钢坯轧制过程温度确定的研究.doc

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时间:2020-03-09

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1、钢坯轧制过程温度确定的研究不同的钢种、不同的板坯规格、采用不同的轧机型式,以不同的轧制速度进行轧制,对于轧制不同厚度的成品而言,要求采用不同的钢坯加热温度和和钢坯的加热时间。本文以成品不同温度时的晶相组织为依据,结合不锈钢轧制时的热应力分析,再参考铁碳相图,制定成品不同厚度的终轧温度,再通过建立轧制过程热模型,反算出板坯的出炉温度,从而对各种形式的加热和轧制提供加热依据。1、不锈钢加热温度的确定依据对于金属的压力加工来说,金属轧制前的加热,是为了获得良好的塑性和较小的变形抗力,加热温度主要根据加工工艺要求,由金

2、属的塑性和变形抗力等性质来确定。不同的热加工方法,其加热温度也不一样。金属的塑性和变形抗力主要取决于金属的化学成份、组织状态、温度及其它变形条件。其中,温度影响的总局势是,随温度升高,金属的塑性增加,变形抗力降低,这是因为温度升高,原子热运动加剧,原子间的结合力减弱,所以变形抗力降低,同时可增加新的滑移系,以及热变形过程中伴随回复再结晶软化过程,这些都提高了金属的塑性变形能力。但是,随着温度的升高,金属的塑性并不直线上升的,因为相态和晶粒边界同时也发生了变化,这种变化又对塑性产生影响。钢的加热温度不能太低,必须

3、保证钢在压力加工的末期仍能保持一定的温度(即终轧温度)。由于奥氏体组织的塑性最好,如果在单相奥氏体区域内加工,这时金属的变形抗力最小,而且加工后的残余应力最小,不会出现裂纹等缺陷。这个区域对于碳素钢来说,就是在铁碳平衡图的AC3以上30-50℃,固相线以下100-150℃的地方,根据终轧温度再考虑钢在出炉和加工过程中的热损失,便可确定钢的最低加热温度。钢的终轧温度对钢的组织和性能影响很大,终轧温度越高,晶粒集聚长大的倾向越大,奥氏体的晶粒越粗大,钢的机械性能越低。所以终轧温度也不能太高,根据铁碳相图最好在850

4、℃左右,最好不要超过900℃,也不要低于700℃。金属的加热温度,一般来说需要参考金属的状态相图、塑性图及变形抗力图等资料综合确定。确定轧制的加热温度要依据固相线,因为过烧现象和金属的开始熔化温度有关。钢内如果有偏析、非金属夹杂,都会促使熔点降低。因此,加热的最高温度应比固相线低100-150℃。不锈钢属于一种高合金钢,钢中含有较多的合金元素,合金元素对钢的加热温度也有一定的影响,一是合金元素对奥氏体区域的影响,二是生成碳化物的影响。对于不锈钢中合金元素如镍、铜、钴、锰等,它们都具有与奥氏体相同的面心立方晶格,

5、都可无限量溶于奥氏体中,使奥氏体区域扩大,钢的终轧温度可相应低一些,同时因为提高了固相线,开轧温度(即最高加热温度)可适当提高一些。对于不锈钢这样的高合金钢,其加热温度不仅要参照相图,还要根据塑性图、变形抗力曲线和金相组织来确定。轧制工艺对加热温度也有一定的要求。轧制道次越多,中间的温度降落越大,加热温度应稍高。当钢的断面尺寸较大时,轧机咬入比较困难,轧制的道次必然多,所以对断面较大或咬入困难的钢坯,加热温度要相应高一些。加工方法不同,加热温度也不一样。对于热轧薄板,加热温度不能太高,否则在轧制过程中容易出现粘

6、连现象。合金状态图是选择加热温度的重要依据。以部分二元合金状态图为例,固相线决定了加热温度上限,为了防止金属过热和过烧,上限温度比溶点低100-200℃,即相当于合金熔点的0.8-0.9倍。加热温度的下限由终轧温度所确定。对于完全固溶状态的合金,随温度的降低不会出现固态相变,终轧温度一般相当于合金熔点的0.6-0.7倍,这样可以保证热加工所要求的塑性和变形抗力。但也有例外,某些合金处于单相区脆而硬,塑性较差,而在两相区塑性较好,此时加热温度定在两相区较好。由此可以看出,合金状态图只能给出大概的温度范围,是否合适

7、,还必须同时参考金属的塑性图。塑性图是确定加热温度的主要依据,它给出了金属塑性最高的温度范围,加热温度的上限应取在塑性最高的区域附近。根据状态图和塑性图确定加热温度范围后,还要用变形抗力图(变形抗力随温度的变化曲线)来进行校正,以保证整个热加工过程在金属变形抗力最小的范围内来完成。2、不锈钢在加热过程中不同于碳钢的特点1)本质粗晶粒钢在700-800度时晶粒开始长大,但本质细晶粒钢在930-950度温度下尚不足长大,只有在超过这个温度以后才开始粗化,并随温度的继续升高,它的长大趋势比本质粗晶粒还要大。2)对于钢

8、的晶粒粗大,加热温度及时间有着决定性的作用,合金元素增大晶粒长大的倾向,按其影响程度的强弱顺序为Mn、P、C,减少晶粒长大倾向的是V、Ti、Ai、Zr、W、Mo、Cr、Si、Ni,大多数合金钢结构的过热敏感性都要比碳钢低。3)铁素体不锈钢含碳量一般较低0.12%以下,含有12%-30%的Cr,则较马氏体的为高,其组织基本上是铁素体,它加热到较高的温度只有一小部分转变为奥氏体,大部分仍为

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