型钢轧制操作教学全套课件教学资源包案例4.docx

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1、高速线材生产中的控轧控冷1控制轧制控制轧制广义地解释为从轧前的加热到最终轧制道次为止的整个轧制过程的控制，即通过全部热轧条件的最优化，人为地调整奥氏体的状态，使其在后续的冷却过程中相变为期望的细晶组织，以得到良好的强度和韧性的加工过程，其操作如图1所示。线材的控制轧制可以减少脱碳，控制晶粒尺寸，改善钢的冷变形性能，控制抗拉强度及显微组织，取消热处理，减少氧化铁皮。控制轧制技术的工艺要求：(1)低温变形可以导致晶粒细化，因此尽可能降低加热温度，细化开轧前的奥氏体晶粒，一般线材加热温度为1000～1150℃；(2)调整变形温度是控制高温奥

2、氏体的重要手段，线材轧制多为全部机架连续轧制，因此调整空延时间余地很小，最好采用机架间水冷；(3)在中间温度区(900℃以上)的轧制道次实现最优化，通过反复再结晶使奥氏体晶粒微细化；(4)加大奥氏体未再结晶区的累积压下量，增加奥氏体每单位体积的晶粒界面积和变形带面积。根据变形温度的不同，控制轧制工艺可分为3个阶段：(1)再结晶区变形。又称为Ⅰ型控制轧制或常规轧制，轧制温度大于950℃，这种类型是在奥氏体变形过程中和变形后自发产生奥氏体再结晶的区域中轧制，一般温度较高，在1000℃以上。奥氏体晶粒因重复发生静态再结晶而细化，奥氏体细化导

3、致铁素体细化，晶粒细化有某一极限值(10~20μm)。(2)未再结晶区变形。又称为Ⅱ型控制轧制或常化轧制，轧制温度为950℃~Aε，在此区间轧制时钢不发生奥氏体再结晶现象，塑性变形使奥氏体晶粒拉长，晶粒内部出现大量变形带、孪晶和位错，增加形核点，促进奥氏体边界及晶粒内部的形核率和形核速度，可以获得细小均匀块状铁素体晶粒(5～10μm)。(3)(γ+α)两相区变形。又称为Ⅲ型控制轧制或热机轧制，轧制温度小于Aε奥氏体产生加工硬化，铁素体产生亚结构，亚结构使强度提高，脆性转变温度降低，晶粒细化(3~5μm)。摩根型精轧机为顶角45°V型结

4、构，由辊箱、废料防护罩和传动箱组成，传动箱通过串联连接的方式连接在驱动电机上，两根传动轴接近底面基础，机组重心下降，增加了机组的稳定性。轧辊箱包括轧辊、导卫和相关的电气元件、油/气润滑、冷却水和液压系统，在机架间设水冷导卫装置，将控制轧制技术引入设备整体设计，增大了轧机轧制能力。2控制冷却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。线材轧后的冷却方式分为自然冷却和控制冷却。线材轧后控制冷却过程分为3个阶段。(1)一次冷却。从

5、终轧温度开始到奥氏体向铁素体开始转变温度Aε或二次碳化物开始析出温度Ac范围内的冷却，其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。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。(2)二次冷却。热轧钢材经过一次冷却后，立即进入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、冷却速度和停止冷却温度等参数，就能控制相变过程，从而达到控制相变产物形态、结构的目的。(3)三次冷却。相变之后直

6、到室温这一温度区间的冷却。一般钢材相变后多采用空冷，冷却均匀，形成铁素体和珠光体。此外，固溶在铁素体中的过饱和碳化物在慢冷中不断弥散析出，使其沉淀强化。对一些微合金化钢，在相变完成之后仍采用快冷工艺，以阻止碳化物析出，保持碳化物固溶状态，达到固溶强化的目的。轧后温度和冷却速度是线材生产质量控制的关键。钢种成分不同，转变温度、转变时间和组织特征各不相同，即使是同一钢种只要最终用途不同，所要求的组织和性能也不尽相同，因此，工艺上对线材控制冷却提出的基本要求是能够严格控制轧件冷却过程中各阶段的冷却速度和相变温度，使线材产品既保证性能要求，又

7、尽可能地减少氧化烧损。其技术关键：(1)线材产品要求通条性能好，对控制冷却装置要求较高。(2)对再结晶奥氏体进行水冷效果并不明显；对未再结晶奥氏体进行水冷，在变形后的奥氏体晶界面或变形带产生晶核，在奥氏体晶粒内也会生成铁素体核，产生明显的晶粒细化效果。(3)超级钢线材控冷后的组织，为细晶铁素体+分散的贝氏体的混合组织，强度提高明显。(4)线材以10℃/s的冷却速度进行冷却，强度可以明显提高，如图2所示，韧性可以保持不变。3线材控轧控冷的意义多条高速线材轧机的引进为改善我国线材产品结构，提高线材质量做出了重要贡献，但是，能很好地利用控轧

8、控冷技术生产高碳钢、焊条钢、冷镦钢、PC钢棒、非调质钢、快速球化钢及超级钢等优质特种线材的生产线还不多，部分高品质线材仍须进口。控轧、控冷工艺的推广，可提高线材产品质量，降低深加工的成本，促进我国金属制品行业的发展。