控制轧制与控制冷却应用技术讲座

1 概 述 - 国外发展控制冷却设备情况
国外厚板控冷设备发展情况 - 控冷已经成为提高钢材性能的基本手段 * TMCP率：住友鹿岛：52％，曼海姆：80％ - 很多公司形成了自己独特的技术 * 新日铁的CLC技术 * 川崎制铁的MACS技术 * 住友金属的DAC技术 * 欧洲：MACOS(曼海姆)， ISC(蒂森)， ADCO(法国) - DQ的研究和应用取得良好效果
加工工艺3
组织特征3
用户需求3
源自文库
1.1 控轧控冷的必要性－产品开发
急需通过控轧控冷改变性能的钢种 • 管线钢：开发西部，西气东输工程 • 高级别船板 • 高强度工程机械用钢 • 抗震耐火钢（日本阪神大地震后提出） • 新一代钢铁材料：超级钢
1.1 控轧控冷的必要性－产品开发
新一代钢铁材料：超级钢简介 • 思路：超洁净、超细晶、超均匀，实现强度翻番 • 国家重大基础研究项目(973)，参与国际竞争（日、美、韩） • RAL承担通过轧制和冷却控制细化晶粒，提高性能 • 经过RAL实验室实验、宝钢现场实验、小批量生产 • 工艺改进：重新分配压下量，控制终轧温度，卷取温度 • 效果：Q235－屈服强度>400MPa， 抗拉强度>510MPa
• 控制冷却：是通过控制热轧钢材轧后的冷却条件来控制奥氏体组织状态、控制 相变条件、控制碳化物析出行为、控制相变后钢的组织和性能。
• TMCP：控制轧制和控制冷却技术结合起来，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。与普通生产工艺相比，通过控轧控冷生产工艺可以使钢板 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、 降低碳当量、节省合金元素以及冷却均匀性、保持良好板形方面都有无可比拟 的优越性。因此，日本、美国、欧洲等广泛采用控轧控冷生产工艺生产各种高 强结构板、船用钢板、压力容器钢板。
－第一步:通过控轧控冷，节省合金元素，降成本(200元/吨) －第二步:减小钢板厚度，减轻车重，降低油耗 －第三步:改进车型设计，远景：3升车（宝钢参加国际行动）
1.1 控轧控冷的必要性－产品开发
实验室实验结果
工业生产结果
25mm
1000℃，保温3min，900℃、20% 变 形＋850℃、25% 变形＋770℃、67% 变 形 道次间10 ℃/s冷却 变形后 7 ℃/s冷却
1 概 述 - 国内轧机发展情况
—强力型轧机 -济钢3500mm，7000吨，7000kW×2 -首钢3500mm，7000吨，7000kW×2 -鞍钢4300mm， 8000吨，6000kW×2 -宝钢5000mm，10000吨，10000 kW×2
—强力型矫直机 -鞍钢3000mm -首钢2100吨
1 概 述 - 控冷的意义
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)
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
• 控制轧制机理的研究-BISRA • Nb微合金化技术的应用 • 管线钢的高性能化和采用控制轧制的生产 • 控制轧制技术在日本的普及
• 1969年（TAPS订货）X65管线钢 • 控制轧制技术在世界范围的普及（1975-1985） • 轧后控制冷却技术（20世纪70年代）—日本大力发展
• 1980年，日本NKK福山制铁所的厚板厂的OLAC（在线加速冷却）系统 • 1985年，美国匹兹堡召开“钢的快速冷却” • 至1992年，几乎所有的主要中厚板厂都装备了控制冷却设备 • 控制冷却机理的研究
现代中厚板轧机外观
中厚板轧机侧视
轧制中的中厚板轧机
1 概 述 - 国外厚板轧机的控冷系统
控制轧制和控制冷却的发展
• 控制轧制的雏形（20世纪20年代）— 为了提高钢的屈服强度 • 高比例极限钢(英国海军):高锰系
正火处理→低温轧制
• 造船板的低温控制轧制（20世纪40年代~50年代） — 提高韧性 • 控制轧制技术在欧美的普及（20世纪60年代~70年代） —管线钢
延伸率>28％，宽冷弯合格，晶粒尺寸：3.9微米
1.1 控轧控冷的必要性－产品开发
超级钢实验情况：Super-SS400 • 宝钢首批试制200吨，为一汽供货 • 投料冲压作发动机前置横梁4000件，成品率100％ • 2001年千吨级供货，2002年万吨级； • 500MPa级超级钢研究工作已经取得良好进展； • 预期效果：
讲座内容
1概 述 2 控轧控冷的基本原理 3 中厚板控轧控冷的特点和关键技术 4 控轧控冷的数学模型与自动控制 5 国外典型厚板轧机的控轧控冷介绍 6结 语
中厚板控制轧制与控制冷却技术讲座
概述
1 概 述 – 定义
• 控制轧制：是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
1.1 控轧控冷的必要性
• 用户要求：产品性能（强度、韧性、焊接性、冲击性能…） • 决定性能的因素：组织结构（晶粒、析出、组织分数…） • 决定组织的因素：成分和工艺（压下率、温度、冷却速度） －材料加工过程是冶金过程－柔性制造技术
钢种 成分
加工工艺1 加工工艺2
组织特征1
用户需求1
组织特征2
用户需求2
超级钢Super-SS400 工业生产条件下显微组织 晶粒3.9μ卷取温度<450℃
屈服强度>400，抗拉强度>500
1 概 述 - 国外控制轧制技术发展情况
国外厚板控轧设备发展情况 - 淘汰第一代中板轧机，建设强力型轧机＋板凸度控制功能 * 德国迪林根：10000kW×2，10000吨 *瑞典SSAB：4000mm，10000kW×2，10000吨 - 特点各异的待温冷却工艺和装置 * 侧辊道 * 中间喷淋 * 交叉轧制工艺 - 强力型矫直机
1 概 述 - 国内控制冷却设备发展情况