钢材控制轧制和控制冷却

钢材控制轧制和控制冷却

姓名：蔡翔班级：材控12 学号：

钢材控制轧制和控制冷去卩

摘要：控轧控冷是对热轧钢材进行组织性能控制的技术手段，目前已经广泛应用于热轧带钢、中厚板、型钢、棒线材和钢管等钢材生产的各个领域。控轧控冷技术能够通过袭警抢话、相变强化等方式，使钢材的强度韧度得以提高。

Abstract: con trolled rolli ng is con trolled cooli ng of hot rolled steel orga ni zati on p erforma nee con trol tech no logy, has bee n widely used in the hot rolled strip steel, pl ate, steel, wire rod and steel pipe and other steel p roducts p roducti on fields.C on trolled rolli ng tech no logy of con trolled cooli ng can p ass over assault ing a p olice officer, p hase tran sformatio n stre ngthe ning and so on, to improve the stre ngth of the steel tough ness. 关键词:宽厚板厂，控制轧制，控制冷却

1.弓i=r

控轧控冷技术的发展历史: 20世纪之前，人们对金属显微组织已经有了一些早期研究和正确认

识，已经观察到钢中的铁素体、渗碳体、珠光体、马氏体等组织。20 世纪20年代起开始有学者研究轧制温度和变形对材料组织性能的影响，这是人们对钢材组织性能控制的最初尝试，当时人们不仅已经能够使用金相显微镜来观察钢的组织形貌，而且还通过X射线衍射技术的使用加深了对金属微观组织结构的认识。

1980年OLAC层流层装置投产，控轧控冷在板带、棒线材等大面积应用，技术已成熟，理论进展发展迅速。

2控轧控冷技术的冶金学原理

2.1 钢的强化机理及对韧性的影响

钢的强化机理主要有：固溶强化、析出强化、位错强化、细

晶强化（晶界强化、亚晶强化）、相变强化等。固溶强化，通过添加C、

Mn Si、Ni等合金元素来获得。通过添加N b、V、Ti微合金元素

及采用控制轧制工艺可实现细晶强化、析出强化、位错强化。在采用强化手段提高钢的强度的同时，还必须考虑到强化手段对钢韧性的影响。通常固溶强化（Ni 元素除外）、析出强化、位错强化的结果导致脆性转变温度升高；而细晶强化使脆性转变温度下降。因此通过控轧工艺以获得细小铁素体晶粒及采用奥氏体和铁素体两相区轧制获得铁素体亚晶组织，在提高钢的强度的同时，又可以降低脆性转变温度。

加入Nb Ti微合金元素后，由于析出强化使屈服强度上升，同时脆性转变温度也上升。当采用控轧工艺后，细晶强化与析出强化共存, 使屈服强度上升，脆性转变温度下降，即提高了钢的强韧性。V微

合金元素细晶强化不明显，对改善钢的韧性不利，一般需与Nb组合使用，发挥V的析出强化和Nb的细晶强化的综合使用，以改善钢的强韧性。钢中第二相组织的存在，对脆性转变温度有不利影响，因

而尽可能降低其体积比或细化第二相组织使其均匀分布。综合上述,

细晶强化是提高钢强韧性的最佳手段。 2.2 获得细小铁素体晶粒

的途径一一三阶段控制轧制原理如上所述，细晶强化可获得高的强韧性，它可通过奥氏体再结晶区域控轧、奥氏体未再结晶区域控轧、奥氏体和铁素体两相区控轧来获得细小铁素体晶粒。

2.2.1 奥氏体再结晶区域轧制（＞950C）

在奥氏体再结晶区域轧制时，轧件在轧机变形区内发生动态回复

和不完全再结晶。在两道次之间的间隙时间内完成静态回复和静

态再结晶。加热后获得的奥氏体晶粒随着反复轧制一一再结晶而逐渐变细。图中第I阶段，由于轧件温度较高，奥氏体再结晶在短时间内完成且迅速长大，未见明显的晶粒细小。随着轧制温度的降低，轧制道次的增多（即：再结晶次数的增多），在低温再结晶区域（图中第

n阶段）轧制时，晶粒细化效果明显，强化作用充分体现出来，相变

后的组织为细小等轴的铁素体晶粒和珠光体组织。

222 奥氏体未再结晶区域轧制（＜950 C〜Ar3）

在奥氏体未再结晶区域（图中第m阶段）轧制时，由于轧后的奥氏体不产生再结晶，因此随着轧制道次的增加，变形奥氏体晶粒沿轧制

方向逐渐拉长，且在变形奥氏体晶粒中形成大量的变形带和位错。变形奥氏体的晶界、变形带及位错等处是铁素体形核部位。随着变形量的增大，变形带数量增多，而且分布更均匀。另外奥氏体晶粒被拉长后，将阻碍铁素体

晶粒的长大，因而相变后可获得更加细小的铁素体及珠光体组织。对于微合金钢而言，微合金元素的碳氮化合物在相变时，优先在奥氏体晶界、变形带、位错处析出，从而阻碍铁素体、珠光体晶粒的长大。

2.2.3 奥氏体和铁素体两相区轧制（＜Ar3）

在（C+A）两相区（图中第W阶段）高温区域轧制一定的道次,

达到一定累积变形量，未相变的变形奥氏体由于变形而继续被拉长。

同时晶粒内形成的变形带及位错，在这些部位形成新的等轴铁素体晶粒。而先析出的铁素体晶粒，由于塑性变形在晶粒内部形成大量的位错，并经回复形成亚晶结构。这些亚晶结构使钢的强度提高，脆性转变温度降低。经（C+A）两相区轧制后，室温条件下金相组织较复杂, 通常为由极细小的等轴铁素体、拉长的铁素体、具有亚晶结构的变形铁素体、极细小的珠光体组成的混合组织。两相区轧制使相变后组织更加细小，同时产生了位错强化及亚晶强化，从而进一步提高了钢的强度和韧性。

2.3 控制冷却的强韧性机理

尽管控制轧制能有效地改善钢材的性能，但由于热变形因素的影响, 使得钢的相变温度（Ar3）提高，致使铁素体在较高温度下析出，在空冷过程中铁素体晶粒长大，从而使控制轧制效果受到限制。因此，控制轧制必须配合加速冷却（即：控制冷却）工艺，降低相变温度，进

步细化铁素体及珠光体组织，同时使Nb Ti、V微合金元素的碳氮化合物更加弥散析出，进一步提高析出强化效应。当冷却速度达到一定值时，轧后加速冷却得到的相变组织从铁素体和珠光体组织变成更

细小的铁素体和贝氏体组织，贝氏体量随着冷却速度加快而增加，且

生成的贝氏体组织极细，从而使钢板强度进步提咼。体现钢韧性指

标的脆性转变温度受多种因素影响。晶粒细化使脆性转变温度降低, 而析出强化效应增强，珠光体和贝氏体的体积分量增加，使脆性转变

温度升高。加速冷却后最终脆性转变温度是降低还是升高，取决于上

述两方面因素的综合作用结果。只要合理选取加速冷却工艺，能在提高钢的强度的同时，维持高的韧性指标。

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。

3.1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