棒线材控制轧制和控制冷却技术

棒线材控制轧制和控制冷却技术

樗里子

（1.材料成型及控制工程 27）

【摘要】控制轧制是在热轧过程中通过对金属加热制度、变形制度和温度制度的合理控制,使热塑性变形与固态相变结合,以获得细小晶粒组织,使钢材具有优异的综合力学性能的轧制新工艺。控制冷却技术是轧钢生产的关键技术,受到冶金界的高度重视。本文对控制轧制和控制冷却的概念、基础理论、分类及其在线材生产中的应用等情况进行了介绍。控轧控冷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。

【关键词】控制轧制控制冷却广泛应用领域

Abstract：Controlled rolling is a new technology for rolling process of hot rolling process, which can combine the thermal plastic deformation and solid phase transformation with the reasonable control of metal heating system, deformation and temperature. Control cooling technology is the key technology of steel rolling production, and it is highly valued by the metallurgical industry. In this paper, the concept, basic theory, classification and application of control cooling of rolling and controlled cooling are introduced in this paper. Controlled rolling and controlled cooling has been widely used in hot strip, medium and heavy plate, steel, rod and wire and steel pipe and other fields.

Key Word：Controlled rolling Control cooling Wide application Field

1.引言

近代工业发展对热轧非调质钢板的性能要求越来越高,除了具有高强度外,还要有良好的韧性、焊接性能及低的冷脆性。目前世界上许多国家都利用控轧和控冷工艺生产棒线材等。在20世纪80年代 , 在荷兰阿姆斯特丹举行的世界钢铁会议上指出:在轧钢技术方面,今后主要集中在控制轧制、加强冷却以及棒线材的无头轧制等3项技术上。可见,控制轧制和控制冷却技术作为提高产品的组织性能,降低钢材生产成本,提高企业经济效益上起着巨大的作用。因此,随着时间的推移,控制轧制和控制冷却在棒线材中的生产应用和生产实践上在理论研究的基础上已取得了迅猛发展。

2.控制轧制和控制冷却的机理

2. 1控制轧制机理

热塑性变形过程中或变形之后的钢组织的再结晶在控制轧制中起决定作用,奥氏体晶粒的细化是控制轧制的基础。热变形从形变的角度考虑是降低变形抗力和提高钢的塑性变形能力。从组织控制的角度考虑是: 完成钢的奥氏体组织的控制 ; 在一定的奥氏体组织条件下进行形变 ,通过对形变条件的控制,实现对变形过程中组织的控制为相变做组织准备; 控制相变过程,以获得要求的组织和性能。不同的相变前的奥氏体组织 ,相变后组织就会不同 ,性能就不同。奥氏体化条件不同、形变条件的不同,热变形过程中会出现不同的动态回复过程 ( 动态回复、动态再结晶) 、静态回复过程( 静态回复、静态再结晶) ,而不同的回复过程会形成各种热变形条件下钢的组织变化

。

2. 2控制冷却机理

高温终轧的线材,轧后处于奥氏体完全再结晶状态 ,应采用轧后快速冷却。因为如果轧后慢冷 ,则变形奥氏体晶粒将在冷却过程中长大 ,相变后得到粗大的铁素体组织。由于冷却缓慢,由奥氏体转变的珠光体粗大,片层间距加厚。这种组织的力学性能较低。对于低温终轧的线材 ,终轧时奥氏体处于未再结晶温度区域,由于变形影响Ar 3 温度提高,终轧后奥氏体很快就相变,形成铁素体。这种在高温下形成的铁素体长大速度很快。如果轧后采用慢冷,铁素体就有足够长大时间 ,到常温时就会形成较粗大的铁素体,从而降低了控制轧制细化晶粒的效果。轧后快冷实质上是控制轧制后细化了的变形奥氏体组织。

经过快速冷却 ,相变组织相应变化 ,钢中析出物的大小、数量、析出部位发生变化,从而使钢材的强韧性得以提高。对于高碳钢和高碳合金钢轧制后控制冷却的机理则是防止变形后奥氏体晶粒长大 ,降低以致阻止网状碳化物的析出量和降低级别,减少珠光体球团尺寸,改善珠光体形貌和片层间距,从而改善钢材的性能

3 棒线材品种钢开发的控轧控冷技术关键

3.1 棒线材控制轧制说到底是对奥氏体状态的控制,其工艺技术关键表现为:·低温变形可以导致晶粒细化, 因此希望尽量降低加热温度,同时又考虑到降低变形抗力, 故一般棒线材加热温度为1100℃～ 1250℃。

·调整变形温度是控制高温奥氏体的重要手段,棒线材轧制多为部分机架或全部机架连续轧制, 因此调整空延时间余地很小 ,最好采用机架间水冷。

·调整轧线上轧件的温度是棒线材控制轧制的主要手段。其中包括加热温度和轧制各道次的温度,无疑这都与轧制线的设计有关。为了较好地实现各段变形,必须严格控制各段温度 ,在加热时温度不要过高 ,避免奥氏体晶粒过分长大 ,并避免在部分再结晶区中轧制形成混晶组织 ,破坏钢的韧性。

·棒线材轧制时高温组织的控制 ,还通过合金化、改善冶炼工艺、调整加热温度等进行。

3.2控制冷却说到底是对奥氏体相变的控制, 其工艺技术关键表现为:·在未再结晶奥氏体进行控制冷却 ,晶粒细化效果明显。

·与空冷相比 ,以 10℃ s 的冷却速度冷却时, 转变温度不变,强度