中厚板差温轧制厚度均匀性研究

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1、实用第一章绪论1.1引言在钢铁产品当中，钢板是钢材的重要品种，在发达国家，钢板产量占钢材生产总量的50%以上。中厚板(厚度大于4.0mm)广泛用于建筑工程、机械制造、容器制造、造船、桥梁、锅炉制造等，是极其重要的钢材品种之一。作为板材高端产品的重要组成部分，厚板及特厚板广泛应用于军用和民用两个方面，是国民经济发展的重要原材料。但因厚板、特厚板轧制生产过程一方面受连铸坯料尺寸、形变均匀性、压缩比等条件限制，另一方面受国内轧线轧制条件如轧机刚度、轧机功率、开口度、轧制工艺方法以及矫正等后续精整设备条件

2、限制，生产技术难度很大，生产能力受到限制，很多品种及规格仍需依赖进口。“十二五”期间，国家将海洋、交通运输、能源和重大装备等领域作为战略发展重点，为中厚板行业发展提供机遇的同时，也对板材的性能提出了更高的要求[1-3]。由于中厚板的生产大都是以连铸坯为原料的，而连铸坯生产过程中，钢水凝固从外侧向中心进行，溶质元素容易向中心富集，进而产生板坯的中心偏析和中心夹杂物等，钢板中的绝大多数内部缺陷主要集中该区域。比较典型的心部缺陷有：中心偏析、中心夹杂物和心部裂纹等。中心缺陷是中厚板生产过程中的常见质量问

3、题，经常导致产品质量不稳定、力学性能不达标、断口不合格等问题。文档实用如何改善中厚板轧制过程中的中心缺陷，从而提高钢板的力学性能是中厚板生产一个重要课题。在连铸坯质量一定的条件下，轧钢工序改善中心缺陷的一般思路是希望通过增大钢板变形的压缩比，尽可能使变形渗透到心部，来压合钢板中的一些缺中心陷，最终改善中厚板产品的性能。但中厚板轧制过程中，厚度方向上的变形是不均匀的，心部的压缩比很小。那么如何通过改善工艺条件，尽可能地增大中心的有效变形，达到减少中心缺陷的目的，是本文拟研究的重点。厚板轧制过程是典型

4、的非均匀变形过程，受外端的影响很大，通常高向压缩不能深入到板坯内部，板坯心部不发生塑性变形或变形很小，而表层变形较大，沿断面高向呈双鼓形。为了使厚板的组织和综合力学性能满足相关标准要求，在轧制工艺上要确保钢板心部能够具有充分的变形量，使板坯内部缺陷得以压合，心部得到细小晶粒。厚板传统轧制工艺通常采用增加钢板压下率的方法[4]，但是受制于铸锭生产能力以及轧机开口度的限制，压下率有时达不到生产工艺所需，也就无法获得心部组织性能良好的厚钢板。异步轧制工艺[5-7]，上下工作辊速度不一致，会在钢板表面和工

5、作辊之间形成一个“搓轧区”。在单道次压下量一定的情况下，异步轧制除了在变形区产生压缩变形之外，还会在变形区产生剪切应力，从而会增加钢板的总变形量，使钢板得到更细小的晶粒。由于剪切力可以使变形向钢板厚度中心区域渗透，因此这种轧制工艺可以提高钢板中心区域的变形，达到细化心部晶粒的目的。异步轧制工艺带来的一个突出问题是轧件翘曲问题[8,9]，为解决异步轧制过程中的轧件翘曲问题，2001荷兰Corus研究中心对异步轧制在厚铝板中的应用进行研究，提出了蛇形轧制方法[10-12]，即在原有异步轧制的基础上增加

6、了上工作辊偏移，以改善厚板异步轧制之后出现的翘曲问题。蛇形轧制工艺在提高厚规格板材心部变形量、控制翘曲等方面具有良好的效果，但是由于该工艺需要具有异步轧制功能和工作辊偏移功能的特殊轧机，所以在现有的中厚板生产线上进行推广和应用比较困难。文档实用差温轧制工艺是指在轧制过程中边快冷，边轧制，冷却来不及深入到板坯内部，在板坯厚度方向上形成上下表层低温，中心层仍维持高温的温度分布状态。这样在轧制时，上下表面温度低于心部，变形抗力大，不易变形，而心部温度高，容易变形。这就会促使变形深入到板坯心部，有利于消除

7、心部缺陷，提高心部质量，同时减少或消除由于变形无法深入引起的双鼓形缺陷，甚至边部折叠，提高成材率。在机械加工制造领域，日本制钢所的馆野万吉和鹿野昭于1962年创立了一种大锻件锻造方法，即JTS锻造法（中心压实锻造法）[13]，其实质是：钢锭（坯）加热到始锻温度后不直接加压锻造，而是用鼓风或喷水雾的方法使其表面快速强制冷却，使钢锭（坯）内外产生250℃～350℃的温差，利用内外层间变形阻力的显著差别，用较窄的砧子施以强力压制，从而达到压实心部孔穴、疏松等缺陷的目的。JTS锻造法被业界公认为是压实中心

8、缺陷的一种行之有效的锻造方法，虽然锻造过程和轧制过程金属变形流动规律有所差别，但仍在一定程度上可以证明厚板差温轧制工艺的可行性。关于差温轧制工艺的研究，目前国内外都刚刚起步，相关报道也很少。日本JFE在Super-OLAC[14]的基础上，于2009年进一步开发出厚板生产线Super-CR（Super-ControlledRolling）技术[15,16]，如图1所示。在轧机粗轧机架附属设置超快速冷却装文档实用图1日本JFE超级控轧工艺(Super-CR)布置方式置，可以在任何需要