控制轧制的应用分析

控制轧制的应用分析

摘要：控制轧制是目前世界上轧制中经常使用的技术。一般认为控制轧制技术是在20世纪60—70年代确立的，但实际上早在1920年，这一技术就初见端倪了，以后经过无数技术人员长期不断的努力才发展至今天的成就。这项工艺，节约合金，简化工序，节约能源消耗的先进轧钢技术，大幅度提高钢材的综合性能。本书的目的在于通过整理控制轧制技术进步的历程，向读者揭示控制轧制技术的重要性。主要介绍控制轧制的定义、种类、机理、优缺点、控制轧制与传统轧制的比较以及控制轧制技术在线棒材﹑型钢﹑双相钢生产中的应用。

关键词：控制轧制控制轧制机理控制轧制应用

前言：

随着科学技术的迅速发展，近几年来中国钢铁工业得到了高速发展，在钢铁工业的各项产品中，控制轧制是近十多年来国内外新发展起来的轧钢生产新技术，受到国际冶金界的重视。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应用，明显地改善和提高了钢材的强韧性和使用性能，为节约能耗，简化生产工艺，开发钢材新品种创造了有利条件。

1 控制轧制的概述

1.1控制轧制的定义

在调整钢的化学成分的基础上，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。

1.2控制轧制与普通轧制的比较

与普通生产工艺相比，通过控制轧制生产技术可以使钢板的抗拉强度和屈服强度平均提高约40―60MPa，在低温韧性﹑焊接性能﹑节能﹑降低碳含量﹑节省合金元素以及保持良好板形方面都有无可比拟的优越性。

1.3 控制轧制的种类

(1)完全再结晶型控制轧制。全部变形在奥氏体再结晶区进行，终轧温度不低于奥氏体再结晶温度上限，道次变形量不低于奥氏体再结晶的临界变形量

(2)再结晶型控制轧制与未再结晶配合的控制轧制。这一工艺特点是，在完全再结晶区进行一定道次的变形，在部分再结晶区进行待温，而在奥氏体的未再结晶区继续轧制一定道次，并在未再结晶区结束轧制

(3) 完全再结晶型、未再结晶和(γ+α) 两厢区控制轧制。这种工艺特点是，在奥氏体完全再结晶区轧制一些道次，接近部分再结晶区进行待温或快冷，进入未再结晶区温度后继续轧制，并且当钢温已经达到(γ+α)两相区时轧制一定道次，达到一定变形量后终止轧制。

如图1

图1控制轧制方式示意图

(1)再结晶型控制轧制(2)未再结晶控制轧制(3)(γ+α)两厢区控制轧制

1.4控制轧制优缺点

控制轧制的优点:

(1)可以提高钢材强度的同时提高钢材的低温韧性。

(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，钢加入铌或钒后主要起到沉淀强化作用，其结果使热轧钢材强度提高、韧性变差，因此不少钢材产品不得不进行正火处理后交货。当采用控制轧制生产时，铌将产生显著的晶粒细化和一定程度的沉淀强化，使轧后钢材的强度和韧性都得到了很大提高，铌含量少至万分之几就很有效。钢中加入的钒由于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。加入钢中的钛虽然具有细化加热时原始γ晶粒的作用，但在普通热轧条件下钢中的钛不能发挥细化热轧变形过程中γ晶粒的作用，仍然得不到同时提高钢的强度和韧性的效果，当采用控制轧制生产含钛钢时才能使钢中的钛起到沉淀强化和晶粒细化的双重作用。

控制轧制的缺点:

是要求较低的轧制变形温度和一定的道次压下率，因此增大了轧制负荷。此外由于要求较低的终轧温度，大规模产品需要在轧制道次之间待温，降低轧机生产率。为此世界各国开始多轧机进行技术改造，采用大负荷轧机，安装升降辊道，道次间冷却来减少轧制待温时间，提高轧机的生产率。

2 控制轧制的机理

通过控制热轧条件，经过相变过程在奥氏体(r)的基体上，形成高密度的铁素体(a)晶核，从而在相变后，达到细化钢材的组织结构。经过研究发现铁素体的形核位置通常是在奥氏体的相界面﹑由热变形和变形带造成的退火孪晶的内面而控制奥氏体相结构变化的关键因素是相变温度，在普通的热轧中，由于不涉及任何形式的控制轧制，基本是根据产品的断面的形状进行轧制，精轧后的温度通常在900―1050℃之间，则生产的钢材奥氏体晶粒尺寸粗大。所以在生产普通的C-Mn 钢过程中，通过控制轧制温度，把精轧道次安排在950-800℃范围内，经过大量的研究表明在该温度范围内轧制钢材奥氏体则达到细化晶粒的目的。通过进一步表明，细化奥氏体晶粒的方法是把轧制尽量安排在奥氏体的非再结晶温度的范围内，但是在这一范围内，由于奥氏体的再结晶点和Ar3温度点接近，范围较窄，所以，在生产中并没有取得多大的效果，通过添加合金元素铌，能够升高再结晶点100℃，同时又发现铁素体形核点不是在奥氏体的相界面上，而是

在由于再结晶点上升而造成的非再结晶区温度范围内缩减所造成的孪晶晶界和变形带上，这些界面作为铁素体相成核场所的界面。因此，在铌钢的精轧中，对产品进行金相分析显示轧制产品中存在结晶区有相当部分的奥氏体晶粒被细化，变形奥氏体晶粒被拉长。如图2、图3控制轧制机理示意:

图2控制轧制机理示意

图3控制轧制机理示意(续)

3控制轧制的应用

3.1控制轧制在线棒材中的应用

(1)由于小型棒线材轧机的轧制工艺参数中变形制度难于调整,即由孔型设计确定,要通过改变各道次变形量来适应控制轧制变形量的要求是极其困难的。因此在小型棒线材轧机上只能采取控制各轧机上的温度来进行控制轧制,即控温轧制。通过控制轧制温度,使变形条件在一定程度上满足控轧要求。控制轧制除了能生产具有细晶组织、强韧性好的钢材外,还可以减少脱碳、简化或取消热处理工序。例如非调质钢,利用控制轧制并配合控制冷却,可以生产冷镦用高强度标准件原料,使用这种原料,原标准件生产中酸洗前的退火工序和冷镦后的调质工序可以简化或取消,对于某些轧后要求球化退火的钢材可节约退火时间,深受用户青睐。

(2)型棒线材轧机的控制轧制有以下两种变形制度

两段变形制度。即奥氏体再结晶型和未再结晶型两阶段的控轧工艺。这种工艺的特点是选择低的加热温度以避免原始奥氏体晶粒过分长大,但使粗轧在再结晶温度范围内轧制,利用变形奥氏体再结晶细化奥氏体晶粒;中轧及精轧机组的轧制温度在950℃以下,即处于奥氏体未再结晶区变形,累计变形量为60%～70%,在接近奥氏体向铁素体转变温度(Ar3)时终轧,可以得到具有大量变形带的奥氏体未再结晶晶粒,相变后可得到细小的铁素体晶粒。

三段变形制度。即奥氏体再结晶型、未再结晶型和奥氏体与铁素体两相区轧制的三阶段的控轧工艺。这种工艺的特点是粗轧在奥氏体再结晶区反复轧制细化奥氏体晶粒,中轧在950℃以下的未再结晶区轧制并给予60%～70%的总变形率,精轧在Ar3与Ar1之间的两相区轧制并终轧,这样得到细小的铁素体晶粒及具有变形带的未再结晶奥氏体晶粒,相变后可得到细小的铁素体晶粒并有亚结构及位错。