钢材的控制轧制与控制冷却技术
汽车用钢38b3控制轧制与控制冷却工艺研究
汽车用钢38b3控制轧制与控制冷却工艺研究让我们来深入探讨一下汽车用钢38b3控制轧制与控制冷却工艺研究这一主题。
在汽车制造领域，钢材是一种非常重要的材料，而汽车用钢38b3则是其中的一种常用钢材。
控制轧制和控制冷却工艺则是对这种钢材进行加工和处理的重要工艺。
接下来，我们将从不同的角度来分析这一主题，以便更好地理解和掌握这一的专业知识。
一、汽车用钢38b3的特性和应用汽车用钢38b3是一种高强度、高塑性的钢材，具有良好的焊接性能和冷成型性能。
它广泛应用于汽车车身结构、安全气囊支架、座椅滑轨等零部件。
我们要对这种钢材的特性和应用有一个清晰的认识，才能更好地进行控制轧制和控制冷却工艺的研究和应用。
二、控制轧制技术在汽车用钢38b3中的作用控制轧制是通过控制轧制温度、变形量和速度，来调控晶粒的形变和再结晶过程，以达到控制钢材组织和性能的目的。
在汽车用钢38b3的生产中，控制轧制技术起着至关重要的作用。
通过对控制轧制过程的研究和优化，可以获得更好的力学性能和成形性能，满足汽车零部件对材料性能的需求。
三、控制冷却工艺对汽车用钢38b3性能的影响控制冷却工艺是在汽车用钢38b3轧制成型后对其进行冷却处理的工艺。
通过控制冷却速度和温度，可以有效地调控钢材的组织和性能。
良好的控制冷却工艺能够使汽车用钢38b3获得更好的强度、塑性和韧性，提高其在汽车制造中的应用性能。
总结回顾：通过对汽车用钢38b3控制轧制与控制冷却工艺的研究，我们可以更好地理解这一主题的重要性和复杂性。
掌握这一专业知识，对于提高汽车用钢38b3的性能和应用具有重要意义。
在未来的研究和实践中，我们需要更加深入地探讨控制轧制和控制冷却工艺对汽车用钢38b3性能的影响，提出更加有效的工艺优化方案，推动汽车用钢38b3在汽车制造领域的进一步应用。
个人观点和理解：作为一名文章写手，我深刻认识到对汽车用钢38b3控制轧制与控制冷却工艺的研究具有重要的实践意义。
钢材控轧控冷工艺的原理
钢材控轧控冷工艺的原理钢材的控轧控冷工艺是一种重要的热处理工艺，它通过对钢材的热轧与冷处理过程进行精细控制，以实现对钢材组织和性能的调控。
钢材的控轧控冷工艺包括控轧与控冷两个方面。
控轧是指通过控制轧制温度、轧制速度、轧制负荷、轧制压力等工艺参数，来改变钢材的变形程度、变形速度和变形温度，在轧制过程中对钢材进行组织和性能的调控。
控轧工艺的原理主要包括以下几个方面：1.塑性变形原理：钢材在热轧过程中通过塑性变形来改变其晶粒结构和形态。
通过适当的控制轧制压力、轧制温度和变形程度，可以使钢材的晶粒细化，形成高强钢材的组织。
2.回火效应：控轧工艺中的控制冷却速率可以影响钢材的相变行为和形成的组织结构。
适当选择冷却速率可以实现奥氏体转变为铁素体，从而改善钢材的韧性，并且减少钢材的残余应力。
3.相变控制：控轧工艺可以通过控制变形温度和轧制速度来控制钢材的相变行为，例如马氏体相变。
通过选择合适的变形温度和轧制速度，可以实现马氏体的形成和相变产生的显微组织调控，从而获得高强度、高韧性的材料。
4.微量元素控制：在控轧工艺中，添加适量的微量合金元素可以改变钢材的组织和性能。
例如添加微量的硼元素可以细化晶粒，改善钢材的塑性和韧性。
控冷工艺是控制钢材在冷却过程中的温度和冷却速度，以实现对钢材组织和性能的调控。
控冷工艺的原理主要包括以下几个方面：1.相变控制：钢材的冷却速率会影响其相变行为和相变产物的组织结构。
通过控制冷却速率，可以实现奥氏体向铁素体的转变，形成细小的铁素体晶粒和均匀的组织结构。
2.马氏体相变控制：通过控制冷却速率，可以控制钢材从奥氏体向马氏体的相变行为。
适当调节冷却速度、冷却温度和冷却介质，可以实现马氏体的形成和马氏体组织的调控，从而获得高强度、高硬度的材料。
3.淬火与回火控制：控冷工艺还可以通过控制钢材的淬火和回火工艺参数，来调控钢材的组织和性能。
适当的淬火工艺可以实现钢材的高强度、高硬度，而回火工艺可以降低钢材的脆性和残余应力。
控制轧制及控制冷却技术在型钢生产中的应用
控制轧制及控制冷却技术在型钢生产中的应用一、引言型钢是一种重要的金属材料，在建筑、汽车制造、机械制造等领域具有广泛的应用。
为了提高型钢的质量和性能，控制轧制及控制冷却技术被广泛应用于型钢生产中。
这些技术通过精确控制轧制工艺参数和冷却过程，可以有效提高型钢的强度、塑性和表面质量，满足不同领域对型钢材料性能的需求。
二、控制轧制技术的应用1. 调整轧制温度和速度在型钢轧制中，通过调整轧制温度和轧制速度，可以控制晶粒的细化和晶格的取向，从而提高型钢的强度和塑性。
尤其是在热轧过程中，通过精确控制轧制温度和速度，可以有效控制晶粒生长，减少析出相的尺寸，使得型钢的晶粒细化，提高强度和硬度。
2. 控制轧制力和变形量通过精确控制轧制力和变形量，可以有效调整型钢的组织结构和力学性能。
在轧制过程中，通过监测轧辊力和变形量，可以实现对型钢的细微调整，达到提高型钢性能的目的。
在轧制高强度型钢时，通过增加轧制力和变形量，可以有效提高型钢的强度和硬度。
3. 控制轧制辊形状通过选择合适的轧辊形状，可以实现更加精确的型钢轧制。
不同形状的轧辊对型钢的变形和组织结构有着不同的影响，因此通过调整轧辊的形状，可以实现对型钢结构和性能的精细控制。
三、控制冷却技术的应用1. 控制冷却速度在型钢生产中，通过控制冷却速度，可以实现对型钢组织和性能的调整。
在快速冷却条件下，型钢的组织结构更加均匀，晶粒更加细小，从而提高了型钢的强度和韧性。
在慢速冷却条件下，型钢的组织结构更加致密，表面质量更好，适用于高表面质量要求的场合。
2. 控制冷却介质不同的冷却介质对型钢的冷却效果和组织结构有着不同的影响。
通过选择合适的冷却介质，可以实现对型钢组织和性能的精细调控。
对于高强度型钢，可以采用高效的水冷或气体冷却，快速降温，实现对型钢强度和硬度的提高。
3. 控制冷却方式在型钢生产中，采用不同的冷却方式，可以实现对型钢的细微调整。
采用直接水冷或间接水冷，可以分别实现快速和慢速的冷却效果，从而满足不同型钢的冷却需求。
控轧控冷工艺基本原理
控轧控冷工艺基本原理控轧控冷工艺是一种通过控制轧制和冷却条件来调控钢材的组织和性能的加工工艺。
其基本原理是通过控制轧制温度、变形程度和冷却速度等参数，实现对钢材组织和性能的调控。
1. 控轧工艺原理控轧是指在钢材的轧制过程中，通过调整轧制温度和变形程度等参数，控制其组织和性能的加工工艺。
控轧工艺的基本原理是通过控制轧制温度和变形程度，调整钢材的晶粒度、相组成和形貌等因素，从而实现对钢材性能的调控。
在控轧过程中，调整轧制温度可以影响钢材的晶粒度和相组成。
通过控制轧制温度的高低，可以实现晶粒细化或粗化，进而影响钢材的力学性能和韧性。
同时，调整轧制温度还可以改变钢材中的相组成，如奥氏体、铁素体和贝氏体等的含量和分布，从而调节钢材的强度、硬度和耐腐蚀性能。
控轧过程中的变形程度也对钢材的组织和性能产生重要影响。
通过控制变形程度，可以实现钢材的晶粒细化、相变和组织调控。
在轧制过程中，钢材受到外力的变形，晶粒会发生形变和细化，从而提高钢材的强度和韧性。
同时，变形程度还可以引起钢材中的相变，如奥氏体向铁素体的相变，进一步改善钢材的性能。
2. 控冷工艺原理控冷是指在钢材的冷却过程中，通过调整冷却速度和冷却方式等参数，控制其组织和性能的加工工艺。
控冷工艺的基本原理是通过控制冷却速度，调整钢材的组织和性能。
在控冷过程中，调整冷却速度可以影响钢材的相组成和组织形貌。
通过控制冷却速度的快慢，可以实现钢材中相的相变和组织的调控。
当冷却速度较快时，钢材中的相变会受到限制，从而形成细小的相和均匀的组织。
相反，当冷却速度较慢时，钢材中的相变会较为充分，形成较大的相和不均匀的组织。
不同的冷却速度会影响钢材的强度、硬度和韧性等性能。
控冷过程中的冷却方式也会对钢材的组织和性能产生影响。
不同的冷却方式，如空冷、水冷、油冷等，具有不同的冷却速度和冷却效果。
通过选择合适的冷却方式，可以实现钢材组织的定向调控，从而达到钢材性能的要求。
3. 控轧控冷工艺的应用控轧控冷工艺广泛应用于钢材的生产和加工过程中。
控轧控冷1
L0
拉伸性能
❖ 断面收缩率ψ： ❖ 断面收缩率ψ是评定材料塑性的主要指标。
AK A0 100%
A0
低碳钢的工程应力一工程应变曲线
true strain-stress line
2.0
Stress / MPa
1.5
Pm
Pb
1.0
0.5
0.0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
载荷P压入被测材料表面，保持一定时间后卸除载荷，测出压 痕直径d，求出压痕面积F计算出平均应力值，以此为布氏硬度 值的计量指标，并用符号HB表示。
标注：D/P/T如120HB/10/3000/10，即表示此硬度值120 在D=10mm，P=3000kgf，T=10秒的条件下得到的。
简单标注：200～230HB
布氏硬度测定主要适用于各种未经淬火的钢、退火、
正火状态的钢；结构钢调质件；铸铁、有色金属、质地 轻软的轴承合金等原材料。
布氏硬度试验只可用来测定小于450HB的金属材料，
②洛氏硬度（HR）
基本原理—洛氏硬度属压入法洛氏硬度测定时需 要先后施加二次载荷（予载荷P1和主载荷P2）预 加载荷的目的是使压头与试样表面接触良好以保 证测量结果准确。洛氏硬度就是以主载荷引起的
对微量塑性变形的抗力
E /e
拉伸性能
❖ 抗拉强度b： ❖ 定义为试件断裂前所能承受的最大工程应力，
以前称为强度极限。取拉伸图上的最大载荷，即 对应于b点的载荷除以试件的原始截面积，即得抗 拉强度之值，记σ为b=b Pmax／A0
拉伸性能
延伸率： 材料的塑性常用延伸率表示。测定方法如下：拉伸
试验前测定试件的标距L0，拉伸断裂后测得标距为Lk， 然而按下式算出延伸率
线材生产中的控制轧制和控制冷却技术
线材生产中的控制轧制和控制冷却技术线材是现代工业生产中使用频繁的一种材料，它广泛应用于电线电缆、机械制造、建筑材料等行业。
在线材生产过程中，控制轧制和控制冷却技术是关键的环节，它们直接影响着线材的质量、机械性能和用途范围。
一、控制轧制控制轧制是指通过改变轧制变形量、轧制温度、轧制速度、轧制力等因素，控制金属材料的形变和微观组织，达到调整线材力学性能、改善表面质量和优化产品用途的目的。
1、轧制变形量控制轧制变形量是指轧制前后的减压变化，它对线材的力学性能和表面质量有着直接影响。
为了保证线材的质量稳定和合格率，轧制变形量控制必须精准可靠，并考虑到批量变化和轧制型号的特定要求。
目前，国内外的轧制变形量控制采用电液伺服技术，通过实时监测轧制变形量变化，及时控制系统参数的变化，保证线材轧制变形量的稳定。
2、轧制温度控制轧制温度是指线材在轧制时的温度，它对线材的力学性能和表面质量有着重大影响。
过高或过低的温度会导致线材的晶粒过大或过小，从而影响线材的硬度、韧性和塑性等力学性能。
为了提高线材的机械性能和用途范围，轧制温度控制必须准确可靠，并考虑到金属材料的温度敏感性和轧制工艺的特定要求。
目前，国内外的轧制温度控制采用激光测温技术或红外线测温技术，通过实时监测线材温度变化，及时调整轧制温度，保证线材轧制温度的稳定。
3、轧制速度控制轧制速度是指线材在轧制过程中的速度，它对线材的表面质量和机械性能有着直接影响。
过高或过低的轧制速度会导致线材表面的纹路不均匀和线材的硬度、韧性等力学性能下降。
为了提高线材的表面质量和机械性能，轧制速度控制必须准确可靠，并考虑到轧制型号的特定要求。
目前，国内外的轧制速度控制采用伺服电机技术或电磁流体技术，通过实时监测线材的速度变化，及时调整轧制速度，保证线材轧制速度的稳定。
二、控制冷却控制冷却是指针对金属材料在热加工过程中产生的内应力、变形、晶粒长大等现象，通过采用不同的冷却方式和工艺参数，调整金属材料的组织和性能。
钢材的控制轧制和控制冷却
钢材的控制轧制和控制冷却一、名词解释：1、控制轧制：在热轧过程中通过对金属的加热制度、变形制度、温度制度的合理控制，使热塑性变形与固态相变结合，以获得细小晶粒组织，使钢材具有优异的综合力学性能。
2、控制冷却：控制轧后钢材的冷却速度、冷却温度，可采用不同的冷却路径对钢材组织及性能进行调控。
3、形变诱导相变：由于热轧变形的作用，使奥氏体向铁素体转变温度Ar3上升，促进了奥氏体向铁索体的转变。
在奥氏体未再结晶区变形后造成变形带的产生和畸变能的增加，从而影响Ar3温度。
4、形变诱导析出：在变形过程中，由于产生大量位错和畸变能增加，使微量元素析出速度增大。
两相区轧制后的组织中既有由变形未再结晶奥氏体转变的等轴细小铁素体晶粒，还有被变形的细长的铁素体晶粒。
同时在低温区变形促进了含铌、钒、钛等微量合金化钢中碳化物的析出。
5、再结晶临界变形量:在一定的变形速率和变形温度下，发生动态再结晶所必需的最低变形量。
6、二次冷却：相变开始温度到相变结束温度范围内的冷却控制。
二、填空：1、再结晶的驱动力是储存能，影响其因素可以分为：一类是工艺条件，主要有变形量、变形温度、变形速度。
另一类是材料的内在因素，主要是材料的化学成分和冶金状态。
2、控制冷却主要控制轧后钢材冷却过程的（冷却温度）、（冷却速度）等工艺条件，达到改善钢材组织和性能的目的。
3、固溶体的类型有（间隙式固溶）和（置换式固溶），形成（间隙式）固溶体的溶质元素固溶强化作用更大。
4、根据热轧过程中变形奥氏体的组织状态和相变机制不同，将控制轧制划分为三个阶段，即奥氏体再结晶型控制轧制、奥氏体未再结晶型控制轧制、在A+F两相区控制轧制。
5、以珠光体为主的中高碳钢，为达到珠光体团直径减小，则要细化奥氏体晶粒，必须采用（奥氏体再结晶）型控制轧制。
6、控制轧制是在热轧过程中通过对金属的（加热制度）、（变形制度）、（温度制度）的合理控制，使热塑性变形与固态相变结合使钢材具有优异的综合力学性能。
钢铁的控轧控冷工艺(TMCP)介绍
4.控制轧制的效应
（1）使钢材的强度和低温韧性有较大幅度的改善
控制轧制对细化晶粒有明显的作用，按常规轧制工艺， 铁素体晶粒最好的情况为7～8级，晶粒直径>20m，而 按控制轧制工艺，铁素体晶粒可达12级，其直径可为 5m。仅从这方面就可使钢材的强韧性能得到明显的改 善。
（2）可以充分发挥微量合金元素的作用
5.控制冷却的介绍
➢ 控制冷却存在的主要问题是高冷却速率下材料冷 却不均而发生较大残余应力、甚至翘曲的问题。 例如，作为控制冷却的极限结果，直接淬火的作 用早已为人们所认识。但是，其潜在的能力一直 未得到发挥，原因在于直接淬火条件下冷却均匀 性的问题一直没有得到解决，板形控制一直因扰 着人们。
5.控制冷却的介绍
对于控制冷却，有两个通俗说法:
（1）水是最廉价的合金元素 (可以用水替代合金元素来改变钢材的性能)
控制冷却的理念可以归纳为“水是最廉价的合金元素” 这样一句话。
（2）中国的多数（中板）轧机是世界上最干旱的轧机 (目前我们还没有充分利用好水的作用) －川崎水岛：12000 m3/h，迪林根：14000 m3/h －宝钢2050：14000 m3/h，1580: 13000 m3/h
钢铁的控轧控冷 工艺介绍
知识求索人
目录
1. 何为控轧控冷工艺？ 2. 控轧控冷工艺的优势和应用 3. 控制轧制的类型 4. 控制轧制的效应 5. 控制冷却介绍
1.何为控轧控冷工艺？
➢ 控轧控冷工艺，又称TMCP（Thermo Mechanical Control Process：热机械控制工艺），是将控制轧制和控制冷却 技术结合起来的工艺，该工艺能够进一步提高钢材的强 韧性和获得合理的综合性能，并能够降低合金元素含量 和碳含量，节约贵重的合金元素，降低生产成本。TMCP 是20世纪钢铁业最伟大的成就之一！
控轧与控冷
控轧与控冷一：名词解释控制轧制：是指在热轧过程中通加热制度，变形制度，温度制度的合理控制，使钢材具有优异综合理学性能的轧制新工艺。
控制冷却：是指控制轧后钢材的冷却速度达到改善组织和性能的目的。
金属强化：通过合金化，塑性变形，和热处理等手段提高金属材料的强度。
韧性：材料在断裂前在塑性变形和裂纹扩展时吸收能量的能力。
铁素体：铁或其内固溶体有一种或数种其他元素形成的体心立方固溶体。
奥氏体：γ铁内固溶有碳和其他元素的面立方固溶体。
贝氏体：钢在奥氏体化后被过冷到珠光体转变温度一下，马氏体转变温度以上这一中间温度区间，转变而成的有铁素体及其内分布着弥散的碳化物形成的亚稳定结构。
IF钢：又称无间隙，由于C,N含量低，在加入一定量TI,Nb使钢背固定成碳化物，氮化物或者碳氮化物，从而使钢无间隙存在。
不锈钢：在腐蚀介质中有良好的耐腐蚀性的钢。
双相钢：由马氏体或奥氏体基本两相组织构成的钢。
再结晶：经冷塑性变形的金属超过一定加热温度时，通过形核长大形成等轴晶粒无畸变新晶粒过程。
在线常化：在热轧无缝钢生产中，在轧管延伸工序后，将钢管按常化处理要求冷却到某一温度后，再进行加热炉生产，然后进行减轻轧制，按照一定冷却速度冷却至常温。
1·控制轧制与普通轧制的区别答：可以充分发挥微量元素的作用起沉淀强化，细化晶粒的作用；提高钢的强度的同时题干钢的韧性；降低了终轧温度，采用较低的卷曲温度，课消除或减少板卷头部，中部和尾部的强度差；采用低温大压下细化低碳钢的铁素体晶粒，提高强韧性。
2·控制冷却的目的答：节约冷床面积；防止或减轻转型材的翘曲和弯曲；降低残余应力；提高型材的力学性能及改善组织状态，简化生产工艺。
3·影响材料强韧性的因素答：化学成分；气体夹杂物；晶粒尺寸；沉淀析出；形变；相变组织等的影响。
其中气体夹杂物对韧性有害，晶粒越小，材料韧性越好。
4·提高材料强韧性的措施答：晶粒细化；冶炼：采用真空搅拌，减少有害成分；控扎：使形变强化，提高材料强韧性；热处理：阻止晶粒长大，使晶粒细化，提高强韧性。
控制轧制、控制冷却工艺
控制轧制、控制冷却⼯艺控制轧制、控制冷却⼯艺技术1.1 控制轧制⼯艺控制轧制⼯艺包括把钢坯加热到适宜的温度，在轧制时控制变形量和变形温度以及轧后按⼯艺要求来冷却钢材。
通常将控制轧制⼯艺分为三个阶段，如图 1.1所⽰[2]：(1>变形和奥⽒体再结晶同时进⾏阶段，即钢坯加热后粗⼤化了的γ呈现加⼯硬化状态，这种加⼯硬化了得奥⽒体具有促使铁素体相变形变形核作⽤，使相变后的α晶粒细⼩；(2> (γ+α>两相区变形阶段，当轧制温度继续降低到Ar3温度以下时，不但γ晶粒，部分相变后的α晶粒也要被轧制变形，从⽽在α晶粒内形成亚晶，促使α晶粒的进⼀步细化。
图1.1控制轧制的三个阶段(1>—变形和奥⽒体再结晶同时进⾏阶段；(2>—低温奥⽒体变形不发⽣再结晶阶段；(3>—<γ+α）两相区变形阶段。
1.2 控制轧制⼯艺的优点和缺点控制轧制的优点如下：1．可以在提⾼钢材强度的同时提⾼钢材的低温韧性。
采⽤普通热轧⽣产⼯艺轧制16Mn钢中板，以18mm厚中板为例，其屈服强度σs≤330MPa，-40℃的冲击韧性A k≤431J，断⼝为95%纤维状断⼝。
当钢中加⼊微量铌后，仍然采⽤普通热轧⼯艺⽣产时，当采⽤控制轧制⼯艺⽣产时，-40℃的A k值会降低到78J以下，然⽽采⽤控制轧制⼯艺⽣产时。
然⽽采⽤控制轧制⼯艺⽣产时-40℃的A k值可以达到728J以上。
在通常热轧⼯艺下⽣产的低碳钢α晶粒只达到7~8级，经过控制轧制⼯艺⽣产的低碳钢α晶粒可以达到12级以上<按ASTM标准），通过细化晶粒同时达到提⾼强度和低温韧性是控轧⼯艺的最⼤优点。
2．可以充分发挥铌、钒、钛等微量元素的作⽤。
在普通热轧⽣产中，钢中加⼊铌或钒后主要起沉淀强化作⽤，其结果使热轧钢材强度提⾼、韧性变差，因此不少钢材不得不进⾏正⽕处理后交货。
当采⽤控制轧制⼯艺⽣产时，铌将产⽣显著的晶粒细化和⼀定程度的沉淀强化，使轧后的钢材的强度和韧性都得到了很⼤提⾼，铌含量⾄万分之⼏就很有效，钢中加⼊的钒，因为具有⼀定程度的沉淀强化的同时还具有较弱的晶粒细化作⽤，因此在提⾼钢材强度的同时没有降低韧性的现象。
钢材的控制轧制和控制冷却(4)
§4.1 微合金元素在热轧中的溶解和析出
除了列状相 间沉淀外， 还有无规则 分布的位错 线上沉淀和 基体沉淀， 且后者是主 要的和多见 的。
§4.1 微合金元素在热轧中的溶解和析出
除了列状相间沉淀外，还有无规则分布的 位错线上沉淀和基体沉淀，且后者是主要 的和多见的。 析出颗粒的大小和排间距受轧后冷却速度、 转变完成温度和转变时间的影响。冷却速 度越大，析出温度就越低，相间沉淀排间 距越小，析出质点也越小；析出时间越长， 质点长大，使颗粒增大。 相变后剩余在F中的固溶Nb将在F中继续析 出，其质点大小决定于冷却速度。
§4.1 微合金元素在热轧中的溶解和析出
4）在A向F转变过程中和F内Nb(C,N)的析出 状态 由于各种碳氮化合物在A中的溶解度远远 大于在F中的溶解度，因此A→F相变发生 后，微量元素立即达到高度过饱和，产生 快速析出。位错、界面和其它晶体缺陷处 则是析出最有利的位置。 在含有Nb、V、Ti的钢中，碳氮化合物都 有规则成排地分布在F基体上，排于排之 间有一定距离，称为相间析出（或相间沉 淀）。
§4.1 微合金元素在热轧中的溶解和析出
控制轧制过程中Nb(C,N) 平均析出速度
加热后出炉不变 形冷却到820℃ 时，Nb的析出速 度很小； 变形的同时析出 Nb(C,N) 与析出 温度有关，在高 温和低温析出都 慢，900℃时析 出速度最快。
§4.1 微合金元素在热轧中的溶解和析出
高温轧制时（例如1000℃），在轧后冷却到相变 温度的过程中，Nb的平均析出速度不大，其原因 是变形产生的位置和畸变能由于回复和再结晶而 消失，不能再为Nb原子和C原子提供析出场所。 随着轧制温度降低，产生位错数量增加，而轧后 的回复、再结晶进行缓慢，因而加大了冷却过程 中Nb的析出速度。 在轧后冷却过程中Nb的析出速度主要取决于Nb的 过饱和度、变形温度和变形量。随变形温度降低 和变形量增大其析出速度增大。较低温度轧后， 由于A未发生再结晶，具有较高畸变能，位错密 度高，因而加速了C和Nb的扩散速度，Nb(C,N)同 时在晶内和晶界析出，颗粒细小。
控制轧制及控制冷却技术在型钢生产中的应用
控制轧制及控制冷却技术在型钢生产中的应用一、导言在当今工业领域中，钢铁工业一直扮演着不可或缺的角色。
而型钢作为钢铁产品中的重要一员，其质量和性能的提升一直是企业和行业追求的目标。
控制轧制及控制冷却技术作为一种重要的生产工艺，对型钢的生产和性能提升具有重要意义。
本文将从控制轧制和控制冷却技术在型钢生产中的基本原理、关键技术和应用实例等方面展开探讨，旨在深入了解这一主题的重要性和具体应用。
二、控制轧制技术控制轧制技术是指钢铁生产中利用先进的控制系统和设备，对轧制过程中的参数进行精确控制，以获得高质量、高性能的型钢产品的一种技术。
这项技术最早应用于薄板生产领域，后来逐步在型钢生产中得到推广和应用。
1. 温度控制：在轧制过程中，控制轧制技术可以通过对钢坯的温度进行精确调控，以保证轧制过程中的塑性变形性能，从而得到均匀、细腻的晶粒结构。
2. 形状控制：利用控制轧制技术可以对轧制过程中的轧辊、模具等设备进行精确控制，获得符合设计要求的型钢截面形状和尺寸精度。
3. 轧制力控制：控制轧制技术可以实现对轧制力的实时监测和调节，避免轧制过程中的过度变形，并保证产品的尺寸和形状精度。
三、控制冷却技术控制冷却技术是指在型钢生产过程中，通过对冷却过程的控制，使钢材在冷却过程中获得理想的组织和性能。
这项技术的应用可以有效提高型钢的强度、韧性和耐磨性等性能，同时降低产品的变形和裂纹率。
1. 冷却介质控制：通过选择不同的冷却介质和控制冷却速度，可以使型钢获得不同的组织和性能，如马氏体组织、贝氏体组织等，从而满足不同领域对型钢性能的要求。
2. 温度控制：在控制冷却技术中，对冷却过程中的温度进行精确控制，可以有效控制组织相变，并获得理想的力学性能，如强度、韧性等。
3. 冷却速度控制：通过对型钢冷却速度进行控制，可以获得不同的组织和性能，如快速冷却可以获得细小的组织和高强度，而缓慢冷却则可以得到较好的塑性和韧性。
四、控制轧制及控制冷却技术在型钢生产中的应用实例1. 控制轧制技术在型钢生产中的应用：某钢铁企业引进了先进的控制轧制系统和设备，通过对轧制过程中的温度、形状和轧制力等参数进行精确控制，生产出了高精度、高强度的型钢产品，受到了市场的广泛认可。
钢材控制轧制和控制冷却技术
钢材控制轧制和控制冷却技术材控14卢玉厚钢材的控制轧制和控制冷却技术卢玉厚材冶学院材料成型及控制工程 118【摘要】控制轧制和控制冷却技术，在提高钢材综合力学性能、开发新品种、简化生产工艺、节约能耗和改善生产条件等方面，取得了明显的经济效益和社会效益。
近三十年以来，控制轧制和控制冷却技术在国外得到了迅速的发展，各国先后开展了多方面的理论研究和应用技术研究，并在轧钢生产中加以利用，明显的改善和提高了钢材的强韧性和使用性能，为了节约能耗、简化生产工艺和开发钢材新品种创造了有力条件。
控制轧制是指在热轧过程中，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。
控制冷却是指热加工后对钢材进行的旨在控制相变组织和钢材性能的冷却技术。
【关键词】控制轧制技术控制冷却技术特点应用发展趋势Abstract：Controlled rolling and controlled cooling technology, to improve the comprehensive mechanics performance of steel, the development of new varieties, simplify the production process, save energy and improve production conditions, etc., have achieved obvious economic benefits and social benefits. For nearly 30 years, controlled rolling and controlled cooling technology obtained the rapid development in foreign countries, and countries successively carried out various theoretical research and applied technology research, and tries to use in the production of steel rolling, the obvious improve and enhance the tenacity of steel and the use of performance, in order to save energy consumption, simplify production process and development of new steel varieties created favourable conditions. Control is to point to in the hot rolling process of rolling, based on the reasonable control of the metal heating, rolling and cooling, and make the plastic deformation combined with solid phase change process, in order to obtain good grain organization, make steel has excellent comprehensive performance of the rolling technology. Controlled cooling means to control phase change of steel after hot working organization and performance of the steel cooling technology.Key Words：Control rolling technology；Characteristics of controlled cooling technology；application；development trend1.引言近代工业发展对热轧非调质钢板的性能要求越来越高,除了具有高强度外 ,还要有良好的韧性、焊接性能及低的冷脆性。
钢材的控制轧制和控制冷却(7)
§7.3 控制冷却各阶段的冷却目的和 冷却方式的选择
一、控制冷却的目的 控制冷却的目的在于能够在不降低材料韧 性的前提下进一步提高材料的强度。 低碳钢、低合金钢和微合金钢：改善材的 强韧性； 高碳钢和高碳合金钢：防止变形后的A晶 粒长大，降低以至阻止网状碳化物的析出 量和降低级别，减小P团尺寸，改善P形 貌和片层间距，从而改善钢材的性能。
§7.3 控制冷却各阶段的冷却目的和 冷却方式的选择
二、轧后的冷却阶段
1、一次冷却：从终轧温度开始到变形A向F 开始转变温度Ar3或二次碳化物开始析出 温度Arcm。 目的：是控制变形A的阻止状态，阻止A 晶粒的长大，阻止碳化物析出，固定因变 形而引起的位错，降低相变温度、为相变 做组织上的准备。一次冷却的开始温度越 接近终轧温度，细化变形A和增大有效晶 界面积的效果越明显。
一、基本概念 温度场：各时刻物体中各点温度分布的总 称，一般的讲是坐标和时间的函数。
t f x , y , z ,
x，y，z－空间坐标， －时间坐标。 非稳态温度场：物体温度随时间改变的温 度场； 稳态温度场：物体温度不随时间改变的温 度场，t = f(x, y, z)。
§7.5 热轧钢材水冷后温度场的计算
§7.3 控制冷却各阶段的冷却目的和 冷却方式的选择
§7.4 轧后快速冷却的强韧化机制
快速冷却强化机理与控制冷却的机理有 本质不同。轧后快速冷却实质上是控制轧 制后细化了变形A组织经过快速冷却，相 变组织相应变化，钢中析出物的大小、数 量、析出部位发生变化，从而使钢材的强 韧性得以提高。 一、轧后快速冷却对钢材强度的影响 控制冷却钢材的强化主要是由于F晶粒 细化、P片层间距减小、B量的增多和C、 N化合物的析出而引起的。而组织的变化 又与材料的成分、冷却工艺相关。
控制轧制和控制冷却
3. 轧制工艺参数的控制
(1)坯料的加热制度
坯料的最高加热温度的选择应考虑对原始奥氏体 晶粒大小、晶粒均匀程度、碳化物的溶解程度以及开轧 温度和终轧温度的要求。
对一般轧制，加热的最高温度不能超过奥氏体晶粒 急剧长大的温度，如轧制低碳中厚板一般不超过1250℃。 但对控轧Ⅰ型或Ⅱ型都应降低加热温度(Ⅰ型控轧比一般 轧制低100～300℃)，尤其要避免高温保温时间过长，不 使变形前晶粒过份长大，为轧制前提供尽可能小的原始晶 粒，以便最终得到细小晶粒和防止出现魏氏组织。
中厚板生产过程的控制
三个阶段
• 第一阶段在20 世纪40-50 年代，为单机 自动化阶段；
• 第二阶段在20 世纪60 年代，为计算机和 单机自动控制系统共存阶段；
• 第三阶段为20 世纪70 年代至现在，为全 部采用计算机直接数字控制阶段。
中厚钢板组织性能控制
一、组织与性能的关系
结论：材料的性能是由材料的组织决定的。 金属材料的性能有哪些？
对于任何钢材 最基本的性能要求是强度。
二、控制轧制
1.概念：通过控制加热温度、轧制 温度、变形制度等工艺参数，控制奥氏体 的状态和相变产物的组织状态，从而达到 控制钢材组织性能的目的。
2.控制轧制工艺的类型
（1）奥氏体再结晶区的控制轧制（又称Ⅰ型 控制轧制)
特点：轧制全部在奥氏体再结晶区内进 行（950℃以上）。
方法：一般采用快速冷却。 一次冷却的目的：控制变形奥氏体的组 织状态，阻止晶粒长大或碳化物过早析出形成 网状碳化物，固定由于变形引起的位错，增加 变形奥氏体相变时的过冷度，为变形奥氏体向 铁素体或渗碳体和珠光体的转变做组织上的准
备。
（2）二次冷却
由奥氏体向铁素体或渗碳体析出的相变阶段 的控制。
热轧钢铁材料新一代TMCP技术
世界金属导报/2012年/1月/10日/第B04版轧钢技术热轧钢铁材料新一代TMCP技术TMCP(Thermo-MechanicalControlled Processing)，即控制轧制和控制冷却技术，是20世纪钢铁业最伟大的成就之一，也是目前钢铁材料轧制及产品工艺开发领域应用最为普遍的技术之一。
正是因为有了TMCP技术，钢铁工业才能源源不断地向社会提供越来越有用的钢铁材料，支撑着人类社会的发展和进步。
1 TMCP工艺技术的发展及基本原理TMCP工艺的两个重要组成部分之一，控制轧制，在热轧钢铁材料领域很早就已根据经验予以实施，其核心思想是对奥氏体硬化状态的控制，即通过变形在奥氏体中积累大量的能量，力图在轧制过程中获得处于硬化状态的奥氏体，为后续的相变过程实现晶粒细化做准备。
在20世纪60年代至70年代，随着能源不断开发，对高性能管线钢的需求大幅增加。
为满足管线钢板的生产，控制轧制技术得到快速发展，并在当时的厚板轧制、船板生产等方面得到广泛应用。
为了突破控制轧制的限制，同时也是为了进一步强化钢材的性能，在控制轧制的基础上，又开发了控制冷却技术。
控制冷却的核心思想是对处于硬化状态的奥氏体相变过程进行控制，以进一步细化铁素体晶粒，甚至通过相变强化得到贝氏体等强化相。
相变组织比单纯控制轧制更加细微化，促使钢材获得更高的强度，同时又不降低其韧性，从而进一步改善材料的性能。
1980年，日本NKK福山制铁所首次为厚板生产线配置并使用了OLAC(On-Line Accelerated Cooling)系统。
此后基于对提高厚板性能及钢种开发的需要，重点发展了厚板的快速在线冷却技术，并相继开发出一系列快速冷却装置，投入厚板的开发生产及应用中。
控制冷却设备的普遍应用有力地推动了高强度板带材的开发和在提高材质性能方面技术的进步。
后来，人们将结合控制轧制和控制冷却的技术称为控轧控冷技术TMCP(Thermo-MechanicalControlled Processing)。
钢材的控制轧制和控制冷却(1)
➢ 控制轧制及控制冷却技术在钢板生产中的应用 ➢ 控制轧制及控制冷却技术在型钢生产中的应用 ➢ 控制轧制及控制冷却技术在钢管生产中的应用
教学安排
❖ 教学：本课程2学分，总课时为32学时，每 周2学时，1-16周上课。
❖ 考核：总成绩＝平时成绩(30%)＋期末大作 业(70%) ➢ 平时成绩：考勤＋课堂提问＋课堂讨论 等 ➢ 期末大作业作为考试
控制轧制冷却技术是近十多年来国内外新 发展起来的轧钢新技术，已成功而广泛地应 用于生产过程中，能明显改善钢材组织结构， 提高钢材的强韧性和使用性能。学生通过学 习课程，能进一步理解压力加工过程不仅是 解决成型及尺寸精度问题，而且成型过程本 身也能影响金属材料的组织转变，最终影响 产品性能，通过控制工艺过程的影响因素能 在一定条件下获得所需的组织结构及产品性 称。
第一篇 控制轧制及 控制冷却理论
1 钢的强化和韧化
§1.1 钢的强化机制
金属材料的机械性能是指金属材料在外力 （载荷）作用时表现出来的性能，包括强度、 塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。
载荷的形式
§1.1 钢的强化机制
材料机械性能指标
§1 钢的强化和韧化
对于钢材来说，在大多数情况下其力学性 能是最重要的，其中强度性能又居首位。
我国控轧控冷技术概况
❖ 我国控制控冷起步于60年代初，并取得了 初步成果，例如对含有Cr、Ni、V的超高 强度钢德形变热处理工艺研究，轴承钢轧 后快冷工艺研究等；
❖ 1978年开始对控制控冷进行系统研究；
❖ 武钢、鞍钢、重钢、太钢等钢铁企业采用 控制控冷技术生产高强度、高韧性的造船、 锅炉及压力容器用各种钢材，开发了新钢 种，填补了国内钢材的部分空白。
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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,这一极限只有通过两相区变形才能突破。
3.3控制轧制的主要工艺参数控制轧制的主要工艺参数有：加热温度、加热时间、开轧温度、轧钢的变形量、精轧开轧温度、中间坯厚度和终轧温度。
3.4加热温度加热温度对Nb、V在奥氏体中的固溶量有很大的影响,在Nb、V能固溶的范围内尽量采用低温加热,使高温奥氏体晶粒不致于粗化,从而改善韧性。
若加热温度过低,将存在部分未溶微合金碳氮化物,由于颗粒大于1000,不可能产生抑制奥氏体再结晶的作用。
适当提高再加热温度,使微合金元素的固溶量增加从而提高钢的强度和有效提高奥氏体的再结晶终止温度。
若再加热温度过高,则会使原始奥氏体晶粒粗化,从而使相变后的铁素体晶粒更粗大,不利于钢的韧性。
另外,板坯在炉加热时间对管线钢的探伤合格率有一定的影响。
4.钢材的控制冷却4.1控制冷却概述按照现代控轧控冷形变热处理理论，热轧钢材的轧后控制冷却，通过控制钢材的相变组织，能够显著改变钢材的强度和韧性，提高热轧材的力学性能和加工性能。
控制冷却技术最早是用于热轧带钢生产的。
现代宽带钢热连轧的轧后控冷主要通过层流冷却装置实现，而带材的卷取温度则为主要工艺控制参数。
目前，控制冷却已成为宽带钢热连轧计算机控制系统的一项常规控制功能，而提高控制冷却精度则是热轧带钢质量控制方面的关注焦点之一。
4.2控制冷却方式钢材的冷却方式主要有高压喷嘴冷却、层流冷却、水幕冷却、雾化冷却、喷琳冷却、板湍流冷却等几种方式。
各种冷却方式都有其各自的优点和缺点，目前世界上采用较多的是层流冷却和水幕冷却方式。
层流冷却的具体方法是使大流量的低压水平稳地贴附于带钢上表面，形成薄薄的一层水膜，且随着带钢的前进，由侧向喷出的中压水吹动水膜，使其不断更新，从而带走大量的热，来达到冷却之目的。
水幕冷却是70年代发展起来的一种新的冷却方法，它具有较高的冷却能力，横向冷却较均匀，且设备简单。
雾化冷却是用气体使冷却水雾化，然后进行带钢冷却的一种方法。
4.3控制冷却技术的难点在带钢热连轧计算机控制功能中，提高控制冷却的精度，是一个相对复杂和困难的问题。
首先，从工艺设备的角度，实现的难点主要有以下几点。
(1)影响控制冷却精度的因素多而复杂包括:带材材质、厚度、速度、冷却水水量、水压及水流运动形态、终轧温度、热传导、对流、辐射的条件和层流冷却装置的设备状况等。
这些因素大多具有较强的时变性，影响机理复杂，难以在线数学模型中全部涉及和精确描述。
(2)层流冷却装置分布在一定长度的输出辊道上下方，控制冷却实际是在很大空间的范围内对处于变速及高速运行中的带材沿长度方向逐点实施的，这使得控制冷却成为一个十分复杂的分布控制问题。
(3)卷取温度测温仪通常安装在层流冷却区外10米甚至更远的位置，相对控制点的检测滞后很大，严重制约了常规反馈控制方式的使用。
此外，控制阀的开闭及冷却水从喷管出水口溅落到带钢表面，都存在较大的滞后效应(秒级)，给动态控制带来了不利影响。
(4)冷却水量的调节一般是非连续的，其“粒度”是由一个阀来控制的。
控制精度本质上受此粒度大小的制约，特别是薄材，更为敏感。
其次，从控制算法的角度来度，受工艺设备的限制，现行控制冷却系统基本上以设定控制为主。
设定控制的精度不仅受在线控制模型结构简化所带来的本质不精确的限制，也由于随机和时变因素的影响而受到许多模型参数优化不确定性的制约。
在这种控制方式下，冷却控制精度主要取决于模型结构和参数的选择。
4.4控制冷却技术的应用带钢热连轧以后，适当控制冷却过程三要素(开始温度、终止温度和冷却速度)，就可得到不同组织形态和性能的带钢。
尤其是冷却速度对带钢的组织和性能有极重要的影响。
国外控冷技术发展很早，60年代以前主要使用由喷嘴喷射的高压水冷却，后来发展为柱状层流冷却系统和水幕冷却系统。
到70年代，国内开始应用热轧带钢的控制冷却技术。
武钢钢研所在热模拟轧机上进行了2奴、16MnQ、16MnR低合金钢专用的控冷研究，结果表明，16MnQ、16MnR最大冷却速度控制在2一3℃/s，209控制在4一巧℃/s较合适。
鞍钢半边续轧板厂采用了水幕冷却系统。
大冶钢厂和齐齐哈尔钢厂在小型轧机上采用控制冷却技术生产轴承钢，降低了钢材的网状碳化物级别，缩短了其后的球化退火时间，提高了轴承使用寿命。
宝钢205Omm和158Omm生产线上采用柱状层流冷却方式，设备运行稳定，卷取温度精度高;武钢170Omm轧机的层流冷却装置是80年代从日本引进，武钢将控冷模型改进移植到新一代计算机中，不仅得到本厂的实践验证，而且在太原、梅山钢铁集团公司得到推广。