济钢X65管线钢板的开发与生产
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贝氏体钢的研究现状与发展前景现在随着科技的发展,社会对对各种材料的需求在举荐的增多,对材料的性能的要求越来越严格,越来越宽广。
然而,钢材是材料的一项大户,所以钢的发展对于才材料发展至关重要,推动整个材料界的发展。
钢铁在热处理过程中的转变主要有三类:1.在较高温度范围的转变是扩散型的,即通过单个原子的独立无规则运动,改变组织结构,其转变产物称之为珠光体,强度低,塑性好;2.钢从高温激冷到低温(Ms温度以下)的转变是切变型的。
即原子阵列式地规则移动,不发生扩散,其转变产物称为马氏体,它具有高强度,但很脆,一般通过回火进行调质;3.介于上述二者之间,在中间温度范围的转变;以其发现者贝茵(Bain)命名称为贝氏体相变,具有贝氏体组织的钢叫贝氏体钢。
同时,很多重要的有色合金,如铜合金、钛合金等都具有和钢铁相似的贝氏体相变。
其中钢中的贝氏体相变是发生在共析钢分解和马氏体相变温度范围之间的中温转变。
鉴于贝氏体相变是固态材料中主要相变形式之一,其转变机制是材料科学理论的重要组成部分。
贝氏体钢和具有贝氏体组织的材料已用于铁路、交通、航空、石油、矿山、模具等国民经济重要部门,并在不断扩大,有可能发展成为下一代高强度结构材料的主要类型之一,因此对其基础和应用基础的研究显得尤为紧迫。
关于贝氏体相变时铁原子的运动方式,最初由柯俊教授等在50年代开展了研究。
认为铁原子的以阵列式切变位移方式(与马氏体相似)转变成新的原子排列的,而溶解的碳原子则发生了超过原子间距的长程扩散进入尚未转变的残留相或在新结构中析出碳化物。
上述切变位移机制已被欧洲、日本和美国这一领域的主要学者所接受,形成了“切变学派”。
但是这个观点,从60年代起受到了美国卡内基麦隆大学学派的挑战,后者认为贝氏体是依靠铁原子扩散和常见的表面台阶移动方式生成的。
在过去的30年中,由于实验研究手段的限制,问题一直未能解决,两个学派陷于相持不下的局面。
鉴于贝氏体转变机制是目前国际上两大学派的争论焦点,澄清这一争论不仅对贝氏体转变及相变理论将是一次重大突破,对贝氏体钢及合金的应用也将起到重要的指导作用。
摘要随着造船、石油、天然气运输管道等行业的迅猛发展,对超宽、高精度的中厚板需求量大大增加。
为了面对社会各个行业对板材的大量需求和国外优质产品的竞争,以及满足我国对中厚板的需求,特别设计了该生产线。
这条生产线的年设计能力为200万吨,典型产品规格:22.5×2500mmA36。
本次设计采用传统的生产工艺和现代最先进的新型轧机,并与许多新技术系统相结合来保证生产高精度中厚板,从而使产品在质量、精度等各方面都居于世界先进水平。
设计内容主要包括:中厚板生产现状与发展综述、产品方案与金属平衡制定、设备选择及参数确定、工艺流程制定、典型产品压下规程设计、板型控制等。
另外该设计附有车间平面布置图一张。
关键词: 中厚板,CVC轧机,压下规程,高精度轧制目录摘要 (1)目录 (2)1 绪论 (5)1.1国内中厚板生产的发展历史 (5)1.2中厚钢板生产的发展趋势 (6)1.3本设计目的与内容 (7)2 产品大纲与金属平衡 (8)2.1产品大纲 (8)2.1.1 产品大纲 (8)2.1.2 技术要求 (9)2.2.金属平衡 (10)3 设备选择及参数确定 (12)3.1宽厚板轧机选择 (12)3.1.1 新型轧机 (12)3.1.2 轧机选择 (14)3.2辅助设备选择 (15)3.2.1 加热设备选择 (15)3.2.2 炉型确定 (15)3.2.3 产量计算 (16)3.2.4 炉子尺寸确定 (16)3.3斜刃剪的选择 (17)3.3.1 斜刃剪的形式 (17)3.3.2 主要技术参数 (17)3.4矫直设备选择 (18)3.5冷床的选择 (20)3.5.1 冷床结构和形式 (20)3.5.2 冷床主要技术参数 (21)3.6起重运输设备选择 (22)3.6.1 辊道形式 (22)3.6.2 辊道主要技术参数 (22)3.6.3 起重机的选择 (22)3.6.4 起重机的主要参数 (23)3.7热处理设备选择 (23)4 生产工艺流程与轧制规程制定 (24)4.1坯料选择 (24)4.1.1 原料的种类 (24)4.1.2 原料的材质 (24)4.1.3 原料的设计 (24)4.1.4 原料表面的缺陷清理 (25)4.2坯料加热 (25)4.2.1 加热的目的 (25)4.2.2 钢的加热温度 (25)4.2.3 钢的加热速度 (26)4.2.4 钢的加热制度 (26)4.3钢的轧制 (26)4.4钢板精整 (28)4.5板形控制 (28)4.6轧制规程设计 (29)4.6.1 轧制道次 (29)4.6.2 各道次压下量分配 (29)4.6.3 速度制度 (32)4.6.4 温度制度 (33)4.6.5 力能参数计算 (33)4.7典型产品22.5×2500MM A36厚板生产压下规程设计 (35)5 轧制图表和年产量计算 (39)5.1轧制图表 (39)5.1.1 研究轧机工作图表的意义 (39)5.1.2 轧制图表的基本形式及其特征 (39)5.2年产量的计算 (40)5.2.1 轧机小时产量计算 (40)5.2.2轧钢机平均小时产量 (41)5.2.3 年产量的计算 (43)5.2.4 影响轧机产量的因素 (44)结论 (45)致谢 (47)参考文献 (49)1 绪论中厚板的需求主要集中在建筑、锅炉、机械、造船、石油、电力等行业,产品类别有汽车板、锅炉板、合金结构板、造船及采油平台钢板、油气输送管线用钢板等。
作为钢铁材料生产流程主要环节的材料加工工序,如何在新一代钢铁工艺流程中实现减量化,生产节约型钢铁材料,促进我国社会经济可持续发展。
一、减量化制工艺特点 钢铁材料能通过成分设计和热处理得到从低强度到高强度的极其宽广范围的性能,是其能被广泛应用的一个极为重要的原因。
尽管钢材有多种强化方式,但只有细晶强化可以同时提高材料强度和韧性。
到上世纪70年代,将控制轧制和控制冷却方法结合起来,形成了所谓的控制轧制和控制冷却技术,即TMCP。
控制轧制的主要目的是控制奥氏体的状态,利用奥氏体高温阶段的晶粒细化和低温阶段的变形累积,在奥氏体内积蓄能量,以便在随后的相变中造成奥氏体晶界和晶内大量的铁素体形核核心,促进铁素体晶粒的细化。
而控制冷却则是对硬化状态奥氏体的相变进行控制,细化相变产物铁素体的晶粒,或控制生成按一定相比例组成的复相组织,提高材料的性能。
充分利用钢铁材料的相变特点,对进一步挖掘钢铁材料的潜力、实现减量化制造具有重要意义。
二、减量化加工工艺的应用 减量化板材:新一代钢铁材料的开发,希望用尽量少的资源,即尽量不添加或少添加各类合金元素和微合金元素,来生产高性能钢材。
例如200MPa级普通低碳钢,通过工艺技术的改进和优化,提高其强度和韧性,达到400MPa级材料的综合性能,将可以节约大量钢材,是节约型的新一代钢铁材料。
根据低碳钢静态再结晶的研究结果,变形温度在850℃~900℃时,变形后保温时间在5秒以内,可以保证形变奥氏体处于未再结晶的硬化状态。
因此,从时间轴考虑,利用好变形后几秒钟内的未再结晶区,是细化碳锰钢和低碳钢晶粒的关键。
在利用现代冷却过程进行组织控制时,轧件变形后应当在短时间内立即进入冷却区,实施快速或超快速冷却和冷却路径控制。
通过冷却对硬化奥氏体的相变过程进行控制,实现细晶强化和相变强化的组合,得到需要的晶粒尺寸和相组成。
对于热连轧和棒线连轧,轧制阶段可以改变的因素相对较少,所以把轧后冷却的控制作为关注的重点,采用高密度、大流量的层流冷却装置和低温卷取等控制策略,应用于减量化带材和棒线材的开发。
目前在中厚钢板的生产中控轧控冷(TMCP)工艺已普遍应用,并在管线钢、高强度结构钢、海洋平台用钢、造船板等的生产中发扬了积极作用,大大提高了钢板的综合性能,节约了贵重的合金元素。
然而,TMCP处理的钢板性能离散度较大,而且一些钢种要求特别苛刻的临界轧制。
因此,关于生产厚规格、高性能钢板,尤其是要求性能均匀性比立高的锅炉压力容器钢板、桥梁钢板、高层建筑钢板、Z向钢板等,传统的离线热处理方式仍然是难以替代的。
因此一个定位于生产高性能品种钢为主的中厚板厂,建设一条现代化的中厚板热处理生产线,是在设计之初就必须考虑的咨询题。
建设热处理工序应统筹考虑的咨询题1对炼钢、轧钢工序设备的要求中厚板轧后热处理炉是生产高技术含量、高附加值产品不可缺少的要紧设备,因此应定位在生产“双高〞产品,要求钢质纯洁、有害元素和夹杂物含量低,板坯厚度要满足一定的压缩比,配备有控轧控冷设施等。
这就要求前面的炼钢和轧钢工序具备生产“双高〞产品的条件,如炼钢工序要配备有铁水预处理设施、大吨位的顶底复吹转炉或高功率电炉、LF/VD/RH等炉外精炼设施、直弧形大板坯连铸机等,轧钢工序要配备有高刚度强力轧机、ACC(DQ)、强力矫直机等。
2对轧钢厂的场地要求在建设中厚板厂时,要考虑精整的能力足够大,也确实是根基后面剪切、冷床等的能力要大于前面轧钢能力,以便于充分发扬轧机的潜能。
同样要是一个中厚板厂定位于生产高技术含量、高附加值产品时,就要考虑厂房后部工序要留有充分的火焰切割、探伤、热处理生产线的场地。
因为关于需要热处理的钢板来讲,一般40mm以上的厚规格钢板受剪切能力限制,需要火焰切割,而且热处理的钢种许多要求逐张探伤。
因此,在厂房设计时要留有足够的场地,否那么将严重制约生产能力的发扬。
探伤一般可安排在热处理之前,如此探伤不合可直截了当改判以节约热处理费用,但正火通过再结晶细化均匀组织,关于某些微小的探伤缺陷有改善作用,尤其是合金含量较高的钢种。
精轧机设备空过研究与应用【摘要】在试制管线钢时出现生产不稳定,性能强度偏低的情况,2010年批量生产X70\X80的厚规格时,精轧机存在压下率小,导致品种无法满足用户的需求。
为了解决此问题采用轧机空过生产,解决了产品性能不稳定的问题。
【关键词】轧机空过;管线钢;产品性能0 前言轧机空过生产目前在国内外都有成熟的工艺技术,主要应用于品种钢中的生产过程中。
济钢1700热连轧生产线自2006年10月份以来,开始试制管线钢,最初采用六架轧机生产,性能不稳定,开始研究管线钢的性能与精轧大压下与性能关系[1-3],准备采用轧机空过轧制管线钢。
直接影响热连轧厂的经济效益,结合这种情况,提出实现轧机空过功能。
2008年采用F2空过功能实现X70的批量生产约8万吨。
1 研究管线钢的工艺提出轧机空过思想正常六机架生产管线钢厚规格产品时,总是出现以下两个问题:(1)精轧机组穿带不稳定。
(2)产品性能不稳定,强度偏低。
轧制10mm以上厚度规格时,F6轧机压下率<10%,压下量不到1mm。
小变形量不能有效抑制晶粒的长大,所以强度偏低。
理论上压下率必须保证在10-15%之间才能压碎晶粒,实现晶粒细化目的。
2008年年初投用六架轧机生产生产,微观组织的带钢晶粒大小不均,晶粒大的在14~15μm之间,小的约3~5um,存在明显混晶现象。
经过试验证明:当温度T=800℃时,随着ε增加,σ单调增加,但其增加速率随ε增加而降低,曲线属加工硬化型。
当温度提高时,在1000℃、1100℃、1150℃较低的变形速率1s-1下发生动态回复和动态再结晶,在较高的温度1150℃时,在变形速率5s-1时也发生了回复和再结晶。
因此精轧温度一般都在再结晶温度以下,相变温度以上,在800℃左右相变温度以上进行终轧,并且给定大的压下量。
所以结合现场的工艺设备现状,加大管线钢的大压下率的方法只有空过轧机最适合生产现场。
2 轧机空过工艺研究与开发二级数学模型设计了机架空过功能,设计的原理是程序量既少又能满足生产的需要。