第7讲、中高碳钢棒线材控轧工艺特点

第七篇高速轧机主控台控制操作技术第一章主控台操作分工与操作技术素质要求主控台是控制全轧线生产的中心操作室，是全厂的中央信息处理站，在高速线材轧机的连轧控制中，主控台对轧制的正常顺利进行起着关键作用。

下面以某钢厂高速线材轧机的主控台为例进行介绍。

一、主控台所管辖的区域设备主控台所管辖的区域设备有：（1）粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组以及夹送辊、吐丝机。

（2）粗轧机组后的飞剪、预精轧机组前的事故卡断剪、精轧机组前的飞剪、事故卡断剪及轧制平台下的事故碎断剪。

（3）轧线上所有活套控制器。

（4）轧制平台下载运废料的振动运输机。

二、主控台的职能与控制对象主控台的职能与控制对象有：（1）设定、调用、修改轧制程序。

（2）控制上述所有轧制区设备的动作及运行。

（3）监控轧制区的轧制过程，实现轧制工艺参数和程序控制最优化。

（4）控制轧机各机组的轧辊冷却水开与闭。

（5）组织、协调轧制生产工艺，保证生产的正常进行。

（6）担负轧制生产线的日常生产信息传递，进行轧制区物料跟踪方面的操作。

（7）有关生产数据报表的记录与汇总。

（8）监视全生产线的机械、电气、能源介质供应系统的设备运行状况与故障显示。

三、主控台与生产调度室及各操作台（点）的分工和关系1、主控台与生产调度室的关系主控台主要负责生产线上轧制生产的组织与协调，即偏重于轧钢生产人员本身的内部指挥；生产调度室主要负责轧制生产的总体指挥与协调，它的任务有：与公司总调系统的对口联系，与水、电、风、气等外部能源介质供应单位的联系，对高速线材厂（车间）3个专业（轧钢、电气、机修）的指挥与协调，即偏重于轧钢外部的联系。

2、主控台与各操作台（点）的关系根据高速线材生产工艺流程特点，一般说来，轧制生产线上配置有 5个操作台：入炉操作台（负责原料区原料的入炉与计量）；加热出钢操作台（负责加热炉加热工艺操作和出钢操作）；主控台（负责轧制区的轧制生产工艺操作和轧钢生产协调）；冷却控制台（负责冷却工艺操作）；卸卷操作台（负责成品盘卷的称量，标牌打印，卸卷等操作）。

棒材轧制中控制轧制和控制冷却的应用姓名：迟璐全班级：学号：棒材轧制中控制轧制和控制冷却的应用迟璐全材料成型及控制工程12级[摘要]控制轧制(Contorlled Rollign)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,使热朔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(controlled Cooling)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。

控制轧制和控制冷却相结合能将热轧钢材的两种强化效果相加,进一步提高钢材的强韧性和获得合理的综合力学性能。

并介绍了棒材轧制过程中控制轧制和控制冷却工艺的特点，金属学理论。

分析了控制轧制和控制冷却工艺对热轧棒材的影响，并提出目前需要研究的问题。

[关键词]热轧棒材控制轧制控制冷却ABSTRACT:Controlled rolling is in the process of hot rolled through the metal heating system, reasonable control of the deformation and temperature, and to integrate the thermal plastic deformation and solid-state phase transformation to obtain fine grain structure, make the excellent comprehensive mechanical properties of steel rolling process. Is controlled cooling after controlled rolling steel cooling speed to achieve the purpose of improving the microstructure and mechanical properties of steel. Controlled rolling and controlled cooling could add those two kinds of reinforcement effect of hot rolling steel, further improve the tenacity of steel and have a reasonable comprehensive,mechanical,properties.Anintroductionwasmadetothefeaturesandmetallo graphicaltheoryofrollingcontrolandcoolingcontrolprocessesduringbarrolling.Theeffects oftherollingcontrolandcoolingcontrolprocessesonthehotrolledbarswereanalyzed.Proble mstoberesearchedatpresentwerealsoputforward.KEY WORDS: hotrolledbars rollingcontrol coolingcontrol1.引言控制轧制和控制冷却技术是近十多年来国内外新发展起来的轧钢生产新技术，受到国际冶金界的重视。

棒材生产中的控制轧制技术摘要：控制轧制和控制冷却技术在棒材生产中具有重要作用，合理制定控轧控冷工艺就能改善棒材的组织和性能。

本文着重叙述了线材生产中控制冷却技术的机理、特点，目的、技术关键。

关键词：线材生产；控制轧制1 引言过去几十年来，作为热轧钢材性能的强化手段，或是添加合金元素，或是轧后再进行热处理。

这些措施既增加了成本，又延长了生产周期，对于产品使用性能，多数情况下是在提高强度的同时降低了韧性，对焊接性能也造成影响。

但控制轧制和控制冷却则不同，它是通过控制热轧过程中的变形及轧后钢材的冷却速度，达到充分细化晶粒和改善钢材组织状态，从而提高钢材的综合性能。

它是通过优化工艺控制来大幅度提高钢材的综合性能，具有节约合金、简化工序、节能降耗等优点，由于它具有形变强化和相变强化的综合作用，所以既能提高钢材的强度，又能改善钢材的韧性和塑性。

2 控制冷却2.1控制冷却的概念控制冷却是利用相变强化以提高钢材的强度。

通过控制冷却能够在不降低韧性的前提下进一步提高钢的强度。

控制冷却是通过控制热轧钢材轧后冷却条件来控制奥氏体组织状态、相变条件、碳化物析出行为、相变后钢的组织和性能。

2.1控制冷却的阶段和特点热轧后控制冷却包括三个不同冷却阶段，一般称一次冷却、二次冷却及三次冷却(空冷)。

三个冷却阶段的目的和要求是不相同的。

一次冷却是指从终轧温度开始到奥氏体向铁素体开始转变温度Ar3或二次碳化物开始析出温度Arc。

范围内的冷却，控制其开始快冷温度、冷却速度和快冷终止温度。

一次冷却的目的是控制热变形后的奥氏体状态，阻止奥氏体晶粒长大或碳化物析出，固定由于变形而引起的位错，加大过冷度，降低相变温度，为相变做组织上的准备。

相变前的组织状态直接影响相变机制和相变产物的形态和性能。

一次冷却的开始快冷温度越接近终轧温度，细化奥氏体和增大有效晶界面积的效果越明显。

二次冷却是指热轧钢材经过一次冷却后，立即进人由奥氏体向铁素体或碳化物析出的相变阶段，在相变过程中控制相变冷却开始温度、冷却速度(快冷、慢冷、等温相变等)和停止控冷温度。

线材控温轧制在车间长度受限条件下的解决方案摘要：根据线材轧制特点，结合实现控温轧制所需的条件，详细介绍了几个现场在车间长度受限的条件下利用环形导槽解决控温轧制中水冷后轧件均温的方案。

关键词：线材轧制；控冷；均温；长度受限1、线材控温轧制概述线材是热轧工艺中断面最小的产品，为了提高产量，线材生产线在最初的技术发展中以提高速度为第一要素，随着线材轧机设备和自动化控制技术的提高，线材的生产速度不断提升，最小规格线材的稳定轧制速度早已超过每秒百米。

线材的产量可以满足生产者的要求，市场对于产品质量的改善要求日益迫切，因为高速轧制的变形热使得线材在生产过程中升温，线材显微组织得不到控制，性能不尽如人意，因此出现的控温轧制技术使线材产品的性能也可以按照生产者的意愿进行控制。

控温轧制有以下优点：减少脱碳、控制氧化铁皮、细化晶粒组织、改善钢的冷变形性能、控制抗拉强度及显微组织、免除或简化后续热处理工序。

控温轧制有如下两种变形制度[1]：1）奥氏体再结晶型和未再结晶型两阶段的控温轧制工艺。

2）奥氏体再结晶型、未再结晶型和奥氏体与铁素体双相区轧制的三阶段控温轧制工艺。

2、线材控温轧制工艺对车间长度的要求若采用二段变形制度，在生产中可在粗、中、预精轧阶段采用再结晶型轧制，在精轧机前设置控冷段，控制精轧入口温度使精轧在950℃~Ar3温度区间轧制。

如采用三段变形制度，在生产中可在粗、中、预精轧阶段采用再结晶型轧制，在精轧机组前设置控冷段，保证精轧温度控制在未再结晶区轧制，在减定径机组前设置控冷段，使最终轧制温度控制在奥氏体与铁素体双相区，施以足够的压下量，可实现三阶段轧制。

为实现控温轧制，必须在轧制线上相应位置设置水冷箱，以保证进入各段机组轧制的温度要求，如某厂单线水冷箱数量多达九个，同时为保证进入后续轧制的轧件表面和芯部温差不大于50℃[2]，还需要在冷却段留出足够的距离使轧件均温，这就要求车间相当长才能实现上述工艺，使得总图条件受限的新建生产线或某些老生产线改造的高线车间实现控温轧制相当困难。

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0.1%的钢在控制轧制中使用最多的微合金元素有银,钛，钒9、钢通常是指含碳量在0.28-2。

控轧控冷技术季日楠[摘要]对控制轧制与控制冷却的概念，控制原理，控制轧制与控制冷却在棒线材生产中的应用，意义及发展现状进行了介绍，并对现代棒线材生产中控制轧制与控制冷却所存在的问题进行简单的介绍。

[关键词]控制轧制冷却Abstract：The concept of controlled rolling and controlled cooling, control principle, control rolling and control cooling on Rod wire production, the application of the significance and development situation are introduced, and the modern bar in the production of wire by controlled rolling and controlled cooling problems were introduced simply.Key Words：Control rolling Cooling1 引言自21世纪80年代以来,高速线材的轧制速度已经突破100m/s,由于轧制速度的提高导致轧件的温升增加,使终轧温度高于1000℃,线材成品表面的氧化铁皮增多、晶粒粗大、钢材的显微组织和机械性能极不均[1]。

控轧控冷就显得至关重要,它是通过工艺手段充分挖掘钢材潜力,大幅提高钢材的综合性能,它具有节约合金、简化工序、节约能源消耗等优点,由于它具有形变化和相变强化的综合作用所以,它既能提高钢材的强度,又能改善钢材的韧性和塑性。

因此，合适的控轧控冷工艺调节参数是轧制生产线水平高低的重要标志之一。

2控制冷却的特点控制冷却的实质是晶粒细化和相变强化,即在控制轧制之后,对奥氏体分解相变温度区进行某种程度的快速冷却,使相变组织细晶化,甚至相变成新的组织,然后再空冷的工艺。

高速线材生产中的控轧控冷技术白向生(材料成型及控制工程)[摘要]随着我国新型工业化的发展，钢铁材料产业也将走向可持续发展，技术创新和信息化的方向，线材生产作为钢铁轧制生产的一项重要内容，研究和设计高速线材生产中的控轧控冷技术有着非常重要的意义，本文通过阐述高速线材控轧控冷工艺设备和工艺流程，高速线材生产控轧控冷过程中的加热温度、精轧前水冷、精轧机内水冷、精轧机组后水冷、风冷线温控等参数的确定依据。

为高速线材控轧控冷设备与工艺的进一步改进提供理论支持。

[关键词]:高速线材；控制轧制；控制冷却；工艺参数Abstract：With the development of new industrialization in our country, steel material industry will also be towards sustainable development, the direction of the technology innovation and information technology, wire rod production as an important content of steel rolling production, research and design of high speed wire rod production controlled rolling technology has very important significance of controlled cooling, this paper expounds on high-speed wire controlled rolling process equipment and technological process of controlled cooling, high speed wire rod production of controlled rolling control in the process of heating temperature, cold water before finishing, finishing mill, water cooling and water cooling, air cooling after finishing mill group in wire temperature control parameters, such as to determine the basis. For the high speed wire rod controlled rolling equipment and process of controlled cooling provide theoretical support for further improvement.key words:high speed wire rod; Control rolling; Controlled cooling; The process parameters.1.引言控制轧制和控制冷却（简称控轧控冷，英文缩写TMCP）技术是随着钢铁材料性能的提高和新钢种开发的需要而产生的，并随之得到了持续的发展与应用，其可在不降低韧性的前提下获得更高的强度和更优良的韧性。

高速线材的控轧控冷摘要：控制轧制与控制冷却相结合能将热轧钢材的两种强化效果相加，进一步提高钢材的强韧性和获得合理的综合性能。

随着控制轧制与控制冷却机理研究的不断深入，除了在中厚板、热连轧带钢生产中采用控制轧制与控制冷却工艺之外，在棒线材生产中也取得了比较成熟定型的控制冷却工艺，控制轧制和控制冷却是热轧生产中的新技术和新工艺，是金属塑形加工专业的理论与实践不可缺少的一个重要组成部分，是金属压力加工专业的前沿技术。

关键词：控制轧制；控制冷却；奥氏体；珠光体；晶粒细化；斯太尔摩冷却法；温度；冷却一、前言随着钢铁冶金技术的不断提高，控制轧制与控制冷却作为一项基本技术在高速线材生产过程中起到了决定性的作用，本文论述了控扎控冷的基本原理和方法。

二、控制轧制的概念（一）什么叫控制轧制控制轧制是指在比常规轧制温度稍低的条件下，采用强化压下和控制冷却等工艺措施来提高热轧钢材的强度、韧性等综合性能的一种轧制方法。

控制轧制钢德性能可以达到或者超过现有热处理钢材的性能。

（二）控制轧制的优点控制轧制具有常规轧制方法所不具有的突出优点。

归结起来大致有如下几点：1.许多试验资料表明，用控制轧制方法生产的钢材，其强度和韧性等综合机械性能有很大的提高。

例如控制轧制可使铁素体晶粒细化，从而使钢材的强度得到提高，韧性得到改善。

2.简化生产工艺过程。

控制轧制可以取代常化等温处理。

3.由于钢材的强韧性等综合性能得以提到，自然地导致钢材使用范围的扩大和产品使用寿命的增长。

从生产过程的整体来看，由于生产工艺过程的简化，产品质量的提高，在适宜的生产条件下，会使钢材的成本降低。

4.用控制轧制钢材制造的设备重量轻，有利于设备轻型化。

（三）控制轧制的种类控制轧制是以细化晶粒为主，用以提高钢的强度和韧性的方法。

控制轧制后奥氏体再结晶的过程，对获得细小晶粒组织起决定性的作用。

根据奥氏体发生塑性变形的条件（再结晶过程、非再结晶过程、γ→α转变的两相区变形），控制轧制可分为三种类型。

控轧控冷技术在盘卷生产中的应用近年来控轧控冷技术无论理论研究还是生产实践都有很大的发展，已经成为一种成熟的工艺，广泛应用于板带材生产，目前已经推广到线棒材生产中，大盘卷是线材产品中的特殊规格，随着国内大盘卷生产规模的扩大，新产品的不断开发。

这项技术也越来越多地被应用于大盘卷生产中。

控轧控冷的工艺原理是，通过控制加热温度、在轧制温度、变形制度及冷却条件等工艺参数，来改善钢材内部组织的形态，提高产品的性能 ( 强度和韧性) 。

以下我们将分开谈控轧和控冷在大盘卷生产中的应用。

一、控制轧制由于在大盘卷生产中轧制工艺参数中的变形制度难以调整，( 由孔型设计而定) ，所以只能采取控制各轧制阶段的轧制温度来使变形条件在一定程度上满足控轧的要求，即控温轧制。

1.控制加热温度根据钢在加热过程中组织的变化规律，碳钢最合适的加热温度范围是在单项奥氏体区域内，其中亚共析钢的加热温度范围在铁炭相图中Ac3 以上 30~50 ℃与固相线以下 100~150℃之间。

合金钢的加热温度范围受合金元素的影响，有的提高了钢的熔点，有的扩大了奥体区。

钢的加热组织。

钢的加热温度的确定除了考虑化学成分和组织状态外还应考虑以下几点：(1) 终轧温度对加热温度的影响，亚共析钢的终轧温度不能低于 Ac3 否则轧制过程中析出的铁素体形成带状，降低成品性能。

过共析钢的终轧温度不能高于线，否则轧后会析出二次渗碳体，形成网状组织降低办学性能。

(2) 断面尺寸的大小，道次多少的影响，断面尺寸大，道次多的加热温度相应提高，反之则降低。

(3) 氧化脱磷的影响等。

2 ．控温轧制，现代线材生产中控温轧制一般有两种类型。

(1)奥氏体再结晶型和未再结晶两阶段工艺，即选择低的加热温度，以避免原始奥氏体晶粒过分长大，使粗轧开轧温度仍在再结晶温度范围内，利用变形奥氏体再结晶细化奥氏体晶粒，中轧机组温度在950℃以下( 处于奥氏体未再结晶区) ，且总变形率在60％~70％，在接近奥氏体向铁素体转变的温度终轧。

一、棒线材生产现状1.2007年全国钢铁总产量达到4.9亿吨，其中棒线材的产量在总产量中比例接近40%，生产线近400条，钢铁生产明显过热；2.支撑棒线材生产的三大需求点：公路建设、住宅建设和城镇化建设随着今年下半年以来全球金融动荡，国家银根紧缩以上三个的领域投资速度明显下降，需求减弱，市场疲软；3.国际上游原料价格不断上涨，成本压力不断加大。

在这种情况下作为棒线材生产厂家，要生存下来必须开发新的产品品种，贴近市场客户需求，在生产中严格执行工艺要求提高产品质量，努力增加本厂产品的市场竞争力！棒线材的种类和用途棒材——一种简单断面型材，一般以条状交货，断面形状有圆形、方形和六角形，以及建筑用螺纹钢筋（周期断面）等；线材——是热轧产品中断面面积最小，长度最长而且以盘卷状态交货的产品，断面形状有圆形、方形、六角形和异型。

国外一般将棒材的直径定义为9~300毫米，线材的直径定义为5~40毫米，呈盘卷状态交货的产品最大直径规格为40 毫米（现在已突破60mm）。

国内一般定义为棒材直径为10~50毫米，线材一般为5~10 毫米。

棒线材的用途十分广泛，除了建筑用的螺纹钢筋和线材等被直接用作成品外，一般都要经过深加工才能制成产品。

表 1.1为棒、线的分类及其用途。

表1.1 棒、线材的产品分类和用途钢种用途一般机械零件、标准件钢筋混凝土建筑汽车零件、机械零件、标准件重要得汽车零件、机械零件、标准件汽车、机械用弹簧机械零件和标准件切削刀具、钻头、模具、手工工具轴承各种不锈钢制品冷拔各种丝材、钉子、金属网丝汽车轮胎用帘线焊条表1.2 市场对部分棒、线材产品的质量要求和生产对策冷加工材:硬线、轮胎用线材本厂产品种类及部分质量要求1.螺纹钢：（1）端部剪切正直，可以满足客户采用套筒机械联接得要求；（2）钢筋表面不准有裂纹、结疤和折叠；3（3）国内要求螺纹钢表面不准存在回火马氏体。

2.碳结钢：（1）表面不得有裂纹、折叠、结疤和夹杂；（2）表面允许有局部发纹、拉裂、凹坑、麻点和刮痕，但不得超出允许得偏差；（3）表面缺陷允许清除，但是清除处应圆滑无棱角，不允许横向清除，清除宽度不得小于清除深度得 5倍，清除深度不得超过该尺寸圆钢的允许负偏差；（4）不得有分层和缩孔残余，不得有高度大于5毫米的毛刺，用压力剪切的条钢端部允许有局部变形。

控制轧制基础一、控制轧制的概念控制轧制是指在比常规轧制温度稍低的条件下，采用强化压下和控制冷却等工艺措施来提高热轧钢材的强度、韧性等综合性能的一种轧制方法。

控制轧制钢的性能可以达到或者超过现有热处理钢材的性能。

二、控制轧制的优点控制轧制具有常规轧制方法所不具备的突出优点。

归结起来大致有如下几点：（1）许多试验资料表明，用控制轧制方法生产的钢材，其强度和韧性等综合机械性能有很大的提高。

例如控制轧制可使铁素体晶粒细化，从而使钢材的强度得到提高，韧性得到改善。

（2）简化生产工艺过程。

控制轧制可以取代常化等温处理。

（3）由于钢材的强韧性等综合性能得以提高，自然地导致钢材使用范围的扩大和产品使用寿命的增长。

从生产过程的整体来看，由于生产工艺过程的简化，产品质量的提高，在适宜的生产条件下，会使钢材的成本降低。

（4）用控制轧制钢材制造的设备重量轻，有利于设备轻型化。

三、控制轧制的种类控制轧制是以细化晶粒为主，用以提高钢的强度和韧性的方法。

控制轧制后奥氏体再结晶的过程，对获得细小晶粒组织起决定性作用。

根据奥氏体发生塑性变形的条件（再结晶过程、非再结晶过程或γ－α转变的两相区变形），控制轧制可分为三种类型。

（一）再结晶型的控制轧制它是将钢加热到奥氏体化温度，然后进行塑性变形，在每道次的变形过程中或者在两道次之间发生动态或静态再结晶，并完成其再结晶过程。

经过反复轧制和再结晶，使奥氏体晶粒细化，这为相变后生成细小的铁素体晶粒提供了先决条件。

为了防止再结晶后奥氏体晶粒长大，要严格控制接近于终轧几道的压下量、轧制温度和轧制的间隙时间。

终轧道次要在接近相变点的温度下进行。

为防止相变前的奥氏体晶粒和相变后的铁素体晶粒长大，特别需要控制轧后冷却速度。

这种控制轧制适用于低碳优质钢和普通碳素钢及低合金高强度钢。

（二）未再结晶型控制轧制它是钢加热到奥氏体化温度后，在奥氏体再结晶温度以下发生塑性变形，奥氏体变形后不发生再结晶（即不发生动态或静态再结晶）。