钢材的控制轧制和控制冷却
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钢筋的控制轧制和控制冷却钢筋的控制冷却又称为钢筋轧后余热处理或轧后余热淬火。
该工艺是利用钢筋轧后在奥氏体状态下直接进行表层淬火,随后由其心部传出余热进行自身回火,以提高塑性,改善韧性,使钢筋得到良好的综合性能。
钢筋的综合性能,如屈服强度、反弯、焊接性能、疲劳强度、冲击韧性等,决定于钢的化学成分、变性条件、终轧温度、钢筋直径、冷却条件、冷却速度和自回火温度等因素。
其整炉与整支钢筋的组织性能与均质性同生产工艺参数的控制、钢筋长度、冷却设备型式、水质、水温及其控制有密切关系。
1 钢筋轧后控制冷却的特点及其基本原理1.1 可以在轧制作业线上,通过控制冷却工艺,强化钢筋,代替重新加热进行淬火、回火的调质钢筋。
利用控制冷却强化钢筋与一般热处理强化钢筋比较,不仅由于利用轧制余热,不需要重新加热,节约了燃料及热量消耗,缩短生产周期,提高生产率,降低了生产高强度钢筋的成本,而且还具有更高的综合力学性能。
其原因在于:在利用轧制余热淬火之前已发生奥氏体再结晶,使晶粒细化,奥氏体晶界的位置已经改变,新晶界的形成时间又很短,杂质原子还来不及向晶界偏聚,因而改善了低温力学性能。
1.2 选用碳素钢(Q235)和低合金钢(20MnSi),采用轧后控制冷却工艺,可生产不同强度等级的钢筋,从而可能改变用热轧按钢种分等级的传统生产方法,节约合金元素,降低成本。
1.3 设备简单,对于现有轧机不用改动轧制设备,只需在精轧机后安装一套水冷设备。
1.4 在奥氏体未再结晶区终轧后快冷的轧制余热强化钢筋在使用性能上存在(应力腐蚀开裂倾向较大)。
但是,在奥氏体再结晶区终轧的轧制余热强化钢筋,由于再结晶过程消除了晶内位错,而不出现应力腐蚀开裂倾向的缺点。
对于钢筋来说,轧后控制冷却工艺大体包括以下三个过程:第一阶段:表面淬火阶段(急冷段),钢筋离开精轧机在终轧温度下,尽快地进入高效冷却装置,进行快速冷却。
其冷却速度必须大于使表面层达到一定深度淬火马氏体的临界速度。
钢材控制轧制与控制冷却姓名:蔡翔班级:材控12学号:钢材控制轧制与控制冷却摘要:控轧控冷就是对热轧钢材进行组织性能控制得技术手段,目前已经广泛应用于热轧带钢、中厚板、型钢、棒线材与钢管等钢材生产得各个领域。
控轧控冷技术能够通过袭警抢话、相变强化等方式,使钢材得强度韧度得以提高。
Abstract: controlled rolling is controlledcooling of hot rolled steel organization performance control technology, has been widely usedinthe hot rolled strip steel,plate,steel,wire rod and steelpipeand other steel products production fields。
Controlledrollingtechnology of controlled cooling can pas sover assaulting a police officer, phasetransformationstrengthening and so on,to improve the strengthofthe steeltoug hness、关键词:宽厚板厂,控制轧制,控制冷却1。
引言:控轧控冷技术得发展历史:20世纪之前,人们对金属显微组织已经有了一些早期研究与正确认识,已经观察到钢中得铁素体、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与变形对材料组织性能得影响,这就是人们对钢材组织性能控制得最初尝试,当时人们不仅已经能够使用金相显微镜来观察钢得组织形貌,而且还通过X射线衍射技术得使用加深了对金属微观组织结构得认识、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 控轧控冷技术得冶金学原理2。
控制轧制和控制冷却工艺讲义控制轧制和冷却工艺讲义一、轧制工艺控制1. 轧制温度控制a. 在热轧过程中,轧机和钢坯之间的接触摩擦会产生高温,因此需要控制轧机温度,避免过热。
b. 实时监测轧机温度,根据温度变化调整轧制速度和冷却水量,确保温度适中。
c. 使用专用液体和冷却器进行在线冷却,防止轧机过热引起事故。
2. 轧制力控制a. 测量轧机产生的轧制力,确保轧机施加的压力适中。
b. 监控轧制力的变化,根据钢坯的变形情况调整轧制力,使钢坯的形状和尺寸满足要求。
c. 根据轧制力的大小调整轧制速度,保持稳定的轧制负荷。
3. 轧制速度控制a. 根据不同钢材的特性和规格,调整轧制速度,确保成品钢材的质量和尺寸满足要求。
b. 控制轧制速度的稳定性,避免过快或过慢的轧制速度导致钢材质量不达标。
4. 轧辊调整控制a. 定期检查和调整轧辊的位置和间距,确保钢坯能够顺利通过轧机,避免产生不均匀的轧制力和过度变形。
b. 根据车间实际情况和轧制工艺要求,调整轧辊的工作方式和参数,使轧制过程更加稳定和高效。
二、冷却工艺控制1. 冷却水量控制a. 根据钢材的材质和规格,调整冷却水的流量和压力,确保钢材迅速冷却到所需温度。
b. 监测冷却水流量和温度,根据实时数据调整冷却水量,确保冷却效果和成品钢材的质量。
2. 冷却速度控制a. 根据不同的冷却工艺要求,调整冷却速度,使钢材的组织和性能满足要求。
b. 监控冷却速度的变化,根据实时数据调整冷却速度,确保成品钢材的质量和性能稳定。
3. 冷却方法控制a. 根据钢材的特性和要求,选择合适的冷却方法,如水冷、风冷等。
b. 根据不同冷却方法的特点和效果,调整冷却工艺参数,使冷却效果和成品钢材的质量最优化。
4. 冷却设备维护a. 定期检查和维护冷却设备,确保设备的正常运行和效果良好。
b. 清洗和更换冷却设备中的阻塞、损坏部件,保证冷却水的流量和质量。
以上是对控制轧制和控制冷却工艺的讲义,通过合理的工艺控制和设备维护,能够提高轧制和冷却过程的效率和质量,满足钢材的要求。
钢材控制轧制和控制冷却(一)姓名:蔡翔班级:材控12学号:钢材控制轧制和控制冷却: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: controlled rolling is controlled cooling of hot rolled steel organization performance control technology, has been widely used in the hot rolled strip steel, plate, steel, wire rod and steel pipe and other steel products production fields.Controlled rolling technology of controlled cooling can pass over assaulting a police officer, phase transformation strengthening and so on, to improve the strength of the steel toughness.关键词:宽厚板厂,控制轧制,控制冷却1.引言: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。
钢材的控制轧制和控制冷却一、名词解释:1、控制轧制:在热轧过程中通过对金属的加热制度、变形制度、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。
2、控制冷却:控制轧后钢材的冷却速度、冷却温度,可采用不同的冷却路径对钢材组织及性能进行调控。
3、形变诱导相变:由于热轧变形的作用,使奥氏体向铁素体转变温度Ar3上升,促进了奥氏体向铁索体的转变。
在奥氏体未再结晶区变形后造成变形带的产生和畸变能的增加,从而影响Ar3温度。
4、形变诱导析出:在变形过程中,由于产生大量位错和畸变能增加,使微量元素析出速度增大。
两相区轧制后的组织中既有由变形未再结晶奥氏体转变的等轴细小铁素体晶粒,还有被变形的细长的铁素体晶粒。
同时在低温区变形促进了含铌、钒、钛等微量合金化钢中碳化物的析出.5、再结晶临界变形量:在一定的变形速率和变形温度下,发生动态再结晶所必需的最低变形量。
6、二次冷却:相变开始温度到相变结束温度范围内的冷却控制。
二、填空:1、再结晶的驱动力是储存能,影响其因素可以分为:一类是工艺条件,主要有变形量、变形温度、变形速度。
另一类是材料的内在因素,主要是材料的化学成分和冶金状态。
2、控制冷却主要控制轧后钢材冷却过程的(冷却温度)、(冷却速度)等工艺条件,达到改善钢材组织和性能的目的.3、固溶体的类型有(间隙式固溶)和(置换式固溶),形成(间隙式)固溶体的溶质元素固溶强化作用更大。
4、根据热轧过程中变形奥氏体的组织状态和相变机制不同,将控制轧制划分为三个阶段,即奥氏体再结晶型控制轧制、奥氏体未再结晶型控制轧制、在A+F两相区控制轧制。
5、以珠光体为主的中高碳钢,为达到珠光体团直径减小,则要细化奥氏体晶粒,必须采用(奥氏体再结晶)型控制轧制。
6、控制轧制是在热轧过程中通过对金属的(加热制度)、(变形制度)、(温度制度)的合理控制,使热塑性变形与固态相变结合使钢材具有优异的综合力学性能.7、钢的强化机制主要包括(固溶强化)、(位错强化)、(沉淀强化)、(细晶强化)、(亚晶强化)、(相变强化)等,其中(绕过)机制既能使钢强化又使钢的韧性得到提高。
1、控制轧制: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,使热塑性形变与固态相变相结合,以获得细小的晶粒组织,使钢材具有优异的综合力学性能的轧制技术2、控制冷却:通过对控制轧后的钢材的冷却速度来改善钢材的组织性能.3、金属的强化:通过合金化,塑性变形和热处理等手段来提高金属的强度。
4、固溶强化:添加溶质元素使固溶体强度提高的方法.5、韧性:材料在塑性变形和断裂所吸收能量的能力。
6、微合金钢:钢种的合金含量小于0.1%。
7、IF钢:无间隙原子钢8、不锈钢:具有良好的抗腐蚀性能和抗氧化性的钢.9、变形抗力:在一定条件下材料变形单位面积的抵抗变形的力.10、在线常化工艺:在热轧无缝钢管中在轧管延伸工序后将钢管按常化热处理要求冷却到某一温度后在进加热炉然后就行减径轧制按照一定的速度冷却到常温。
11、变形温度贝氏体处理化工艺:在钢管轧制过程中不直接加热到马氏体温度一下,而是快速冷却带中温以后再置于静止的空气中冷却、以变形奥氏体转变为贝氏体省去回火工序。
12、高温变形淬火:钢管在稳定的奥氏体区域变形,而且一般温度在再结晶温度以上然后进行淬火,已获得马氏体组织。
13、低温相变淬火:将钢管加热到奥氏体状态,经一段保温冷却到Ac1高于M的某一中间温度进行变形后淬火的工艺。
14、非调质钢:将调质钢的化学成分进行调解并对轧制过程进行控制不进行调制其性能达到调制的水平。
1、控制轧制是指在热轧过程中通过对金属加热制度,温度制度,保险制度的控制而获得细小的晶粒2、控制冷却是控制轧后钢材的冷却速度来改善组织性能。
3、钢材的强化方法有固溶强化,变形强化,沉淀强化,弥散强化,亚晶强化,细晶强化,相变强化。
4、影响材料韧性有,化学成分,气体和夹杂物,晶粒细化,形变的影响,形变细化5、动态结晶是晶粒细化提高扩孔性的手段6、控制轧制的目标是为了获得较小的铁素体组织7、加快冷却速度可以获得细小的铁素体晶粒所以不产生奥氏体组织为界限8、贝氏体是结构性能钢有校坏的塑形焊接性能强韧性微合金钢是指钢中的合金元素总量小于0。
钢材的控制轧制和控制冷却一、名词解释:1、控制轧制:在热轧过程中通过对金属的加热制度、变形制度、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。
2、控制冷却:控制轧后钢材的冷却速度、冷却温度,可采用不同的冷却路径对钢材组织及性能进行调控。
3、形变诱导相变:由于热轧变形的作用,使奥氏体向铁素体转变温度Ar3上升,促进了奥氏体向铁索体的转变。
在奥氏体未再结晶区变形后造成变形带的产生和畸变能的增加,从而影响Ar3温度。
4、形变诱导析出:在变形过程中,由于产生大量位错和畸变能增加,使微量元素析出速度增大。
两相区轧制后的组织中既有由变形未再结晶奥氏体转变的等轴细小铁素体晶粒,还有被变形的细长的铁素体晶粒。
同时在低温区变形促进了含铌、钒、钛等微量合金化钢中碳化物的析出。
5、再结晶临界变形量:在一定的变形速率和变形温度下,发生动态再结晶所必需的最低变形量。
6二次冷却:相变开始温度到相变结束温度范围内的冷却控制。
二、填空:1、再结晶的驱动力是储存能,影响其因素可以分为:一类是工艺条件,主要有变形量、变形温度、变形速度。
另一类是材料的内在因素,主要是材料的化学成分和冶金状态。
2、控制冷却主要控制轧后钢材冷却过程的(冷却温度)、(冷却速度)等工艺条件,达到改善钢材组织和性能的目的。
3、固溶体的类型有(间隙式固溶)和(置换式固溶),形成(间隙式)固溶体的溶质元素固溶强化作用更大。
4、根据热轧过程中变形奥氏体的组织状态和相变机制不同,将控制轧制划分为三个阶段,即奥氏体再结晶型控制轧制、奥氏体未再结晶型控制轧制、在A+F两相区控制轧制。
5、以珠光体为主的中高碳钢,为达到珠光体团直径减小,则要细化奥氏体晶粒,必须采用(奥氏体再结晶)型控制轧制。
6控制轧制是在热轧过程中通过对金属的(加热制度)、(变形制度)、(温度制度)的合理控制,使热塑性变形与固态相变结合使钢材具有优异的综合力学性能。
7、钢的强化机制主要包括(固溶强化)、(位错强化)、(沉淀强化)、(细晶强化)、(亚晶强化)、(相变强化)等,其中(绕过)机制既能使钢强化又使钢的韧性得到提高。
8、一般可把轧后控制冷却过程分为三个阶段,称为(一次冷却)、(二次冷却)和(三次冷却)。
9、对于中高碳钢,如果要同时提高强度和韧性,不仅须进行控制轧制,同时要进行轧后(控冷),使珠光体在低温下产生,得到(细片层状态)的珠光体。
三、选择:1、控制冷却的关键点在于控制(A)。
(A)奥氏体发生的组织转变(B)奥氏体的再结晶(C)变形奥氏体(D)奥氏体的形核和长大2、对于动态再结晶发生的条件,动态再结晶能否发生,主要由温度补偿因子Z和(A)来决定。
(A)变形程度(B)待温厚度(C)设备能力(D)晶粒尺寸3、在(B)进行变形后的奥氏体中由于有变形带的存在,铁素体不仅在晶界上成核而且在变形带上成核。
(A)再结晶奥氏体区(B)未再结晶奥氏体区(C)部分再结晶奥氏体(D)奥氏体和铁素体的两相区4、Nb(C、N)析出质点固定亚晶界而阻止奥氏体晶粒再结晶阶段是在:(C)(A)出炉前(B)出炉后冷却到轧制前精心整理(C )变形奥氏体中(D )变形奥氏体向铁素体转变过程中5、抑制奥氏体再结晶作用最强的微合金元素是:(A )。
(A )Nb ( B ) V ( C )Ti ( D )B6控制轧制的关键点在于控制(C )。
(A )奥氏体的形核与长大(B )铁素体的形核与长大(C )变形奥氏体的状态(D )奥氏体发生的组织转变7、在以下不同区域进行轧制,铁素体细化程度最大的是:( D 。
(A )再结晶奥氏体粗晶粒区(IA 型)(B )再结晶奥氏体细晶粒区(IB 型)(C )部分再结晶奥氏体(过渡型)(D )未再结晶奥氏体区(U 型)四、简答:1、简述钢材强化的几种主要机制,并说明对钢材韧性的影响。
钢的强化机制:固溶强化、位错强化、晶界强化、沉淀强化、亚晶强化、相变强化等1、 固溶强化:溶质原子溶入基体金属使材料强度增加的现象。
机理:运动的位错与溶质原子之间的交互作用的结果。
效果:提高强度、降低塑属性。
间隙式固溶强化使强度T,但塑性J 、韧性J ;置换式固溶强化强化效果小,但对塑性、韧 性影响不大。
2、 位错强化:在塑性变形中,随变形程度T,基体强度T 的现象。
机理:变形量& T,位错密度p T,位错的移动阻力T,强化T 。
效果:提高强度、降低塑韧性。
3、 沉淀强化:第二相微粒从过饱和固溶体中沉淀析出使材料强度T 的现象。
机理:位错和第二相颗粒相互作用。
(1)对提高强度有积极作用的绕过过程;(2)对提高强度作用较小的切割/剪切过程。
它们都会 增加运动阻力,可以提高材料的强度。
4、 细晶强化:随晶粒细化,屈服应力变高,基体强度上升的现象。
晶界强化本质:晶界对位错运动的阻碍作用。
晶界强化能同时提高材料的强度和韧性。
5、 亚晶强化:位错密度增高,阻止位错运动。
6、 相变强化:主要是指马氏体强化。
马氏体是碳在 碳原子固溶强化是马氏体最基本的强化机制。
2、 请画出奥氏体热加工时的真应力一真应变曲线示意图, 1、 第一阶段(加工硬化) 抗力增加,直到达到最大值。
另一方面,由于材料在高温下变形, 变形中产生的位错能够在热加工过程中通过交滑移和攀移等方式运 动,使部分位错消失,部分重新排列,造成奥氏体的回复。
加工硬化超过动态软化。
2、 第二阶段(动态再结晶):在第一阶段动态软化抵消不了加工硬 化,随着变形量的增加金属内部畸变能不断升高,畸变能达到一定 程度后在奥氏体中将发生另一种转变,即动态再结晶。
动态再结晶 的发生与发展使更多的位错消失,材料的变形应力很快下降。
随着变形的继续进行,在热加工过 程中不断形成再结晶核心并继续成长直到完成一轮再结晶,变形应力降到最低值。
从动态再结晶 开始,变形应力开始下降,直到一轮再结晶全部完成并与加工硬化相平衡,变形应力不再下降为 止,形成了真应力一真应变曲线的第二阶段。
动态软化速度大于加工硬化速度。
3、 第三阶段(稳态非稳态):当第一轮动态再结晶完成以后,在真应力一真应变曲线上将出现两 种情况:一种情况是应力达到稳定值,变形量虽不断增加而应力基本不变,呈稳态变形。
这种情 况称为连续动态再结晶;另一种情况是应力出现波浪式变化,呈非稳态变形。
这种情况称为间断 动态再结晶。
& c 从开始到发生再结晶的变形量,£ r 从开始发生再结晶到最后一个晶粒发生再结 晶的变形量。
当£ c< £ r 时发生连续动态再结晶。
当 c c> £ r 时发生间断动态再结晶。
连续动态 再结晶:应力达到稳定值,变形量虽不断增加而应力基本不变,呈稳态变形。
间断动态再结晶:a -Fe 中的过饱和固溶体。
并说明曲线共分为几个阶段。
:当塑性变形小时,随着变形量增加变形应力出现波浪式变化,呈非稳态变形。
当& c< £r时发生连续动态再结晶。
当 & c>£r时发生间断动态再结晶。
3、简述控制轧制过程各个阶段Nb(C、N)的析出状态。
1、出炉前的Nb(C、N)质点状态:当含铌的硅锰钢加热到1200C均热22小时后,钢中铌量有90沖上都固溶到奥氏体基体中了。
有极少数Nb(C、N)没有固溶到奥氏体中。
经电镜观察,这些粗大粒子直径大约在100nm左右。
这些未溶解的大颗粒的Nb(C N)不会对轧后奥氏体晶粒的再结晶有什么作用。
如果将钢加热到1260C,保温30min;则Nb(C、N)全部溶解。
2、出炉后冷却到轧制前Nb(C、N)的析出状态:当铌钢加热到1200C以后,分别冷却到1050C、930C和820C时钢中析出的Nb(C、NN))数量与1200C时的未固溶的Nb(C、NN))数量没有多大差别,也就是说在轧制前这一阶段的时间中,并没有从固溶体中析出多少Nb(C N)。
这是因为碳氮化物相从固溶体中析出的动力学决定于晶核的形成条件、合金元素的扩散速度、过冷度和内应力(畸变能)3、变形奥氏体中Nb(C N)的析出状态:在变形中析出Nb(C N)的过程是动态析出过程。
只有当变形速度很低的情况下才能产生这种析出相。
另外在变形过程中析出的碳化物也难以和变形后快速冷却下析出的碳化物区分开。
即使在变形过程中,由于产生大量位错和畸变能增加,引起“形变诱导析出”,使铌析出速度增大,如果变形时间短,实际析出量并不大。
高温轧制后(再结晶区轧制,如1050C),由于变形产生的位错和畸变能由于回复和再结晶而消失,Nb(C、N)颗粒的析出部位是沿奥氏体晶界析出,而在晶内析出很少,颗粒直径在20nm左右。
低温轧制后(未再结晶区轧制,如900~~800C),由于奥氏体未发生再结晶,具有较高畸变能,位错密度高,因而加速了碳和铌的扩散速度,Nb(C、N)颗粒的析出部位既有在晶界上也在晶内和亚晶界上,故颗粒细小,直径在55~~10nm此冷却过程中Nb(C )N)的析出量约占其总量的25%~~30左右,控制轧制就是应用这种微细的Nb(C、N)析出质点固定亚晶界而阻止奥氏体晶粒再结晶,达到细化晶粒的目的4、在奥氏体向铁素体转变过程中和在铁素体内Nb(C、N)的析出状态:由于各种碳氮化物在奥氏体中的溶解度都远远大于在铁素体中的溶解度,因此当LF相变发生后,微量元素立即达到高度过饱和,产生快速析出。
而位错、界面和其它晶体缺陷处则是析出最有利的位置。
相间析出一随LF转变,A/F之间的界逐渐向AA推进,而析出总是紧贴在相界面上成列状沉淀析出,相界面不断推进,列状沉淀析出就形成一排排有规则的新析出相。
一般析出一无规则的在位错线上和基体上沉淀析出。
一般沉淀析出是主要的、常见的,而列状的相间析出很少见。
相变后剩余在FF 中的固溶Nb将在FF中继续析出。
质点长大速度缓慢,质点细小,一般小于55nm。
其质点大小决定于冷却速度4、根据热轧过程中变形奥氏体的组织状态和相变机制不同,将控制轧制划分为哪三个阶段,各有什么特点。
三个区中轧制时发生的组织刑物理性能变化1、奥氏体再结晶型控制轧制:是在奥氏体变形过程中和变形后自发产生奥氏体再结晶的温度区域中进行轧制。
2、奥氏体未再结晶型控制轧制3、在A+F两相区控制轧制:钢板和带钢控轧工艺。
在奥氏体向铁素体相变的A+F两相区的上限温度进行一定道次的轧制,使尚未相变的奥氏体晶粒继续变形、拉长,晶粒内形成新的滑移带,并在这些部位形成新的铁素体晶核。
再结晶奥氏体相变:奥氏体再结晶型控制轧制(I阶段)IA型:如果热轧后奥氏体发生再结晶,并且在转变前粗化成小于或等于ASTM65级的奥氏体晶粒,那么转变时容易形成魏氏组织铁素体和珠光体。
形成魏氏组织的倾向在含铌钢中最强烈,其次是非合金钢,含钒钢最弱。