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控制轧制、控制冷却工艺技术————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：控制轧制、控制冷却工艺技术1.1 控制轧制工艺控制轧制工艺包括把钢坯加热到适宜的温度,在轧制时控制变形量和变形温度以及轧后按工艺要求来冷却钢材。
通常将控制轧制工艺分为三个阶段，如图1。
1所示[2]：（1)变形和奥氏体再结晶同时进行阶段,即钢坯加热后粗大化了的γ呈现加工硬化状态，这种加工硬化了得奥氏体具有促使铁素体相变形变形核作用，使相变后的α晶粒细小；（2）（γ+α）两相区变形阶段,当轧制温度继续降低到Ar3温度以下时，不但γ晶粒，部分相变后的α晶粒也要被轧制变形，从而在α晶粒内形成亚晶，促使α晶粒的进一步细化.图1。
1控制轧制的三个阶段（1）—变形和奥氏体再结晶同时进行阶段;(2）—低温奥氏体变形不发生再结晶阶段；(3）—（γ+α）两相区变形阶段。
1.2 控制轧制工艺的优点和缺点控制轧制的优点如下:1．可以在提高钢材强度的同时提高钢材的低温韧性。
采用普通热轧生产工艺轧制16Mn钢中板，以18mm厚中板为例，其屈服强度σs≤330MPa，—40℃的冲击韧性A k≤431J，断口为95%纤维状断口.当钢中加入微量铌后，仍然采用普通热轧工艺生产时,当采用控制轧制工艺生产时，—40℃的A k值会降低到78J以下，然而采用控制轧制工艺生产时。
然而采用控制轧制工艺生产时—40℃的A k值可以达到728J以上。
在通常热轧工艺下生产的低碳钢α晶粒只达到7～8级，经过控制轧制工艺生产的低碳钢α晶粒可以达到12级以上(按ASTM标准），通过细化晶粒同时达到提高强度和低温韧性是控轧工艺的最大优点。
2．可以充分发挥铌、钒、钛等微量元素的作用。
在普通热轧生产中，钢中加入铌或钒后主要起沉淀强化作用,其结果使热轧钢材强度提高、韧性变差，因此不少钢材不得不进行正火处理后交货。
控制轧制与控制冷却培训一、轧制的基本原理和过程1. 轧制的概念和分类：介绍了轧制的定义和轧制根据加工方式和加工精度的不同可以分为粗轧和精轧。
2. 轧制的基本原理：介绍了轧制的原理，包括材料变形、变形力和摩擦力。
3. 操作技巧和注意事项：介绍了轧机的操作技巧和相关的注意事项，包括轧机的启动、停止和维护等内容。
二、控制轧制的关键参数1. 温度控制：介绍了轧制过程中温度的控制方法和关键参数。
2. 轧制力和轧制速度：介绍了轧制过程中轧辊的力和速度的控制方法和关键参数。
3. 压下量：介绍了轧制过程中的压下量的控制方法和关键参数。
三、冷却的基本原理和过程1. 冷却的概念和分类：介绍了冷却的定义和冷却方式的分类。
2. 冷却的基本原理：介绍了冷却的原理，包括热量传递和温度控制。
3. 操作技巧和注意事项：介绍了冷却设备的操作技巧和相关的注意事项，包括冷却水的供应和冷却温度的控制等内容。
四、控制冷却的关键参数1. 冷却水温度：介绍了冷却过程中冷却水温度的控制方法和关键参数。
2. 冷却水流量：介绍了冷却过程中冷却水流量的控制方法和关键参数。
3. 冷却时间：介绍了冷却过程中冷却时间的控制方法和关键参数。
五、轧制与冷却的协调控制1. 轧制和冷却的关联性：介绍了轧制和冷却之间的关联性，以及对产品性能和质量的影响。
2. 控制系统的应用：介绍了轧制和冷却中常用的控制系统，包括自动控制系统和人工控制系统等。
3. 故障处理和维护：介绍了轧制和冷却中常见的故障处理方法和设备维护技巧。
以上是本次控制轧制与控制冷却培训的主要内容概要，希望通过此次培训，能够提高操作工人对控制轧制与控制冷却的理解和技能，为公司的生产和产品质量提升贡献力量。
六、安全生产培训1. 轧制和冷却设备的安全操作规程：介绍了轧制和冷却设备的安全操作规程，包括设备启动、停止和紧急情况的处理等内容，以确保操作人员的安全。
2. 安全防护措施：介绍了轧制和冷却设备的安全防护措施，包括安全防护装置的使用和维护，以减少事故发生的可能性。
控制轧制及控制冷却技术在型钢生产中的应用一、引言型钢是一种重要的金属材料，在建筑、汽车制造、机械制造等领域具有广泛的应用。
为了提高型钢的质量和性能，控制轧制及控制冷却技术被广泛应用于型钢生产中。
这些技术通过精确控制轧制工艺参数和冷却过程，可以有效提高型钢的强度、塑性和表面质量，满足不同领域对型钢材料性能的需求。
二、控制轧制技术的应用1. 调整轧制温度和速度在型钢轧制中，通过调整轧制温度和轧制速度，可以控制晶粒的细化和晶格的取向，从而提高型钢的强度和塑性。
尤其是在热轧过程中，通过精确控制轧制温度和速度，可以有效控制晶粒生长，减少析出相的尺寸，使得型钢的晶粒细化，提高强度和硬度。
2. 控制轧制力和变形量通过精确控制轧制力和变形量，可以有效调整型钢的组织结构和力学性能。
在轧制过程中，通过监测轧辊力和变形量，可以实现对型钢的细微调整，达到提高型钢性能的目的。
在轧制高强度型钢时，通过增加轧制力和变形量，可以有效提高型钢的强度和硬度。
3. 控制轧制辊形状通过选择合适的轧辊形状，可以实现更加精确的型钢轧制。
不同形状的轧辊对型钢的变形和组织结构有着不同的影响，因此通过调整轧辊的形状，可以实现对型钢结构和性能的精细控制。
三、控制冷却技术的应用1. 控制冷却速度在型钢生产中，通过控制冷却速度，可以实现对型钢组织和性能的调整。
在快速冷却条件下，型钢的组织结构更加均匀，晶粒更加细小，从而提高了型钢的强度和韧性。
在慢速冷却条件下，型钢的组织结构更加致密，表面质量更好，适用于高表面质量要求的场合。
2. 控制冷却介质不同的冷却介质对型钢的冷却效果和组织结构有着不同的影响。
通过选择合适的冷却介质，可以实现对型钢组织和性能的精细调控。
对于高强度型钢，可以采用高效的水冷或气体冷却，快速降温，实现对型钢强度和硬度的提高。
3. 控制冷却方式在型钢生产中，采用不同的冷却方式，可以实现对型钢的细微调整。
采用直接水冷或间接水冷，可以分别实现快速和慢速的冷却效果，从而满足不同型钢的冷却需求。
控轧控冷工艺基本原理控轧控冷工艺是一种通过控制轧制和冷却条件来调控钢材的组织和性能的加工工艺。
其基本原理是通过控制轧制温度、变形程度和冷却速度等参数，实现对钢材组织和性能的调控。
1. 控轧工艺原理控轧是指在钢材的轧制过程中，通过调整轧制温度和变形程度等参数，控制其组织和性能的加工工艺。
控轧工艺的基本原理是通过控制轧制温度和变形程度，调整钢材的晶粒度、相组成和形貌等因素，从而实现对钢材性能的调控。
在控轧过程中，调整轧制温度可以影响钢材的晶粒度和相组成。
通过控制轧制温度的高低，可以实现晶粒细化或粗化，进而影响钢材的力学性能和韧性。
同时，调整轧制温度还可以改变钢材中的相组成，如奥氏体、铁素体和贝氏体等的含量和分布，从而调节钢材的强度、硬度和耐腐蚀性能。
控轧过程中的变形程度也对钢材的组织和性能产生重要影响。
通过控制变形程度，可以实现钢材的晶粒细化、相变和组织调控。
在轧制过程中，钢材受到外力的变形，晶粒会发生形变和细化，从而提高钢材的强度和韧性。
同时，变形程度还可以引起钢材中的相变，如奥氏体向铁素体的相变，进一步改善钢材的性能。
2. 控冷工艺原理控冷是指在钢材的冷却过程中，通过调整冷却速度和冷却方式等参数，控制其组织和性能的加工工艺。
控冷工艺的基本原理是通过控制冷却速度，调整钢材的组织和性能。
在控冷过程中，调整冷却速度可以影响钢材的相组成和组织形貌。
通过控制冷却速度的快慢，可以实现钢材中相的相变和组织的调控。
当冷却速度较快时，钢材中的相变会受到限制，从而形成细小的相和均匀的组织。
相反，当冷却速度较慢时，钢材中的相变会较为充分，形成较大的相和不均匀的组织。
不同的冷却速度会影响钢材的强度、硬度和韧性等性能。
控冷过程中的冷却方式也会对钢材的组织和性能产生影响。
不同的冷却方式，如空冷、水冷、油冷等，具有不同的冷却速度和冷却效果。
通过选择合适的冷却方式，可以实现钢材组织的定向调控，从而达到钢材性能的要求。
3. 控轧控冷工艺的应用控轧控冷工艺广泛应用于钢材的生产和加工过程中。
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。
线材生产中的控制轧制和控制冷却技术线材是现代工业生产中使用频繁的一种材料，它广泛应用于电线电缆、机械制造、建筑材料等行业。
在线材生产过程中，控制轧制和控制冷却技术是关键的环节，它们直接影响着线材的质量、机械性能和用途范围。
一、控制轧制控制轧制是指通过改变轧制变形量、轧制温度、轧制速度、轧制力等因素，控制金属材料的形变和微观组织，达到调整线材力学性能、改善表面质量和优化产品用途的目的。
1、轧制变形量控制轧制变形量是指轧制前后的减压变化，它对线材的力学性能和表面质量有着直接影响。
为了保证线材的质量稳定和合格率，轧制变形量控制必须精准可靠，并考虑到批量变化和轧制型号的特定要求。
目前，国内外的轧制变形量控制采用电液伺服技术，通过实时监测轧制变形量变化，及时控制系统参数的变化，保证线材轧制变形量的稳定。
2、轧制温度控制轧制温度是指线材在轧制时的温度，它对线材的力学性能和表面质量有着重大影响。
过高或过低的温度会导致线材的晶粒过大或过小，从而影响线材的硬度、韧性和塑性等力学性能。
为了提高线材的机械性能和用途范围，轧制温度控制必须准确可靠，并考虑到金属材料的温度敏感性和轧制工艺的特定要求。
目前，国内外的轧制温度控制采用激光测温技术或红外线测温技术，通过实时监测线材温度变化，及时调整轧制温度，保证线材轧制温度的稳定。
3、轧制速度控制轧制速度是指线材在轧制过程中的速度，它对线材的表面质量和机械性能有着直接影响。
过高或过低的轧制速度会导致线材表面的纹路不均匀和线材的硬度、韧性等力学性能下降。
为了提高线材的表面质量和机械性能，轧制速度控制必须准确可靠，并考虑到轧制型号的特定要求。
目前，国内外的轧制速度控制采用伺服电机技术或电磁流体技术，通过实时监测线材的速度变化，及时调整轧制速度，保证线材轧制速度的稳定。
二、控制冷却控制冷却是指针对金属材料在热加工过程中产生的内应力、变形、晶粒长大等现象，通过采用不同的冷却方式和工艺参数，调整金属材料的组织和性能。
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。
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。
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。
控制轧制及控制冷却技术在型钢生产中的应用一、导言在当今工业领域中，钢铁工业一直扮演着不可或缺的角色。
而型钢作为钢铁产品中的重要一员，其质量和性能的提升一直是企业和行业追求的目标。
控制轧制及控制冷却技术作为一种重要的生产工艺，对型钢的生产和性能提升具有重要意义。
本文将从控制轧制和控制冷却技术在型钢生产中的基本原理、关键技术和应用实例等方面展开探讨，旨在深入了解这一主题的重要性和具体应用。
二、控制轧制技术控制轧制技术是指钢铁生产中利用先进的控制系统和设备，对轧制过程中的参数进行精确控制，以获得高质量、高性能的型钢产品的一种技术。
这项技术最早应用于薄板生产领域，后来逐步在型钢生产中得到推广和应用。
1. 温度控制：在轧制过程中，控制轧制技术可以通过对钢坯的温度进行精确调控，以保证轧制过程中的塑性变形性能，从而得到均匀、细腻的晶粒结构。
2. 形状控制：利用控制轧制技术可以对轧制过程中的轧辊、模具等设备进行精确控制，获得符合设计要求的型钢截面形状和尺寸精度。
3. 轧制力控制：控制轧制技术可以实现对轧制力的实时监测和调节，避免轧制过程中的过度变形，并保证产品的尺寸和形状精度。
三、控制冷却技术控制冷却技术是指在型钢生产过程中，通过对冷却过程的控制，使钢材在冷却过程中获得理想的组织和性能。
这项技术的应用可以有效提高型钢的强度、韧性和耐磨性等性能，同时降低产品的变形和裂纹率。
1. 冷却介质控制：通过选择不同的冷却介质和控制冷却速度，可以使型钢获得不同的组织和性能，如马氏体组织、贝氏体组织等，从而满足不同领域对型钢性能的要求。
2. 温度控制：在控制冷却技术中，对冷却过程中的温度进行精确控制，可以有效控制组织相变，并获得理想的力学性能，如强度、韧性等。
3. 冷却速度控制：通过对型钢冷却速度进行控制，可以获得不同的组织和性能，如快速冷却可以获得细小的组织和高强度，而缓慢冷却则可以得到较好的塑性和韧性。
四、控制轧制及控制冷却技术在型钢生产中的应用实例1. 控制轧制技术在型钢生产中的应用：某钢铁企业引进了先进的控制轧制系统和设备，通过对轧制过程中的温度、形状和轧制力等参数进行精确控制，生产出了高精度、高强度的型钢产品，受到了市场的广泛认可。
控制轧制：是在热轧过程中，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。
控制冷却：是控制轧后钢材的冷却速度达到改善钢材组织和性能的目的。
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（机制晶格畸变、气团效应）：溶质原子溶入基体金属使材料强度增加的现象，间隙式固溶强化使强度↑，但塑性↓、韧性↓；置换式固溶强化强化效果小，但对塑性、韧性影响不大。
2形变强化：在塑性变形中，随变形程度↑，基体强度↑的现象。
机理：变形量ε↑，位错密度ρ↑，位错的移动阻力↑，强化↑。
3细晶强化（晶界强化）随晶粒细化，基体强度上升的现象。
本质：晶界对位错运动的阻碍作用。
晶界处：原子排列不规则，杂质多，存在大量晶格缺陷。
晶界强化能同时提高材料的强度和韧性。
4沉淀强化与弥散强化（析出强化）：第二相微粒从过饱和固溶体中沉淀析出使材料强度↑的现象。
5亚晶强化：实质：位错密度增高。
亚晶因动态、静态回复形成，亚晶本身是位错墙。
6相变强化：实质：马氏体强化，马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
碳原子固溶强化是马氏体最基本的强化机制。
随着时效时间的延长，材料的强度出现连续下降现象，是什么原因？随着时效时间的延长，强度将连续下降。
这是因为颗粒长大，颗粒间距加大的原故。
因此对沉淀强化析出的质点应具有尽可能小的溶解度和很小的凝聚性。
也就是说能在各种温度下保持稳定。
结构钢中的碳化物、氮化物和碳氮化物在实际使用中能满足这些要求。
韧性(又名韧度)：是材料塑性变形和断裂全过程中吸收能量的能力，它是强度和塑性的综合表现。
因此可以用材料在塑性变形和断裂全过程中吸收能量的多少来表示韧性的高低。
应力应变：现在与开始相比。
真应力应变：短时间内的相比。
奥氏体热加工的真应力-真应变曲线：第一阶段（加工硬化）：当塑性变形小时，随着变形量增加变形抗力增加，直到达到最大值。
控制轧制和控制冷却技术及生产工艺应用姓名：班级：学号：控制轧制和控制冷却技术及生产工艺应用臧简（辽宁科技大学）[摘要]阐述了控轧控冷工艺的原理理和工艺特点, 控制轧制(TMCP)技术是取代离线热处理生产高性能钢材的一种生产技术,它的核心包括:(l)控制轧制温度和轧后冷却速度、冷却的开始温度和终止温度;(2)轧制变形量的控制;(3)钢材的成分设计和调整。
指出TMCP技术可以充分挖掘钢铁材料的潜力,节省资源和能源,优化现有的轧制过程,有利于钢铁工业的可持续发展。
最后给出了以新一代TMCP为特征的创新轧制过程的案例,展示了该技术的广阔的应用前景。
[关键词] 控制轧制；控制冷却；轧制工艺；生产工艺Abstract：The principle and technological characteristics of controlled rolling and controlled cooling process are described. The control rolling (TMCP) technology is a kind of production technology, which is the core of the production of high performance steel. (1) controlling the rolling temperature and cooling rate, cooling the starting temperature and ending temperature; (2) rolling deformation quantity control;(3) the steel composition design and adjustment. It is pointed out that TMCP technology can fully tap the potential of steel materials, save resources and energy, optimize the existing rolling process, is conducive to the sustainable development of iron and steel industry. In the end, a case study is given to demonstrate the broad application of the technology in the new generation of TMCP.Key Words：controlled rollin g;controlled cooling; rolling technology; production engineering1引言控制轧制和控制冷却技术,即TMCP,是20世纪钢铁业最伟大的成就之一。
正是因为有了TMCP技术,钢铁业才能源源不断地向社会提供越来越优良的钢铁材料,支撑人类社会的发展和进步。
在控制轧制和控制冷却技术的发展历程中,人们首先认识到的是控制轧制。
控制轧制和控制冷却技术的核心是晶粒细化和细晶强化川。
钢材的成分设计和调整、轧制温度、轧制程序、轧制变形量的控制、冷却速度的控制等；在装备上主要是采用高刚度、大功率的轧机，以及高效的快速冷却系统和相关的控制数学模型。
所谓控制轧制,是对奥氏体硬化状态的控制,即通过变形在奥氏体中积累大量的能量,在轧制过程中获得处于硬化状态的奥氏体,为后续的相变过程中实现晶粒细化做准备。
硬化的奥氏体内存在大量的“缺陷”,例如变形带、位错、孪晶等,它们是相变时铁素体形核的核心。
增加微合金元素,例如Nb,可以提高奥氏体的再结晶温度,使奥氏体在比较高的温度即处于未再结晶区,因而便于利用常规的轧制(温度)制度实现奥氏体的硬化。
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高寒地区使用的输油、输气管道用钢板、低碳含铌的低合金高强度钢板、高韧性钢板,以及造船板、桥梁钢板、压力容器用钢板等。
2 控轧和控冷工艺原理及特点2.1工艺原理控制轧制工艺是指钢坯在稳定的奥氏体区域(Ar3)或在亚稳定区域(Ar3～Ar1)内进行轧制,然后空冷或控制冷却速度,以获得铁素体与珠光体组织,某些情况下可获得贝氏体组织。
现代控制轧制工艺应用了奥氏体的再结晶和未再结晶两方面的理论,通过降低板坯的加热温度、控制变形量和终轧温度,充分利用固溶强化、沉淀强化、位错强化和晶粒细化机理,使钢板内部晶粒达到最大细化从而改变低温韧性,增加强度,提高焊接性能和成型性能。
所以说,控制轧制工艺实际上是将形变与相变结合起来的一种综合强化工艺[1]。
控轧的目的是在热轧条件下,通过细化铁素体晶粒,生产出韧性好、强度高的钢材。
例如,正常轧制工艺铁素体晶粒最好的情况是7～8级,直径大于20μm,而控制轧制工艺得到的铁素体晶粒为12级,其直径为5μm,这样细的晶粒是控制轧制最突出的优点。
控制轧制工艺还可以充分发挥微量元素的作用,含有微量Nb、V、Ti等元素的普通低碳钢采用控制轧制工艺,能获得更好的综合性能[2]。
2.2工艺特点2.1.1 控制加热温度加热温度,加热温度影响轧前的原始奥氏体晶粒大小,各道次的轧制温度及终轧温度影响各道次之间及终轧后的奥氏体再结晶程度及再结晶后晶粒的大小。
奥氏体化温度低,控制冷却后的力学性能好。
加热温度影响开轧及终轧温度,但不完个等同。
为了降低终轧温度,可在精轧机组或成品架前设置预冷设备,达到所要求的终轧温度。
在没有预冷设备条件时,可根据终轧温度,推算出加热温度。
般应适当降低坯料的加热温度。
例如：在控制轧制工艺中,对Nb钢加热时,当温度达到1050°C时,Nb的化合物Nb(C,N)开始分解和固溶,因此奥氏体开始长大;加热到1150°C时,晶粒长大比较均匀;但若达到1200°C以上,则晶粒将过分长大。
由于初始奥氏体晶粒的大小将影响轧后铁素体晶粒的大小,所以为了使加工后的钢材具有细小而均匀的晶粒,一般认为1150°C的加热温度比较适宜。
若加热到1050°C,此时奥氏体晶粒大小不均,加工后的钢材易产生混晶。
如果加热到1200°C或更高温度,则晶粒过于粗大,使钢材在加工后晶粒难以细化。
也有人认为对于Nb钢,为使箕具有高韧性和低的脆性转化温度,可将加热温度控制在950°C左右,以免加工前的原始晶粒粗化,同时避免了Nb(C,N)再次固溶而增加沉淀强化效果。
否则,虽然使钢的强度得到进一步的提高,但对冲击功和脆性转变温度却不利。
对于不含Nb、v、Ti等元素的普碳钢,从节能的角度出发可采用较低加热温度。
由于不存在Nb、v、Ti的固溶问题,故可把加热温度控制在1050°C以下。
总之,在确定加热温度时,禽根据钢种及对强度和韧性的侧重要求给予不同的考虑。
2.1.2控制终轧温度终轧温度及变形量决定奥氏体是否发生再结品。
在发生充分再结品的条件下,奥氏体再结品品粒大小主要决定于变形量,与终轧温度关系较小。
降低终轧温度可以减小变形奥氏体的再结品程度,仁至.J以完全抑制再结品,保持奥氏体的变形状态。
终轧温度从1050°C降低到900°C使变形热处理效果有所增加。
降低终轧温度同样可使自回火温度降低,这是在同样冷却条件下得到的结果。
如果改变冷却条件,使自回火温度相同而终轧温度不同,此时终轧温度低的钢筋强度高。
轧后钢材由终轧温度急速快冷,迅速穿过奥氏体区,达到快速冷却条件下的动态相变点。
在轧件达到预定的温度控制点后,应当立即停止超快速冷却。
由于超快速冷却的终止点对后续相变过程的类型和相应的相变产物有重要影响,所以需要精确控制超快速冷却的终止点。
通过控制冷却装置的细分和精细调整手段的配置,以及高精度的预控数学模型,可以保证终止温度的精确控制。
在控制轧制工艺中,需根据所采用的控制轧制类型来确定终轧温度。
在奥氏体区域轧制时,终轧温度越高,奥氏体晶粒越粗大,’转变后的铁素体晶粒也就越粗大,并且容易出现魏氏组织,对钢的性能不利,因此最后几道次的轧制温度应低一些。
一般要求终轧温度应尽可能的接近奥氏体开始转变的温度,起到相似正火的作用。
对一般的低碳结构钢约为830°C或更低一些,对Nb钢由于Ar3更低,相应的终轧温度也应降低。
其他钢种也应采用这一原则确定终轧温度。
2.1.3要求有充足的变形量为了更好地通过变形再结晶细化晶粒,应采用比较大的变形量。
但是,孔型系统确定后,变形量变化较小。
·般在设计孔型时,成品孔型中为了充满筋部也采用了比较大的变形量。
由于终轧温度较高,因为只能起到变形再结晶细化晶粒作用。
对于高强度钢筋,如果要考虑到变形强化、就要考虑变形量与终轧温度的关系,达到未再结晶的条件,以便得到变形强化与相变强化相结合的效果。
在孔型确定的条件下,轧制速度决定了变形速度,变形速度影响各道次之间的再结品程度及终轧后奥氏休的再结晶程度,因而影响形变热处理效果,变形速率从154/s增加到197/s,使低温形变热处理效果有所增加。
在再结晶区及未再结晶区轧制时,变形量都应控制到一定的数值以上,以防止铁素体出现不均匀现象。
热轧材的组织中,有时发现铁素体晶粒大小不均匀现象(简称混粒),这种混粒组织可能是部分再结晶的奥氏体组织转变后的产物。
这时如果增加变形量,得到完全再结晶的奥氏体组织,转变后的铁素体晶粒也就比较均匀了。
棍粒组织也可能是在未再结晶区中变形,形变量不够大时,晶内的形变带形成的极不均匀,因而铁素体形核不均匀造成的。
在形变带密度高的形变奥氏体晶粒中,在形变带边界上形成大量的铁素体晶核,各晶核成长过程中很快就相互碰撞而停止其长大,因而转变后的铁素体晶粒就比较细小;在形变带密度比较低的那些部分,少数的铁素体晶核可以接连不断地长大,因而转变完毕后的铁素体晶粒就是粗大的,结果就造成了混粒组织。
增加形变量,使形变奥氏体晶粒中的形变带分布均匀,就可以消除混粒组织。
不同钢种消除混粒组织所需要的形变量不同,可以用实验的方法确定。
细小且均匀的铁素体晶粒才能保证钢材高质量的综合性能。
3控制轧制和控制冷却在工业上的实现3．1在棒材中的应用由于连轧棒材生产线中,钢材是在规定的孔型系统中完成的,变形条件基本固定,不可能进行大范围的变形量调整,因此只能采用控制开轧温度来调整终轧温度的手段来改善变形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。
该工艺是利用钢筋终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。
