3-表面温度
10.2.3 热轧双相钢的控制轧制和控制冷却 10.2.3.1 双相钢的组织形貌、性能特点、生产 方法
双相钢: 由两相或两相以上的复合相组成的多
晶体材料。包括:由铁素体和约20%左右的马氏 体构成的高成型性的低合金高强度双相钢;由板 条马氏体和5%以下的残余奥氏体所构成的高强 度高韧性结构钢,以及由马氏体和奥氏体或铁素 体和奥氏体构成的双相不锈钢。
➢ 对测量技术装置各工艺步骤的可控性要求:
1)提高轧机功率以克服大的变形抗力要求。 2)提高粗轧板带剪切机功率。 3)尽可能使板带宽度和长度方向上的温度均匀。 4)在低温时也要进行温度测量和温度控制,以便 能利用低温卷取的长处。 5)在生产中测量奥氏体转变,以保证在相变过程 中进行终轧。
10.2.2 中厚板的控制轧制及控制冷却 10.2.2.1 不同类型中厚板轧机控制轧制工艺 (1) 四辊单机架中厚板轧机 控轧工艺:高温再结晶型和未再结晶型两阶段。 再结晶阶段: 未再结晶阶段: 终轧温度:
优点:
工艺过程: (1) 淬火阶段: (2) 回火阶段:
图1 Tempeore(表面预先淬火)工艺及其与CCT曲线的关系
(3) 最终冷却阶段:冷床上完成。最终组织:
关键工艺参数:终轧温度,淬火时间,水的流量 或者压力。 最终棒材产品的机械性能取决于:表面马氏体环 形面积与总断面面积之比;回火马氏体机械性能; 心部的组织形态。 回火马氏体的性能取决于:棒材化学成分和回火 温度。
10.2.3.2 生产双相钢的方法和种类
(1)热处理双相钢
临界间双相(Intercriticaldualphase)简 称“IDP”。
奥氏体双相钢(Austenitedual phase)简称 “ADP”。
(2)热轧双相钢 控制要点: 1)调整钢的化学成分。 2)控制热轧工艺。 3)控制轧后冷却速度。 4)控制热带的卷取温度。根据卷取温度不同, 双相带钢分为中温卷取型和低温卷取型两类。
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