高线四棒车间轧钢工(质量)讲座授课课件-03.ppt

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1、控制轧制与控制冷却讲座(3)首钢高级技工学校冶金工程教研室第三讲控制轧制与控制冷却§3-1控制轧制§3-2控制冷却和余热处理§3-1控制轧制一、概述二、控制轧制的类型三、控制轧制在小型材生产中的应用一、概述控制轧制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。为了提高低碳钢、低合金钢和微合金化钢的强度和韧性（综合性能），特别是低温性能，经过控制轧制细化奥氏体晶粒或增多奥氏体晶粒内部的变形带，即增加有效晶界面积，为相变时铁素体形核提供更多、更分散的形核位置，得到细小

2、分散的铁素体和珠光体或贝氏体组织。屈服强度与晶粒大小的关系：σS=σ0＋k1·D-1/23-1韧性断裂强度与晶粒大小的关系：2GrσC=———·D-1/23-2k铁素体晶粒大小与脆性转变温度的关系：T转变=A－m·D-1/23-3上述公式中的D为铁素体晶粒尺寸。由以上三个公式可以看出，晶粒越细小，则：钢的屈服强度和断裂强度越高；脆性转变温度越低，低温韧性越好。控制轧制的优缺点：1、可以在提高钢材强度的同时提高钢材的低温韧性。例如：18mm厚的16Mn中板普通热轧控制轧制屈服强度σs（MPa）≤330≥400－400C时冲击韧性Ak（J）≤231J≥431J提高低

3、温韧性如在钢中加入微量的铌（Nb）后，仍采用普通热轧工艺生产时，－400C的Ak值会降到78J以下；而使用控轧轧制生产工艺时，－400C的Ak值会提高到628J以上。细化晶粒在普通热轧工艺条件下，低碳钢的α（铁素体）晶粒度一般达到7～8级，经过控制轧制工艺，低碳钢的α（铁素体）晶粒度可以达到12级以上（ASTM标准），通过细化晶粒可同时达到提高强度和低温韧性是控制轧制的最大优点。2、可以充分发挥铌、钒、钛等微量元素的作用。铌加入钢中可以起到沉淀强化的作用，结果是强度提高但韧性变差，交货前还要进行热处理进行韧性调整；如对加铌钢采用控制轧制，则铌将产生显著的晶粒细化

4、作用和一定的沉淀强化作用，使得钢材的强度和韧性同时得到很大的提高。钛的加入能起到细化加热时原始奥氏体晶粒度的作用，但在普通热轧条件下不能细化热轧变形过程中的奥氏体晶粒，仍然得不到同时提高钢的强度和韧性的效果。当采用控制轧制时，钛就可以起到沉淀强化和细化晶粒的双重作用，中等程度的晶粒细化（约25%）就可以提高钢的低温韧性。3、控制轧制的缺点要求有较低的轧制变形温度和一定的道次压下率，增大了轧制负荷；轧制过程中待温时间比较长，生产率下降。以现有的研究成果，控制轧制不是对所有的钢种都有效。二、控制轧制的类型根据轧制过程中变形奥氏体的再结晶状态的不同、相变机制不同，控制

5、轧制可以分为三种类型：在奥氏体再结晶区的控制轧制称为奥氏体再结晶型控制轧制；在奥氏体未再结晶区的控制轧制称为奥氏体未再结晶型控制轧制；在奥氏体和铁素体两相区的控制轧制称为两相区控制轧制；不同类型控制轧制位置示意图温度变形1、高温控制轧制高温控制轧制又称奥氏体再结晶区控制轧制，Ⅰ型控制轧制。高温控轧是将钢加热到奥氏体温度后，在再结晶温度以上轧制变形与再结晶不断交替发生，使得奥氏体晶粒不断得到细化，然后急冷进行相变，巩固细化的晶粒。这一阶段的温度一般在9000C以上。2、低温控制轧制又称奥氏体未再结晶区控制轧制，也称Ⅱ型控制轧制。在此区控制轧制，奥氏体晶粒沿轧制方向

6、伸长，在奥氏体晶粒内产生了许多形变带，变形后没有再结晶发生。伸长的奥氏体晶粒晶界面积增大，提高了铁素体的形核密度，形变带的存在起到了与晶界面积增加相同作用，进一步促进了铁素体的细化。这一阶段的温度一般在9000C至Ar3。3、（γ+α）控制轧制在（γ+α）两相区进行轧制，使未相变的奥氏体晶粒更加伸长，在晶粒内部形成新的形变带；另一方面，在已相变的铁素体晶粒受到压下时，在晶粒内形成亚结构。在后续的相变后，形成一种多边形铁素体晶粒与亚晶粒相混合的组织，这种带有亚晶的混合组织将使得钢材的强度升高，脆性转变温度下降。三、控制轧制在小型材生产中的应用连续式小型材轧制工艺参

7、数中的变形制度在轧制时的调整十分困难，通过改变每个轧制道次的变形量来适应控制轧制变形量的变化要求几乎是不可能的。因此在连续式小型材轧机上通常是采用控制相关道次的轧制温度来进行控制轧制，即控温轧制。1、高温控轧+低温控轧工艺特点是：采用较低的加热温度以避免奥氏体晶粒过分长大，粗轧时的轧制温度仍在奥氏体再结晶温度范围，利用变形奥氏体再结晶细化晶粒；在中轧机组，轧制温度控制在奥氏体未再结晶区，变形率60～70%，在接近奥氏体向铁素体转变温度（Ar3）时终轧。2、高温控轧+低温控轧+两相区控轧工艺特点是：粗轧时的轧制温度仍在奥氏体再结晶温度范围，利用反复轧制细化奥氏体晶

8、粒；在中轧机组，轧制温度