钢热轧典型钢种中温区变形抗力研究

A ls 0. 043 0. 027 0. 002
\ 0. 025 0. 002
Cu \ \ \
0. 281 \ \
Cr \ \ \ 0. 014 \ \
Re \ \ \
0. 03 \ \
图 1 压缩试样
2. 2 试验方案 在 Gleeble - 1500热模拟试验机上进行不同变
形温度 、变形速度和变形程度的压缩试验 ,试验方案 见表 3。其中变形温度主要参照目前相应钢种的卷 取温度 ,并在目标卷取温度基础上适当扩大范围即 可 。考虑到一些新的工艺 ,比如超细晶粒钢的研制 就要求较低的卷取温度 ,所以 ,温度范围可以适当放 宽 ,有利于新工艺和新技术的应用 。
C 0. 0023 0. 075 0. 115 0. 058 0. 105 0. 092
Si 0. 019 0. 022 0. 494 0. 327 0. 313 0. 215
Mn 0. 172 0. 276 0. 992 0. 399 1. 46 0. 304
P 0. 011 0. 021 0. 019 0. 122 0. 021 0. 018
3 试验结果及分析
3. 1 变形温度对变形抗力的影响 变形温度是影响变形抗力诸因素中最为直观又
最为强烈的因素 。图 2 a - f为变形程度 e = 012 时 各钢种实测变形抗力与变形温度的关系 。
由图 2可知 : ( 1 )变形抗力随着变形温度的升 高而下降 ,这是因为随着变形温度的升高 ,金属原子 热振动加剧 ,变形抗力减小 [ 1 ] 。 ( 2)在高温下 ,因为 涉及到相变过程 ,铁素体的体积分量等因素会非常 明显的影响变形抗力值 ,所以变形抗力与变形温度 的关系较为复杂 ,并非简单地随变形温度上升而下 降 ,往往会在相变点附近出现波动 。而在各钢种卷 取温度区域 ,奥氏体向铁素体的转变已完成 ,相变作 用对变形抗力的影响已消失 ,因而变形抗力与温度 的关系较高温下简单明了 ,变形抗力随变形温度的 升高而单调下降 。 3. 2 变形速度对变形抗力的影响
变形抗力与变形速度间的直线关系的斜率 m 称为变形速度指数 ,它表征变形速度对变形抗力影 响程度 , m 大小与变形温度有关 ,一般来说 ,变形温 度越高 ,变形速度指数 m 越大 ,图 3 中各直线的斜
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四川冶金 第 30卷
率 m 基本体现了这一规律 ,总体上随着变形温度的 升高而略有增加 ,但增加幅度不明显 ,甚至一些直线
S 0. 0081 0. 013 0. 0082 0. 013 0. 0042 0. 015
V 0. 002 0. 005 0. 071
\ 0. 079 0. 004
Ti 0. 079 < 0. 001 0. 002 0. 019 0. 017 < 0. 001
试验钢种
普碳系列 Q235
低合金高强度钢 J55、P510L、09CuPTiR E
集到的数据进行处理后 ,各典型钢种变形抗力按不
B ———带钢宽度 , m;
同变形温度 、变形程度 、变形速度绘制成曲线和表
h———带钢厚度 , m;
格 ,可直接查找使用 ,为热轧厂中低温下钢种变形抗
V ———带钢线速度 , m / s;
力模型的建立与优化提供了依据 ,对热轧新卷取机
η———传动总效率 ,η = 0. 85～0. 9;
攀钢热轧三期改造新增了两台地下卷取机 ,涉 及到卷取张力 、力矩等参数范围的设定 ,这就需要正 确地确定金属在卷取温度下的变形抗力 。国内外研 究多是针对钢种高温下的变形抗力而言 ,而在带钢 卷取温度 (800℃以下 )区间的中温区变形抗力的研 究资料较少 ;并且由于冶炼方式 、化学成分的差异 ,
以及试验方法和试验设备不统一 ,往往导致试验结 果有较大的差异 。所以 ,针对企业自身生产工艺 、设 备和资源开展的变形抗力研究是必要的 。为此利用 国内较精密的 Gleeble - 1500 热模拟试验机对攀钢 各 系 列 典 型 钢 种 IF、Stw22、Q235、J55、P510L、 09CuPTiRE等进行卷取温度区间 ( 400 ～800℃) 变 形抗力的试验研究 ,得到变形抗力试验曲线及图表 , 分析各钢种变形抗力影响因素 ,为攀钢热轧三期改 造中卷取机参数确定及卷取工艺制度的优化提供依 据。
Mw ———带钢弯曲力矩 ,Mw = 0. 987σB h2 /4;
形程度发生改变 (变形程度在 0～0. 25范围内 ) 。
M j———卷筒加减速的动力矩 ;
4 应用
Mm ———卷筒机械摩檫力矩 ; I———卷筒轴与电机轴的速比 ;
由于计算机采集的数据并不能直接应用 ,将采
σz———卷取张应力 ,M Pa;
第 30卷 第 2期 2008年 4月
四川冶金 Sichuan M etallurgy
Vol. 30 No. 2 Ap ril, 2008
攀钢热轧典型钢种中温区变形抗力研究
熊钰梅
(攀钢热轧板厂 ,四川 攀枝花 617000)
【摘 要 】 利用 Gleeble - 1500热模拟试验机对攀钢各系列典型钢种进行了卷取温度区间 ( 400～800℃)变形 抗力的试验研究 ,得到变形抗力试验曲线及图表 ,并分析了变形温度 、变形速率 、变形程度对变形抗力的影响 ,为攀 钢热轧三期改造中卷取机力能参数的确定及卷取工艺制度的优化提供依据 。
2 试验内容
2. 1 试样情况 由于不同钢种的卷取工艺制度不同 ,根据目前
热轧板厂产品结构 ,按冲压系列 、普碳系列 、低合金
作者简介 :熊钰梅 ,女 ,自动化设备 ,助理工程师 ;联系电话 : 13982386603 E2mail: xujinghuang2004@126. com
第 2期 Sichuan M etallurgy
图 3 a - f表明了在变形程度 e = 0. 2时变形速 度与变形抗力的关系 。
随着变形速度的升高 ,变形抗力增大 ,在中温区 不同的变形温度下 ,变形抗力与变形速度呈线性关 系 ,在图中反映成一系列直线 ,这与高温下变形抗力 与变形速度的关系相似 。这是因为 ,金属在塑性变 形过程中 ,在晶体内部产生强化和强化消除 ,在一定 的变形程度下 (即强化程度一定 ) ,变形速度越高 , 强化消除的时间就越短 ,这样强化消除的总量也就 越少 ,因而变形抗力也就越大 [ 2 ] 。
几乎平行 。这表明 ,在中温区范围内 ,温度对变形速 度指数 m 影响不大 。
图 2 变形温度对变形抗力的影响
3. 3 变形程度对变形抗力的影响
作用 ,目前新卷取机已顺利投入了正常工业生产 。
当变形温度为 600℃时 ,各钢种不同变形速度
另外 ,热轧板厂利用变形抗力曲线和图表 ,可对
下的变形抗力与变形程度的关系见图 4 a - f。一般 卷取工艺进行优化 。在热轧板卷生产过程中 ,某些
表3
试验方案表
钢种
变形 速度
变形 程度
变形温度 ( ℃)
IF3
800、750、700、650、600、550、500
Stw22
700、650、600、550、500
Q235 J55
按 1、5、 10、15、
20 s - 1控制
连续压缩 至 20%
800、750、700、650、600、 550、500、450、400
( Hot Steel M ill of Panzhihua Steel Group Company, Panzhihua 617000, Sichuan, China)
[ Abstract] B y Gleeble - 1500 therm al simulation testing machine, the resistance to deform ation in coi2 ling temperature range ( 400 ～800℃) of series typ ical steels in PZH Steel have been studied, the test curve and graph of resistance to deformation are gained, and it has been analyzed that the influence to re2 sistance of deformation from deform ation temperature, deform ation speed rate, and deformation level, the result can offer some data to defining the coiler m echanical parameter and op tim izing the coiling technolo2 gy in the third hot2rolled modification in PZH Steel. [ Key words] hot2rolled, resistance to deformation, deform ation velocity index, hardening strength
700、650、600、550、500
P510L
750、700、650、600、550、500
09CuPTiRE
750、700、650、600、550、500
2. 3 试验方法 试样在 Gleeble - 1500 热模拟试验机的真空实
验室里以 10℃ / s高频加热到 900℃,保温 5 m in,然 后以 10℃ / s的速度冷却到变形温度 ,在工作室里直 接压缩 ,保证试样的变形温度 。在试验过程中 ,凹槽 里充满玻璃粉润滑剂 ,以消除端面磨擦对变形抗力 的影响 ,保证得到单向压应力 。计算机采集变形过 程中的压力 、位移和时间信号并保存 。
出 : (1) 在低温塑性变形过程中 ,金属存在着强化 计算出卷取机电机轴上总力矩 M 和卷筒传动功率
(加工硬化 ) ,因此变形抗力随变形程度的增加而明 N[ 3 ]
源自文库
显增大 。 ( 2)在变形速度为 20 s- 1、15 s- 1时 ,其斜
M = (M z +Mw +M j +Mm ) / i
(1)
1 前言
金属的变形抗力是热轧过程中计算各种压力过 程变形力的重要参数 。精轧机组各机架的轧制压力 计算 、弹跳量的设定 、辊缝的设定以及卷取机张力等 参数的设定均离不开变形抗力的确定 。变形抗力的 大小不仅与钢种的化学成分有关 ,而且还取决于金 属的变形温度 、变形速度和变形程度 ,这已被国内外 学者大量的实验研究所证实 。
【关键词 】 热轧 变形抗力 变形速度指数 强化强度
STUDY OF RES ISTANCE TO D EFO RM AT IO N IN M IDDL E TEM PERATURE RANGE O F TY P ICAL
HO T2ROLL ED STEEL S IN PZH STEEL
X iong Yumei
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高强度钢系列来确定试验钢种 ,如表 1所示 ,各钢种 化学成分见表 2。试样取自热轧板厂中间坯 ,按要 求机加工成 <8 ×12 mm 的压缩试样 ,试样上下端面 带凹槽 ,见图 1所示 。
表1
系列 钢种
冲压系列 IF、Stw22
表 2
试样化学成分 ( % )
钢种
IF Stw22 P510L 09CuPTiRE J55 Q235
来说 ,将变形抗力随变形程度增加的速度用强化强 钢种为了保证性能 ,一般都采用相对低的卷取温度 ,
度来度量 。强化强度可用强化曲线 (应力 - 应变曲 这就常常造成卷不紧甚至不能正常卷取的现象 。为
线 )在相应点上切线的斜率来表示 。从图中可看 了解决这一问题 ,我们首先利用公式 ( 1)和公式 ( 2)
率逐渐减小 ,即强化强度随着变形程度的增加而明
N = (M z +Mw +M j +Mm ). v / (1020ηR ) (2)
显降低 ;而在较小的变形速度 1 s- 1 、5 s- 1下 ,近似于 式中 M z———卷取张力力矩 ,M z =σz. B. h. R /2;
一直线 ,说明强化强度在低变形速度下几乎不随变