毕业设计（论文）热轧板带钢的控制轧制
河北科技大学毕业论文河北科技大学毕 业 论 文论文题目： 热轧板带钢的控制轧制学 院 材料学院 专业年级 2011冶金工程技术 学生姓名 指导教师 职称 日 期 2013年11月20日 目 录一、前言1二、控制轧制的特点2三、国内典型中厚板轧机控轧控冷工艺6四、热连轧带钢的控制轧制和控制冷却8五、宽带钢轧机板形控制技术10六、结论14参考文献14热轧板带钢的控制轧制摘 要：控制轧制和控制冷却技术在轧钢生产中加以应用，明显地改善和提高了钢材的强韧性和使用性能，为节约能耗，简化生产工艺，开发钢材新品种创造了有利条件。通过对典型的热轧带钢，中厚板及宽带刚钢控制轧制和控制冷却新工艺的开发与基本理论的研究，进一步揭示了热变形过程中变形和冷却工艺参数与钢材的组织变化、相变规律以及钢材性能之间的内在关系，充实和形成了钢材热变形条件下的物理冶金工程理论，为制定合理的热轧生产工艺提供了依据。关键词：热轧带钢；中厚板；宽带钢；控扎；控冷一、前言（一）控制轧制的概念近年来控制轧制作为热轧新技术越来越被人所重视。控制轧制技术一般多用在结构钢上：高强度、高韧性和良好的焊接性能。可称为对结构钢要求的三要素。为了使结构钢获得这些良好的性能，最好的方法是使钢的晶粒细化。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奥氏体再结晶控制轧制、奥氏体未再结晶区控制轧制和两相区控制轧制三个阶段：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晶粒经过在再结晶区域内的反复变形和再结晶而逐步的到细化的阶段；2、低温奥氏体变形阶段，当轧制变形进入未再结晶区域时，变形后的晶粒不再发生再结晶，而呈现加工硬化状态，这种加工硬化了的奥氏体具有促进铁素体相变形核作用使相变后的晶粒细小；3、（+）两相区变形阶段，当轧制温度继续降低到Ar3温度以下时不但晶粒，部分相变后的晶粒也要被轧制变形从而在晶粒内形成亚晶，促使晶粒的进一步细化。（二）控轧控冷的特点控制轧制的优点如下：a) 可以在提高钢材强度的同时提高刚才的韧性。b) 可以充分发挥铌、钒、钛等微量元素的作用。控制轧制的缺点是要求较低的轧制变形温度和一定的道次压下率，因此增大了轧机负荷。此外由于要求较低的终轧温度，大规格的产品需要在轧制道次之间待温，降低生产率。控制轧制的优缺点：a) 节约能耗、降低生产成本。b) 可以降低奥氏体相变温度，细化室温组织。c) 可以降低钢的含碳量。d) 道次间控制冷却可以减少待温时间，提高轧机的小时产量。控轧和控冷的工艺参数控制与普通轧制工艺相比具有：1）控制钢坯的加热温度。根据钢材性能的要求来确定钢坯的加热温度，对于要求强度高而韧性可以稍差的微合金钢加热温度可以高于1200对以韧性为主要指标的钢材则必须控制其加热温度在1150以下。2）控制最后几个轧制道次的轧制温度。一般要求终轧道次的轧制温度接近Ar3温度，有时也将终轧温度控制在两相区内。3）要求在奥氏体未再结晶区域内给予足够的变形量。4）要求控制轧制后的刚才冷却速度、开始快冷温度、快冷终了温度或卷取温度，以便获得必要的显微组织。表1 提高控轧、控冷钢材强韧性的因素因素控 制 途 径 及 其 行 为晶粒细化发生奥氏体的动态再结晶和静态再结晶；在未再结晶区轧制变形，使晶内产生变形带，促使相变细化控制轧制后相变时的冷却速度，防止晶粒张大析出强化铌、钒、钛元素碳氮化物应变诱导析出加工硬化在（+）两相区轧制变形时变形铁素体的恢复和再结晶相变强化针状铁、素体贝氏体的单向强化二相分离型相变控制轧制技术已在生产中取得成效，应用范围不断扩大。除含微量铌、钒、钛的钢外，含锰钢和硅锰钢的控制轧制也取得成效。把控制轧制的原理应用于各种钢材（如不锈钢、轴承钢等）生产中，改进轧制工艺制度，以提高钢材的综合性能，就形成了“广义的”控制轧制的概念。中国蕴藏着丰富的含铌、钒、钛矿物，为应用、发展控制轧制技术提供了良好的资源条件。二、控制轧制的特点：控轧即控制轧制，也就是在调整钢的化学成分的基础上，通过控制加热温度，轧制温度，变形制度等工艺参数，控制奥氏体组织的变化规律和相变产物的组织形态，达到细化组织，提高强度和韧性的目的。 控轧式正火就是控制轧制，控制轧制温度，压下量，冷却速度，以及终轧温度等措施，使钢板的性能达到良好的强韧性配比。为了获得中厚板高强度、高韧性的综合性能，可以采用不同的控制轧制工艺来达到。一般是在奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区进行轧制。为了进一步提高钢的强度和降低钢的脆性转变温度，可在奥氏体和铁素体（+）两相区进行一定程度的轧制。在板带热轧过程中即可以采用单一类型的控制轧制，也可以采用两种或三种类型相配合的的控制轧制工艺。采用什么类型的控制轧制工艺取决于钢的化学成分、对成品钢板组织性能的要求、轧机的设备条件和工艺水平以及对轧机产量的要求等。轧机后面是否具备钢板控制冷却设备以及冷却能力的大小也都直接影响控制轧制工艺的选择。1.再结晶型控制轧制的特点再结晶型控制轧制是在变形奥氏体再结晶图中的完全再结晶区域内进行轧制。变形温度比较高，一般在1000以上，道次变形量要根据不同温度下的再结晶临界变形量来确定，道次变形量必须大于奥氏体再结晶的临界变形量。普碳钢的临界变形量比较小，对变形温度的依赖也小。合金钢的再结晶临界变形量确很大，并对变形温度依赖也较大。原始奥氏体晶粒的大小对再结晶的临界变形量也有影响，当轧制温度一定时再结晶临界变形量随原始奥氏体晶粒的粗大而提高。在奥氏体再结晶区随道次压下量的加大，再结晶后的晶粒细化。当道次压下率达到50%以上时，细化的趋势减小，晶粒尺寸达到一个极限植。在完全再结晶轧制时，轧后停留时间长，则晶粒张大，形成粗大的奥氏体晶粒。在高温下给以大的变形量有可能发生完全动态再结晶，条件是在变形速度底的情况下。在板带生产中这种条件得不到满足，仅在轧制过程在中发生不完全动态再结晶，从而钢板的组织不均软化度不同。再结晶型控制轧制主要利用静态再结晶过程细化晶粒。刚才的奥氏体再结晶区经多道次轧制变形和多次再结晶达到细化奥氏体晶粒的目的。2.未再结晶控制轧制的特点未再结晶型控制轧制的特点是在轧制中不发生奥氏体再结晶过程，因此称此区间为再结晶区。根据钢的化学成分不同这一区域的温度范围在950Ar3变化。变形使奥氏体晶粒被拉长、压扁，并在晶粒中形成变形带。变形奥氏体的晶界是奥氏体向铁素体转变的有利形核部位。奥氏体被拉长，将阻碍铁素体晶粒张大。随着变形量的增大，变形带的数量增多，分布更均匀。变形带也提供变形时的形核地点，因而相变后的铁素体晶粒更加细小均匀。在被拉长的奥氏体晶粒边界及变形带处优先析出的碳化物质点也阻止晶粒张大随着未再结晶区累积变形量增加促使Ar3温度提高，导致相变后组织中多边形铁素体数量增加，珠光体数量相应的减少。钢中由于变形和不发生再结晶而引起的大量位错等缺陷，大部分一直保留至相变后铁素体中，提高了强度。在完全再结晶区下限温度和未再结晶区的上限温度之间的范围为部分再结晶区。在部分再结晶区轧制时得到的奥氏体晶粒不均匀，因此应当防止在部分再结晶区轧制。特别是在一定变形量条件下，由于应该诱发晶界迁移，在奥氏体中产生少量特大晶粒，引起组织中出现严重的混晶现象，导致性能下降。因此在制定轧制工艺时，在这一温度范围内进行待温或快冷，而不进行变形。如果某些轧机无法避免在部分再结晶区轧制，应当防止特大晶粒产生，并且尽可能在接近完全再结晶区的温度区间进行轧制，以减少晶粒不均匀现象。3.奥氏体和铁素体两相区控制轧制特点两相区轧制一般是指在结晶区及未再结晶轧制后部分奥氏体已发生相变的情况下在及两相区进行轧制。在此区变形的特点是，由于变形而继续伸长并在晶内形成变形带，部分相变后形成的铁素体晶粒内部形成大量位错，并在高温条件下形成亚晶，因此强度有所提高，脆性转变温度则降低。在（+）两相区轧制，可得到比较复杂的的组织状态，例如，由变形奥氏体转变的细小、等轴、不具有亚晶的铁素体和珠光体、被拉长的晶内不形成亚晶的铁素体、晶内具有亚晶的铁素体和再结晶后的等轴铁素体。不同类型的铁素体是由不同的变形量造成的。 （+）两相区轧制后，由于形成较强的织构，在冲击式样的断口上，平行于轧制面上出现层状撕裂口。产生层状撕裂的原因一般认为是沿钢板厚度容易变形的100取向带和难以变形的111取向带的异性引起的。4.控制轧制过程中钢的变形抗力钢的变形抗力是指钢阻止使其发生塑性变形的能力，其数值等于使其发生塑性变形时所必须施加的外力。因此变形抗力与变形过程中钢的力学性质密切相关。此外钢的变形抗力也是制定合理的压力加工工艺的前提，对指导实际生产有重要的意义。在控制轧制中钢的变形抗力不仅与变形温度、变形程度、应变速度以及钢的化学成分有关，而且与控制轧制过程中的组织变化有关。变形抗力变形条件化学成分显微组织图1 影响变形抗力的因素三、国内典型中厚板轧机控轧控冷工艺 1.二辊四辊中厚板轧机的控制轧制和控制冷却工艺2800二辊-四辊中厚板轧机一般采用板坯为原料。一种是连铸板坯，另一种是钢锭经初轧机轧成的板坯。板坯加热温度偏低，一般加热温度在11501200左右。控制轧制工艺采用奥氏体再结晶型和未再结晶型二阶段轧制。在粗轧机上采用再结晶型控制轧制。由于此时轧制温度高，可采用教大的道次变形量。粗轧的终轧温度在1000以上。轧后，送至精轧机。在送入精轧机前，采用空冷或水冷快速降温到930950左右，在精轧机上进行奥氏体未再结晶区控制轧制，终轧温度为800左右。在这一温度范围内的积累变形量一般达50%以上，根据钢种和钢板规格的不同，略有差异。为了保持两架轧机的生产平衡，在精轧机上的前面一些道次仍为再结晶控制轧制甚至在部分再结晶的上限温度轧制，然后快冷到未再结晶区进行未再结晶型的控制轧制。如果不具备中间快冷装置，则采用空冷。为了不降低轧机的生产能力，在精轧机上可以采用多块钢板交叉轧制，既解决了钢板待温又不降低轧机产量。轧制之后立即进入水冷区进行控制冷却。按不同钢种和板厚，确定控制冷却工艺制度。根据当前钢板热矫直机的热矫温度要求，一般钢板控制冷却到650700左右。如果矫直机能力许可，终冷温度低至500左右较为合适。然后空冷至室温。对于个别钢种需要采用三阶段控制轧制，则将终轧温度降至760780轧制一定道次，达到一定累积变形量。2.三辊-四辊双机架中厚板轧机采用的控制轧制和控制冷却工艺2300三辊-四辊双机架轧机的许用轧制压抑一般在20000kN左右。钢板的原料采用钢锭和连铸钢坯。根据这些特点采用如下工艺。钢锭或连铸坯的加热温度为11501180。，保温足够时间。在三辊轧机上采用纵轧角、轧横、轧交替轧制，以减少钢板性能的纵横向差别。总变形量控制轧制在77%左右，采用的是再结晶型控轧。然后快速送到四辊精轧机轧制。四辊轧机轧制的第一阶段要求温度在1000以上，总变形量控制在47%左右，道次变形量应大于15%20%。然后快冷到950进行精轧机上的第二阶段轧制，总变形量要大
