轧钢钢坯加热温度范围的确定

钢坯加热温度范围的制定

摘要：钢的加热对于钢材质量、产量、能耗以及机械寿命等都直接相关，采取正确的加热温度可以提高钢的塑性，降低热加工时的变形抗力按时为轧制机械提供加热质量优良的钢坯，以保证轧制优质、高产低耗。反之，如果加热不当则可能会造成过热过烧、加热不均等缺陷，严重影响钢材的质量，同时会使设备磨损增加动力的消耗。由此可见加热温度范围制定的重要性。为此我们应当掌握加热工艺的基本知识，参考铁碳相图、塑性图、及变形抗力图等资料，分析不同因素对加热温度的影响才能综合确定以便能够正确制定钢的加热温度，尽量防止加热缺陷的产生。以便获得良好的钢材质量和组织性能。

关键词：加热温度加热工艺奥氏体合金元素

前言

随着钢材生产技术的不断发展及市场对钢材产品质量要求的不断提高，在激烈竞争的条件下，为了获得良好的钢材表面质量和组织性能，对加热工艺、热处理工艺及加热温度制定的研究和应用就显得非常重要了。

1钢坯的加热温度

1.1钢坯加热温度的概念

钢的加热温度就是指钢料在炉内加热终了出炉时钢料表面的温度。

1.2 钢坯加热的目的

（1）提高钢的塑性，以降低钢在热加工时的变形抗力，从而减少轧制中轧辊的磨损和断辊等机械设备事故。

（2）使钢锭内外温度均匀，初轧前在均热炉中对钢锭的加热主要目的就是为了缩小表面和中心的温差，以避免由于温度过大而造成成品的严重缺陷和废品。

（3）改变金属的结晶组织或消除加工时所形成的内应力。轧材成品经过加热退火或常化等热处理过程后可以等到所要求的金相组织，从而使成材的机械性能得到了很大的提高。有时钢锭在浇铸过程中会带来组织缺陷：比如高速钢中组织的偏析，通过高温下长时间保温后，就可以消除或减轻这类缺陷。

1.3钢坯的最高加热温度、最低加热温度

根据终轧温度再考虑到钢在出炉和加工过程的热损失及工艺要求，便可确定钢的最低加热温度。

确定最高加热温度按照固相线以下100～150℃而定。下表1为碳钢的最高加热温度（Tm）和理论过烧温度T与含碳量间的值，其间大致关系如表1：

Tm＝0.95T℃

表1

1.4不同钢种的加热温度

1.4.1优质碳素结构钢

对优质结构碳素钢选择加热温度时，除参考铁碳平衡相图外还要考虑钢表面脱碳问题，为了不至使脱碳层超出规定的标准，应适当降低一些加热温度。钢的加热温度也不应该过低，即加热温度的下线应保证终轧温度在奥氏体区即一般为A

以上30～50°C，固相线以下100～150°C左右的地方。终轧温度对钢的组织和c3

性能影响很大。一般来说终轧温度越高晶粒集聚长大的倾向越大，而奥氏体晶粒

越粗大钢的机械性能越低。所以终轧温度不能太高，最好在800°C左右900°C 为宜，也不要低于700°C。

1.4.2亚共析钢和过共析钢

对含碳量低于0.83%的亚共析钢，亚共析钢加热温度范围是铁碳相图中A

c3

以

上30～50°C与固相线HJE以下100～150°C之间，一般为800～1350°C之间。

其终轧温度不应低于A

r3

因为低于这个温度奥氏体中将析出铁素体，经轧制后被拉长成纤维状组织从而使钢的机械性能出现方向性。含碳高于0.83%的过共析钢(如

高碳工具钢)，最高加热温度应比JE线低50～100°C，终轧温度不要高于A

rcm

。因为在轧后的缓冷过程中，沿奥氏体晶界析出二次渗碳体，其为针状或网状组织塑性很差降低了钢的机械性能。这种钢材只有经过热处理后才能使用，但温度也不

能过低不然钢的塑性太坏。同时低于A

r1

点时还会有石墨析出使钢的硬度大为降

低，所以过共析钢的的控轧温度大致在A

rcm 和A

r1

之间。

1.4.3合金钢

钢的加热实质就是奥氏体化过程。合金钢的奥氏体化过程比碳素钢的较困难，特别是碳化物的溶解和均匀化过程碳钢溶解缓慢，为了使合金元素能充分溶

解和均匀化，因此，低碳合金钢应选用A

c3

～（50～100°C）作为基本的加热温度，通常要比含碳量相同的碳钢高40°C左右。低碳合金结构钢在此范围加热，可获得细晶粒奥氏体，经保温淬火后可获得细晶粒板条状低碳马氏体组织，该晶相组织具有良好的综合力学性能。如果加热温度过低，会造成硬度不足，如果加热温度过高会造成奥氏体晶粒长大，如果使淬火后得到的粗大的马氏体，使钢的脆性增加，甚至于产生过烧使工件报废。

2不同因素对加热温度的影响

2.1合金元素对加热温度的影响

合金元素的加入对加热温度有一定的影响：（1）合金元素对奥氏体区域的

影响（2）合金元素对生成碳化物的影响

2.1.1合金元素对奥氏体区域的影响

某些元素如Mn、 Co、 Cu 、 Ni等，它们具有与奥氏体相同的面心立方晶格，都可以无限的溶于奥氏体中，从而使奥氏体区域扩大了。故这类钢的终轧温度可以相应低一些，同时固相线相应提高了，因此开轧温度可以提高一些。

使奥氏体区域缩小的元素有Cr 、 Mo 、W 、V 、T 、 Ti 、Si 、 Al 等，它们的晶格与铁素体相同，可以无限溶于铁素体中，由于它们的加入使铁碳

相图使A

c3点上升，A

1

点下降。结果使奥氏体区域减小了。故要保证终轧温度还能

在奥氏体单相区内，即应适当提高加热温度的下限。这类元素的加入，使钢的加热温度缩小了，它们都是不易加热的钢种。

2.1.2合金元素对生成碳化物影响

上述的合金元素中有的能生出碳化物如W 、 Wo 、V 、 Ni 、 Gr等，由于碳化物熔点很高。故可以适当这类钢的加热温度。另外也有些合金元素能形成在铁素体中形成固溶体。这时就要看合金本身的熔点高低了。熔点高的可以适当提高加热温度，熔点低的就要适当降低加热温度，属于这一类的合金元素有Si、Cu 、Al 、Ni等, 锰是一部分与碳形成碳化物（Mn

3

C）一部分与铁形成固溶体（一般常见的合金元素熔点如表2）总的来说低合金钢的加热温度按照含碳量的高低和铁碳相图来确定。高合金钢的加热温度不仅要参照相图，同时还要根据塑性图、变形抗力曲线、金相组织来确定。一些低合金钢和常见的钢合金钢的加热温度以列表3和表4中。

表2