钢材的控制轧制与控制冷却技术

钢材的控制轧制与控制冷却技术

专业：材料成型及控制工程12

姓名：***

学号：

钢材的控制轧制与控制冷却技术

管沁

（材料成型及控制工程12级）

[摘要]控制轧制和控制冷却能将热轧钢材的两种强化效果相加，进一步提高钢材的强度、韧性和焊接性能，获得更合理的综合力学性能。控轧控冷工艺是一项提高钢材质量、节约合金、简化工序、节约能源消耗的先进轧钢工艺技术。由于控轧控冷具有形变强化、相变强化的综合作用，因此控轧控冷既能提高钢材强度又能改善钢材的韧性和塑性。轧钢厂生产的中厚钢板、热轧板卷、棒、线、型材和钢管都可以采用控轧控冷工艺。

[关键词]控制轧制；控制冷却；中厚板；线材生产

Abstract:Controlled rolling and controlled cooling could add those two reinforcement effect of hot rolled steel products, further improve the strength, toughness and welding performance of steel, to obtain better comprehensive mechanical properties. Controlled rolling process of controlled cooling is an improve steel quality and saving alloy, simplify the process, save energy consumption of advanced rolling technology. Because the controlled rolling cold has deformation strengthening and phase transformation strengthening combination, so both can improve the strength of steel and controlled rolling cold can improve the toughness and plasticity of steel. Rolling mill in the production of medium plate, hot-rolled coil, rod, wire, profiles and steel tube can be used in a controlled rolling process of controlled cooling.

Keyword：Controlled rolling；Controlled cooling;plate rolling Wire rod production 1.引言

控制轧制和控制冷却工艺是现代钢铁工业最大的技术成就之一,所谓控制轧制和控制冷却技术,就是在一定的钢材化学成分的情况下,通过对轧制温度、压下量和轧后冷却过程参数的控制,可以细化钢材显微组织、显著改善和提高钢材的性能,获得具有良好综合性能的钢铁材料。控制冷却是控制轧后钢材的冷却速度达到改善钢材组织和性能的目的。由于热轧变形作用,促使变形奥氏体向铁素体转变温度的提高,相变后的铁素体晶粒容易长大,造成力学性能降低。为了细化铁素体晶

粒,减少珠光体片层间距,阻止碳化物在高温下析出,以提高强化效果而采用控制冷却工艺。轧后快速冷却可使厚板强度提高而不减弱韧性,并因含碳量或合金元素的减少而改善可塑性和焊接性能。由于加速冷却对于晶粒细化和组织强化的作用,对于一些钢材,控轧控冷可以取消常规轧制工艺的轧后再加热热处理工艺,从而简化了生产工艺,提高生产效率,并且可以节约能源和昂贵的合金元素,具有很大的社会效益和经济效益。控制冷却工艺在提高产品的力学性能的同时,还可以改善车间的工作条件,减少冷床面积。本文介绍了钢材的控制轧制与控制冷却技术的发展概况。

2.控轧控冷技术的发展历史

控制轧制和控制冷却技术的研究始于1890年至二次世界大战期间的德国,当时科研人员对钢铁制品的热加工条件、材质及显微金相组织之间的关系进行了非系统的零散研究,只是定性地揭示了热加工条件和材质间的关系。到了20世纪60年代初期,在美国科研人员定性地解释了热轧后的钢材继续发生奥氏体再结晶的动力学变化后,这才从理论上某种程度地解释了控制轧制技术。到了20世纪60年代末期,科研人员通过试验发现,添加微量元素铌(Nb)对提高单纯轧制钢材的强度有效。随后进一步的研究表明,造成铌系钢材高强度的原因,是由于微细铌碳氮化合物的铁素体析出相强化造成的同期英国钢铁研究机构(BritishIronandSteelresearchassocition)对轧制钢材的显微结构和机械性能的定量关系、铌、钒(V)的强化机理,控制轧制原理等进行研究,证实了依靠物理冶金基础,进行合理的合金成分的设计和轧制条

件的设定,便能达到所期望的钢材目标性能值和显微组织。到了20世纪70年代,对钢材强度、低温韧性、焊接性能要求更高了,而此时仅仅依靠传统的控制轧制技术远远不够。于是在奥氏体控制轧制的基础上,还需要控制冷却速度来控制相变本身,于是开始了真正意义的控轧控冷技术的应用。

3.钢材的控制轧制

3.1基本概念

在热轧过程中，通过对金属加热、轧制和冷却的合理控制，使范性形变与固态相变过程相结合，以获得良好的晶粒组织，使钢材具有优异的综合性能的轧制技术（见形变热处理）。

3.2控制轧制的阶段划分通常将控制轧制分为3个阶段

奥氏体再结晶阶段(>1?000℃)。在这一温度范围内,奥氏体变形和再结晶同时进行,因再结晶而获得的细小奥氏体晶粒,将导致铁素体晶粒的细化。

奥氏体非再结晶阶段(950℃~Ar3)。在这一温度范围内,形变使奥氏体晶粒被拉长,在伸长而未再结晶的奥氏体内形成高密度形变孪晶和形变带,同时微合金碳、氮化物因应变诱导析出,因而增加了铁素体的形核位置,细化了铁素体晶粒。

(γ+α)两相区轧制阶段(Ar3~Ar1)。在这一温度范围内,奥氏体和铁素体均发生变形,形成亚结构。亚晶强化使强度进一步提高。实践表明,非再结晶区变形突破了再结晶区所能达到的奥氏体晶粒尺寸极限,在一定的变形量下,非再结晶的晶粒细化也会达到某一极限,这一极限只