XXXX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義

1、 第五章 控制軋制和控制冷卻工藝的選擇與設(shè)計(jì)及其在軋制消費(fèi)中的運(yùn)用.5.1控制軋制和控制冷卻的根本內(nèi)容及工藝參數(shù)設(shè)計(jì)5.1.1控制軋制工藝的主要內(nèi)容根據(jù)鋼材的化學(xué)成分、組織特點(diǎn)和對(duì)性能及質(zhì)量的要求不同，制定各種鋼材的控制軋制工包括的內(nèi)容也不同，控制的參數(shù)及重點(diǎn)也各不一樣，根本內(nèi)容包括幾個(gè)方面。 坯料加熱制度的選擇原料有鋼錠、連鑄坯和鋼坯三種。鋼錠或坯料的加熱制度與鋼種和所采用的控制軋制工藝有親密關(guān)系；同時(shí)也與所采用的現(xiàn)有加熱爐構(gòu)造和特點(diǎn)有關(guān)。. 加熱制度主要有：坯料的入爐溫度加熱速度最高加熱溫度保溫時(shí)間坯料出爐溫度坯料溫度均勻性、氧化和脫碳程度的要求。坯料的最高加熱溫度的選擇：應(yīng)思索原始奧氏體

2、晶粒、晶拉均勻程度碳化物的溶解程度開軋溫度和終軋溫度的要求。.消費(fèi)閱歷采用控制軋制和控制冷卻工藝的鋼種有降低加熱溫度的趣勢?？剀堜撆髁系募訜釡囟缺绕胀彳埮髁系募訜釡囟鹊?0100左右假設(shè)軋機(jī)的才干比較大，軋制壓力和電機(jī)才干答應(yīng)的話，加熱溫度可以進(jìn)一步降低到l050左右。由于提高加熱溫度除了添加燃料耗費(fèi)、金屬耗費(fèi)和縮短加熱爐的運(yùn)用壽命外，將促使原始奧氏體晶粒粗大，延伸道次之間的待溫時(shí)間，影響軋機(jī)的消費(fèi)才干，降低軋機(jī)的產(chǎn)量特別留意不具備軋后冷卻設(shè)備或冷卻設(shè)備才干缺乏時(shí)，因加熱溫度高而呵斥的終軋溫度過高將使鋼組織粗大而不均勻，力學(xué)性能降低 .5.1.2選擇和設(shè)計(jì)控制扎制工藝的類型根據(jù)軋鋼車間的軋機(jī)

3、布置、構(gòu)造、道次分配、冷卻設(shè)備的型式、特點(diǎn)和冷卻才干按鋼種的變形奧氏體再結(jié)晶曲線、變形奧氏體相變曲線圖、相變產(chǎn)物組織形狀、變形抗力曲線以及鋼種的力學(xué)性能要求，選擇以下工藝方案.工藝方案第一種方案：完全再結(jié)晶型控制軋制工藝。全部變形在奧氏體再結(jié)晶區(qū)進(jìn)展，終軋溫度不低于奧氏體再結(jié)晶溫度的上限奧氏體再結(jié)晶的最低溫度，道次變形量不低于奧氏體再結(jié)晶的臨界變形量。第二種方案：完全再結(jié)晶型與未再結(jié)晶型配合的控制工藝。完全再結(jié)晶進(jìn)展一定的變形，部分再結(jié)晶區(qū)進(jìn)展待溫或快速冷卻，而在奧氏體的未再結(jié)晶區(qū)繼續(xù)變形，并在未再結(jié)晶區(qū)終了軋制。.工藝方案第三種方案：完全未再結(jié)晶型、未再結(jié)晶型和奧氏體與鐵素體兩相區(qū)軋制的三階

4、段控制軋制。在奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制一些道次，接近部分再結(jié)晶區(qū)時(shí)進(jìn)展待溫或快冷，進(jìn)入未再結(jié)晶區(qū)溫度后繼續(xù)軋制，在奧氏體和鐵素體兩相區(qū)軋制一定道次，到達(dá)一定變形量后終止軋制。國內(nèi)軋機(jī)條件：多采用第一種和第二種類型的控制軋制方案。設(shè)計(jì)控制軋制工藝類型要與設(shè)計(jì)控制冷卻工藝相配合才干獲得更好的強(qiáng)韌化效果.5.1.3控制軋制工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)與確定控軋工藝類型確定之后，應(yīng)進(jìn)一步設(shè)計(jì)和確定一切的工藝參數(shù)。鋼材類型不同，確定工藝參數(shù)內(nèi)容不同。中厚板和熱軋帶鋼消費(fèi)的控制軋制工藝參數(shù)包括溫度制度和變形制度確實(shí)定。溫度制度參數(shù)為開軋限制、中間停軋待溫時(shí)的溫度范圍、未再結(jié)晶區(qū)的開軋溫度及終軋溫度。 變形制度包括按控制軋制類

5、型(階段)進(jìn)展軋制道次和變形量的分配、每道變形量確實(shí)定、未再結(jié)晶區(qū)總變形量確實(shí)定以及根據(jù)鋼種要求確定平整道次的壓下量。對(duì)平整道次臨界變形量比較敏感的鋼種應(yīng)給予足夠的留意。不然，出于平整道次壓下率確定不適宜，引起晶粒嚴(yán)重不均，產(chǎn)生個(gè)別特大晶粒，呵斥混晶，導(dǎo)致性能下降。.道次變形分配滿足奧氏體再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)臨界變形量的要求，要思索軋機(jī)設(shè)備才干及消費(fèi)率的要求。壓下量的分配一殷在奧氏體區(qū)采用大的道次變形量 ，以添加奧氏體的再結(jié)晶數(shù)量，細(xì)化晶粒。在未再結(jié)晶區(qū)在不發(fā)生部分再結(jié)晶的前提下，盡能夠采用大的道次變形量，以添加形變帶，為鐵素體相變形核發(fā)明有利條件。在軋機(jī)才干比較小的條件下，采用在未再結(jié)晶區(qū)多

6、道次、每道次小變形量并縮短中間停留時(shí)間的快軋控制方案，也獲得較好的效果，而且不降低軋機(jī)產(chǎn)量。閱歷結(jié)論 在未再結(jié)晶區(qū)大于4550的總變形率有利于鐵素休晶粒細(xì)化。.終軋溫度確實(shí)定終軋溫度必需按變形奧氏體的相變曲線來確定。由于熱變形的影響，變形奧氏體向鐵素體或滲碳體轉(zhuǎn)變的相變溫度都有提高。假設(shè)采用兩相區(qū)終軋的控軋工藝，要根據(jù)變形奧氏體的相變溫度確定在兩相區(qū)內(nèi)的壓下道次、總變形量和終軋溫度，只需這樣才干到達(dá)兩相區(qū)控軋要求.工藝優(yōu)化根據(jù)各鋼種的要求，提出的控制軋制工藝參數(shù)可以進(jìn)一步進(jìn)展工藝優(yōu)化。優(yōu)化參數(shù)：軋機(jī)的允許軋制壓力，設(shè)備條件。優(yōu)化后的控制軋制工藝參數(shù)既能滿足控制軋制要求，又能滿足軋機(jī)條件要求，充

7、分發(fā)揚(yáng)軋機(jī)才干，提高軋機(jī)產(chǎn)量，并為工藝參數(shù)的計(jì)算機(jī)控制提供了合理數(shù)據(jù)和控制程序。.1型鋼消費(fèi)中的控制軋制工藝參數(shù)溫度制度消費(fèi)型鋼的孔型系統(tǒng)和尺寸根本確定 例如改動(dòng)加熱溫度、開軋和終軋溫度等措施以實(shí)現(xiàn)控制軋制工藝。 根據(jù)這一特點(diǎn)，型鋼消費(fèi)的控制冷卻工藝的作用就非常重要了？ 經(jīng)過控制冷卻工藝參數(shù)可以到達(dá)改善鋼材性能和開發(fā)新種類的目的。.2熱軋鋼管消費(fèi)的控制軋制工藝參數(shù)溫度制度和變形制度確定管坯的加熱溫度和各機(jī)組的變形溫度和變形量。將控制軋制與控制冷卻工藝相結(jié)合，特別是采用鋼管形變熱處置工藝以到達(dá)提高鋼管性能，簡化工藝過程和節(jié)省能源的目的。.3控軋、控冷鋼化學(xué)成分的調(diào)整其他成分一樣時(shí)，含0.1C鋼的

8、經(jīng)過控軋，因晶粒細(xì)化,s相當(dāng)于普通熱軋含碳0.2%C鋼的s值。由于鐵素體晶粒細(xì)化和珠光體數(shù)量相對(duì)減少，鋼的韌性得到提高。改善不了鋼的焊接性能。碳對(duì)鋼的韌性和可焊性不利，為了改善鋼的塑性和焊接性能，在控制軋制條件下，低碳鋼、低合金鋼和微合金化鋼可以適當(dāng)降低碳含量。其他成分也要作適當(dāng)調(diào)整如 Mn P S Si等.5.1.4控制冷卻工藝設(shè)計(jì)根據(jù)鋼材的產(chǎn)品種類、尺寸規(guī)格和外形的不同以及軋機(jī)特點(diǎn)和主設(shè)備布置的區(qū)別，控空冷卻工藝各不一樣，工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容也有所差別?，F(xiàn)就鋼板、鋼管和型鋼的控制冷卻工藝的設(shè)計(jì)分別引見如下。.1)鋼板控制冷卻工藝的設(shè)計(jì) (1)板帶材的冷卻方式主要根據(jù)以下選擇 冷卻才干，冷卻均勻程

9、度，節(jié)省冷卻介質(zhì)(水、高壓空氣等)，節(jié)省動(dòng)力，可控性好 靈敏可靠，對(duì)水質(zhì)要求不高，容易維修保養(yǎng)，可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)展控制。冷卻方式：層流冷卻、放射冷卻、噴流冷卻、噴霧冷卻、水霧混合冷卻、冷床上進(jìn)展風(fēng)冷、 空冷在空氣中自然冷卻、 壓力淬火和輥式淬火法主要是采用高壓水冷卻鋼板，同時(shí)用壓力淬火機(jī)或輥式淬火機(jī)的壓住鋼板以防止鋼板變形 . (2)水冷設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)計(jì)按所選擇的水冷方式對(duì)水冷設(shè)備進(jìn)展設(shè)計(jì)。假設(shè)本車間曾經(jīng)具有控制冷卻安裝，那么可以直接進(jìn)展工藝參數(shù)設(shè)計(jì)。新設(shè)計(jì)的控制冷卻系統(tǒng)主要包括以下各項(xiàng)的設(shè)計(jì)：水冷器的構(gòu)造，數(shù)量及布置，水路系統(tǒng)，儀表和控制系統(tǒng)等。. (3)控制冷卻工藝參數(shù)設(shè)計(jì)根據(jù)控制冷卻設(shè)備條件

10、和鋼板的組織性能要求，進(jìn)一步選擇和設(shè)計(jì)水冷工藝參數(shù)，其內(nèi)容有：開場快冷溫度，各水冷器的水壓和水量，冷卻時(shí)間，鋼板挪動(dòng)速度，開啟水冷器個(gè)數(shù)及順序鋼板外表的最高返紅溫度(決議于鋼板外表的冷卻最低溫度)。根據(jù)鋼板的控制冷卻制度，設(shè)計(jì)控制冷卻程序，以便控制各工藝參數(shù)，到達(dá)預(yù)測的鋼板組織和性能。.5.2板帶鋼控軋與控冷運(yùn)用實(shí)例5.2.1北極管線用針狀鐵素體鋼.管線鋼的開展歷史 60年代末70年代初，美國石油組織在API 5LX和API 5LS規(guī)范中提出了微合金控軋鋼X56、X60、X65三種鋼 .這種鋼突破了傳統(tǒng)鋼的觀念，碳含量為0.1-0.14%，在鋼中參與0.2%的Nb、V、Ti等合金元素，并經(jīng)過控

11、軋工藝使鋼的力學(xué)性能得到顯著改善。到1973年和1985年，API規(guī)范又相繼添加了X70和X80鋼，而后又開發(fā)了X100管線鋼，碳含量降到0.01-0.04%，碳當(dāng)量相應(yīng)地降到0.35以下，真正出現(xiàn)了現(xiàn)代意義上的多元微合金化控軋控冷鋼。.特點(diǎn)利用細(xì)小的TiN 來添加基體合金和焊縫的韌性，而降低了C、Mn 和Mo 來提高可焊性。降低Mn 和Mo 所帶來的強(qiáng)度降低是用加V和運(yùn)用嚴(yán)厲的控制軋制來彌補(bǔ)。添加板坯中的細(xì)小TiN 含量來提高韌性。 .利用細(xì)小的TiN 控制軋制概要 1使板坯加熱時(shí)的晶粒以后稱為H細(xì)化至ASTM47號(hào)，并使細(xì)小的TiN不大于0.02m在板坯中彌散分布。其結(jié)果是借助于在再結(jié)晶區(qū)

12、域軋制的效果，奧氏體晶粒以后稱為R顯著地均勻細(xì)化，隨后在非再結(jié)晶區(qū)軋制時(shí)拉長，軋后轉(zhuǎn)變成均勻的細(xì)晶粒的顯微組織。2在再結(jié)晶區(qū)域軋制時(shí)，細(xì)小的TiN阻止再結(jié)晶的奧氏體晶粒長大，并加速它們的細(xì)化。3利用細(xì)小的TiN的控制軋制操作普通可用于任何成分的鋼。.運(yùn)用細(xì)小的TiN 控制軋制的研討實(shí)驗(yàn)鋼的化學(xué)成分 注：加熱條件：加熱時(shí)間、保溫時(shí)間：一切鋼均為1 小時(shí) ，不論它們的化學(xué)成分如何。當(dāng)保溫時(shí)間在0 和2 小時(shí)之間，而加熱溫度不高于1150時(shí)，隨保溫時(shí)間添加，晶粒的長大不超越ASTM No.5 級(jí)。.用細(xì)小的TiN細(xì)化H為了到達(dá)使H有效地細(xì)化，TiN的尺寸和含量最好不大于0.02m和不少于0.004。

13、H細(xì)化對(duì)R的影響細(xì)小的TiN對(duì)H的細(xì)化有顯著的影響。在再結(jié)晶區(qū)域軋制后對(duì)晶粒細(xì)化進(jìn)展了實(shí)驗(yàn)。而不論晶粒尺寸的差別如何小，無TiN鋼晶粒趨向較大的尺寸區(qū)間。.結(jié)論 參與細(xì)小的TiN使H細(xì)化，有助于控制軋制鋼的顯微組織細(xì)化和韌性改善。這種工藝可用于任何化學(xué)成分的鋼。例如在改善低C中Mn-Nb-V，低Mo鋼的韌性也獲得勝利。采用這種工藝，新日本鋼鐵公司已建立了北極用厚壁X70 級(jí)管線的大規(guī)模消費(fèi)系統(tǒng)。.5.2.2現(xiàn)代化寬厚板廠控制軋制和控制冷卻技術(shù)近三十年以來 ,控制軋制和控制冷卻技術(shù)在國外得到了迅速的開展 ,國外大多數(shù)寬厚板廠均采用控制軋制和控制冷卻工藝 ,消費(fèi)具有高強(qiáng)度、高韌性、良好焊接性的優(yōu)質(zhì)

14、鋼板。.控軋控冷技術(shù)的冶金學(xué)原理鋼的強(qiáng)化機(jī)理及對(duì)韌性的影響鋼的強(qiáng)化機(jī)理主要有 :固溶、析出、位錯(cuò)、細(xì)晶(晶界強(qiáng)化、亞晶強(qiáng)化 )、相變強(qiáng)化等.固溶強(qiáng)化 ,經(jīng)過添加 C,Mn,Si,Ni等合金元素來獲得。經(jīng)過添加 Nb,V,Ti微合金元素及采用控制軋制工藝可實(shí)現(xiàn)細(xì)晶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化。在采用強(qiáng)化手段提高鋼的強(qiáng)度的同時(shí) ,還必需思索到強(qiáng)化手段對(duì)鋼韌性的影響.獲得細(xì)小鐵素體晶粒的途徑三階段控制軋制原理奧氏體再結(jié)晶區(qū)域軋制 ( 950 )在奧氏體再結(jié)晶區(qū)域軋制時(shí) ,軋件在軋機(jī)變形區(qū)內(nèi)發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)和不完全再結(jié)晶。在兩道次之間的間隙時(shí)間內(nèi) ,完成靜態(tài)回復(fù)和靜態(tài)再結(jié)晶。加熱后獲得的奧氏體晶粒隨著反復(fù)軋制

15、再結(jié)晶而逐漸變細(xì)。圖中第 階段 ,由于軋件溫度較高 ,奧氏體再結(jié)晶在短時(shí)間內(nèi)完成且迅速長大 ,未見明顯的晶粒細(xì)小。隨著軋制溫度的降低 ,軋制道次的增多 (即 :再結(jié)晶次數(shù)的增多 ),在低溫再結(jié)晶區(qū)域 (圖中第 階段 )軋制時(shí) ,晶粒細(xì)化效果明顯，強(qiáng)化作用充分表達(dá)出來 ,相變后的組織為細(xì)小等軸的鐵素體晶粒和珠光體組織.奧氏體未再結(jié)晶區(qū)域軋制 ( 950 Ar3 )在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)域 (圖中第 階段 )軋制時(shí) ,由于軋后的奧氏體不產(chǎn)生再結(jié)晶 ,因此隨著軋制道次的添加 ,變形奧氏體晶粒沿軋制方向逐漸拉長 ,且在變形奧氏體晶粒中構(gòu)成大量的變形帶和位錯(cuò)。變形奧氏體的晶界、變形帶及位錯(cuò)等處是鐵素體形核部

16、位。隨著變形量的增大 ,變形帶數(shù)量增多 ,而且分布更均勻。另外奧氏體晶粒被拉長后 ,將妨礙鐵素體晶粒的長大 ,因此相變后可獲得更加細(xì)小的鐵素體及珠光體組織。對(duì)于微合金鋼而言 ,微合金元素的碳氮化合物在相變時(shí) ,優(yōu)先在奧氏體晶界、變形帶、位錯(cuò)處析出 ,從而妨礙鐵素體、珠光體晶粒的長大.奧氏體和鐵素體兩相區(qū)軋制 (950 ,在確定板坯出爐目的溫度時(shí) ,必需思索這一要素。該階段累積壓下率通常占總壓下量的 6 0 % 80 % ,軋后中間坯厚度為廢品厚度的 3 4倍 ,以確保后階段軋制時(shí)奧氏體有足夠的延伸 ,發(fā)揚(yáng)控制軋制的強(qiáng)化作用。未再結(jié)晶區(qū)域軋制開軋溫度和兩相區(qū)軋制累積壓下率及終軋溫度奧氏體未再結(jié)晶

17、區(qū)域軋制開軋溫度 ,通常在90 0 80 0之間 ,盡能夠避開奧氏體部分再結(jié)晶區(qū)域 ,防止因出現(xiàn)奧氏體混晶組織對(duì)性能呵斥不利影響.在未再結(jié)晶區(qū)終了軋制的控軋工藝 ,終軋溫度高于 Ar3 。Ar3 取決于鋼的化學(xué)成分、變形量等影響要素 ,應(yīng)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)方法確定 ,這對(duì)制定目的終軋溫度是必要的。在 (+)兩相區(qū)進(jìn)展軋制的控軋工藝 ,終軋溫度低于 Ar3 。在確定終軋溫度時(shí) ,必需思索到兩相區(qū)軋制的累積變形量 ,普通取 2 0 % 3 0 % ,使未相變變形奧氏體晶粒在兩相區(qū)軋制時(shí) ,繼續(xù)拉長 ;相變獲得的鐵素體晶粒產(chǎn)生塑性變形 ,構(gòu)成亞晶構(gòu)造及位錯(cuò) ,以進(jìn)一步提高鋼板的強(qiáng)度及韌性。高牌號(hào)管線鋼終軋溫度

18、普通選 6 8072 0.控制軋制消費(fèi)工藝寬厚板廠控制軋制工藝與常規(guī)軋制工藝相比 ,由于添加了中間待溫冷卻 ,后階段需在規(guī)定溫度范圍內(nèi)軋制且累積壓下率有特殊要求 ,因此軋鋼工藝很復(fù)雜。假設(shè)中間坯在冷卻過程中 ,軋機(jī)處于空載待機(jī)形狀 ,將大大影響軋機(jī)產(chǎn)量 ,因此國外寬厚板廠自 70年代開場采用多塊板坯交叉軋制方式 ,減少軋機(jī)待機(jī)時(shí)間 ,提高產(chǎn)量.單機(jī)架二階段控制軋制工藝此控制軋制工藝比較簡單 ,對(duì)產(chǎn)量的影響程度較小 ,但要求軋機(jī)前后有足夠長的待溫冷卻輥道。為了縮短中間坯的冷卻時(shí)間 ,日本的一些寬厚板廠采用水冷安裝進(jìn)展強(qiáng)迫冷卻.雙機(jī)架兩階段控制軋制工藝此工藝也比較簡單,但應(yīng)有較長的中間輥道供中間坯

19、待溫冷卻用.雙機(jī)架三階段控制軋制工藝德國迪林根寬厚板廠采用三階段控制軋制工藝消費(fèi)管線鋼。在粗軋機(jī)上進(jìn)展第一階段軋制。軋后的粗軋中間坯在中間輥道上空冷至規(guī)定溫度后在精軋機(jī)上進(jìn)展第二階段軋制 ,在高溫未再結(jié)晶區(qū)域完成第二階段軋制 軋成的精軋中間坯迅速送至加速冷卻安裝進(jìn)展強(qiáng)迫冷卻 ,冷卻至規(guī)定溫度后在精軋機(jī)上進(jìn)展第三階段軋制 ,在低溫未再結(jié)晶區(qū)域開軋 ,在兩相區(qū)終了軋制.控制軋制和控制冷卻組合技術(shù)的運(yùn)用不同階段的控制軋制均能細(xì)化鐵素體晶粒 ,改善鋼板的強(qiáng)度和韌性。但變形使得相變溫度升高 ,從而減弱了控制軋制效果。軋后采用加速冷卻工藝 ,能在原有成分根底上進(jìn)一步提高鋼的強(qiáng)度 ,也能在降低碳當(dāng)量的情況下

20、堅(jiān)持原有的強(qiáng)度 ,從而改良鋼板的韌性及焊接性能。兩相區(qū)軋后冷卻強(qiáng)化效果比未再結(jié)晶區(qū)域軋后冷卻產(chǎn)生的強(qiáng)化效果差 ,這是由于加速冷卻僅對(duì)未相變奧氏體組織起強(qiáng)化作用。.國外現(xiàn)代化寬厚板廠采用控軋控冷組合工藝消費(fèi)高強(qiáng)度管線鋼迪林根寬厚板廠 80年代末采用三階段控制軋制和軋后加速冷卻工藝消費(fèi)高強(qiáng)度 X6 5、X70管線鋼。 90年代初開場改為采用三階段控制軋制、中間坯強(qiáng)迫水冷及軋后加速冷卻工藝 ,以到達(dá)降低合金元素量、降低碳當(dāng)量、改善鋼的韌性及焊接性能的目的。中間坯強(qiáng)迫冷卻強(qiáng)化機(jī)理是經(jīng)過抑制變形奧氏體回復(fù) ,使得相變后鐵素體組織更加細(xì)小、貝氏體組織更加均勻彌散分布來實(shí)現(xiàn)的。日本眾多的寬厚板廠采用控軋控冷

21、組合工藝消費(fèi)高強(qiáng)度船板。如日本鋼管福山寬厚板廠采用單一化學(xué)成分、不同工藝消費(fèi) 2 5mm厚 3 6 0 MPaA、D、E級(jí)高強(qiáng)度船板 ,且滿足各種級(jí)別韌性要求。.控軋控冷工藝對(duì)寬厚板工廠設(shè)備的要求控制軋制的顯著特點(diǎn)是超低溫軋制和高的軋制負(fù)荷 ,對(duì)軋機(jī)設(shè)備提出了極高的要求。對(duì)于5m級(jí)寬厚板軋機(jī) ,最大軋制壓力應(yīng)達(dá) 1 0 0 MN。為了確保廢品鋼板的厚度精度、低平凸度、良好的平直度 ,軋機(jī)的剛性系數(shù)應(yīng)達(dá) 1 0 k N/ mm,支承輥直徑達(dá)2 0 0 0 2 40 0 mm,同時(shí)應(yīng)采用任務(wù)輥彎輥等平直度控制手段。控制軋制所需的大軋制力矩 ,軋機(jī)主傳動(dòng)電機(jī)功率應(yīng)達(dá) 21 0 0 0 0 k W(上

22、、下單獨(dú)傳動(dòng) ) ,允許最大過載力矩達(dá) 2 40 0 0 k Nm,電機(jī)轉(zhuǎn)速 0 6 0 / 1 2 0 r/ min,最大軋制速度達(dá) 6 . 5 7m/ s.對(duì)加速冷卻安裝、熱矯直機(jī)的才干及鋼板平直度確保功能提出了很高的要求。為了使冷卻后的鋼板在長度、寬度方向上溫度均勻 ,國外加速冷卻安裝及相關(guān)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)均有特殊控制功能。國外出現(xiàn)了最大矯直力達(dá)40 0 0 0 k N等級(jí)的強(qiáng)力熱矯直機(jī) .對(duì)剪切線設(shè)備提出了新的要求。國外出現(xiàn)了可剪切鋼板強(qiáng)度達(dá)1 2 0 0 MPa(厚度 40 mm)的強(qiáng)力三曲軸 (或二曲軸 )滾切式剪切機(jī) ,此類設(shè)備順應(yīng)了控軋控冷技術(shù)的開展。各類工藝參數(shù)控制精度要求極高

23、。從加熱至熱矯直機(jī) ,至少必需由兩級(jí)計(jì)算機(jī))實(shí)施消費(fèi)工藝過程全自動(dòng)控制 ,同時(shí)必需設(shè)置大量的鋼板位置檢測儀表及測溫儀表。國外大多數(shù)寬厚板廠均采用四級(jí)計(jì)算機(jī)控制.5.3控制軋制及控制冷卻在型鋼消費(fèi)中的運(yùn)用.5.3.1控制軋制及控制冷卻在棒材消費(fèi)中的運(yùn)用工藝參數(shù)的特點(diǎn)控制軋制和控制冷卻的工藝參數(shù)控制與普通熱軋工藝相比具有如下特點(diǎn) :(1 )控制鋼坯加熱溫度。對(duì)于要求強(qiáng)度高而韌性可以稍差的微合金鋼 ,加熱溫度可以高于 1 2 0 0。對(duì)以韌性為主要性能目的的鋼材 ,那么其加熱溫度要控制在 1 1 50以下。(2 )控制最后幾個(gè)軋制道次的軋制溫度。終軋道次的軋制溫度接近3 溫度 ,有時(shí)也將終軋溫度控制

24、在 ( +)兩相區(qū)內(nèi)。.(3 )在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)內(nèi)給予足夠的變形量。對(duì)微合金鋼要求在 90 0 950以下的總變形量大于 50 %,普通碳鋼經(jīng)過多道次變形累計(jì)到達(dá)奧氏體發(fā)生再結(jié)晶。(4)控制軋制后的鋼材冷卻速度、開場快冷溫度、快冷終了溫度 ,以保證獲得必要的顯微組織。通常要求軋制后的第一冷卻階段冷卻速度要大 ,第二階段冷卻速度根據(jù)鋼材性能要求而定.該工藝在螺紋鋼筋消費(fèi)中的運(yùn)用連軋棒材消費(fèi)線中 ,鋼材是在規(guī)定的孔型系統(tǒng)中完成的 ,變形條件根本固定 ,不能夠進(jìn)展大范圍的變形量調(diào)整。全連軋棒材消費(fèi)線在消費(fèi)螺紋鋼筋時(shí) ,主要是采用控制開軋溫度和終軋溫度的手段來改善變形奧氏體的組織形狀 ,提高鋼材綜合

25、性能.螺紋鋼筋的控制冷卻螺紋鋼的控制冷卻：利用熱軋螺紋鋼軋后在奧氏體形狀下很快冷卻 ,外表淬成馬氏體 ,隨后由其心部放出余熱進(jìn)展自回火 ,以提高強(qiáng)度與塑性 ,改善韌性 ,得到良好的綜合力學(xué)性能。螺紋鋼的綜合力學(xué)性能和工藝性能 ,如屈服極限、反彎、沖擊韌性 ,疲勞壽命和焊接性能等 ,同螺紋鋼的最后組織形狀有關(guān)。而獲得何種組織那么決議于鋼的化學(xué)成分、螺紋鋼直徑、變形條件、終軋溫度、軋后冷卻條件及自回火溫度等參數(shù)。合理地選擇軋后控制冷卻工藝是獲得所要求螺紋鋼性能的主要義務(wù).螺紋鋼軋后的控制冷卻工藝 包括下三個(gè)階段 :螺紋鋼外表淬成馬氏體階段：螺紋鋼分開精軋機(jī)后 ,在終軋溫度下,盡快地進(jìn)入高效冷卻安裝

26、進(jìn)展快速冷卻。螺紋鋼的冷卻速度必需大于使外表層到達(dá)一定深度淬火成馬氏體的臨界溫度 ,外表溫度低于馬氏體開場轉(zhuǎn)變的臨界溫度,發(fā)生奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變。心部由于溫度高仍處在奧氏體形狀 ,表層那么為馬氏體及剩余奧氏體組織 ,外表馬氏體層的厚度決議于軋后強(qiáng)迫冷卻的時(shí)間。.自回火階段： 螺紋鋼經(jīng)第一階段快速冷卻后 ,在冷床上進(jìn)展空冷。由于第一階段快冷呵斥螺紋鋼截面上各點(diǎn)的溫差較大 ,心部的熱量將向外表層分散傳導(dǎo) ,構(gòu)成馬氏體的自回火。 根據(jù)自回火的溫度高低 ,可以得到回火馬氏體或回火索氏體 ,表層的剩余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。接近外表的過渡層 ,根據(jù)鋼的成分冷卻條件的不同 ,奧氏體將轉(zhuǎn)變成貝氏體、屈氏體或索

27、氏體 ,心部仍處在奧氏體形狀。 這一段時(shí)間的長短取決于螺紋鋼直徑大小和前一階段的冷卻條件。.心部的奧氏體轉(zhuǎn)變階段螺紋鋼在冷床上空冷一段時(shí)間后斷面上的溫度趨于一致，并同時(shí)降溫，到達(dá)奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變溫度 ，開場相變。根據(jù)鋼的化學(xué)成分、螺紋鋼直徑大小以及前階段的冷卻效果，心部將轉(zhuǎn)變成鐵素體和珠光體或索氏體或貝氏體組織.螺紋鋼軋后控制冷卻的方法根據(jù)螺紋鋼在軋后快冷前變形奧氏體的再結(jié)晶形狀 ,螺紋鋼軋后冷卻的效果可以分為兩類 :變形的奧氏體曾經(jīng)完全再結(jié)晶 ,變形引起的位錯(cuò)或亞構(gòu)造強(qiáng)化作用曾經(jīng)消除 ,變形強(qiáng)化效果減弱或消除 ,因此強(qiáng)化只能靠相變完成 ,綜合力學(xué)性能提高不多 ,但是應(yīng)力腐蝕穩(wěn)定性較高。軋后

28、快冷之前 ,奧氏體未發(fā)生再結(jié)晶或者僅發(fā)生部分再結(jié)晶 ,在變形奧氏體中保管或部分保管變形對(duì)奧氏體的強(qiáng)化作用 ,變形強(qiáng)化和相變強(qiáng)化效果相加 ,可以提高螺紋鋼的綜合力學(xué)性能 ,但應(yīng)力腐蝕開裂傾向較大。.螺紋鋼軋后控制冷卻的方法:普通可分為兩種：軋后立刻冷卻 ,在冷卻介質(zhì)快速冷卻到規(guī)定的溫度 ,或者在冷卻安裝中冷卻一定時(shí)間后停頓快冷 ,隨后空冷 ,進(jìn)展自回火。消費(fèi)小斷面螺紋鋼適宜采用此種冷卻方法 。先在高速冷卻安裝中用很短時(shí)間將螺紋鋼外表過冷到馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)以下構(gòu)成馬氏體 ,并立刻中斷快冷 ,空冷一段時(shí)間 ,使外表層的馬氏體回火 ,構(gòu)成回火索氏體 ;然后進(jìn)展二冷快冷一定時(shí)間 ,再次中斷快冷進(jìn)展空冷 ,使

29、螺紋鋼芯部獲得索氏體組織、貝氏體及鐵素體組織大斷面的螺紋鋼適宜采用。 這種冷卻方法獲得的螺紋鋼筋抗拉強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度略低 ,延伸率幾乎一樣 ,而抗腐蝕穩(wěn)定性好。同時(shí) ,對(duì)大斷面鋼材來說 ,還可以減小內(nèi)外溫差.影響控制冷卻螺紋鋼筋性能的要素加熱溫度 加熱溫度影響鋼坯的原始奧氏體晶粒的大小、各道次軋制溫度及終軋溫度 ,影響道次之間及終軋后的奧氏體再結(jié)晶程度及晶粒大小。當(dāng)其他變形條件一定時(shí) ,隨加熱溫度的降低控制冷卻后的鋼筋性能明顯提高。假設(shè)不降低坯料的加熱溫度 ,又需求降低終軋溫度 ,那么可以在終軋前設(shè)置快冷安裝 ,降低終軋前的鋼坯溫度。.變形量控制終軋前幾道次的變形量 ,將道次變形量與軋制溫度很好

30、的配合 ,對(duì)鋼筋快冷以前獲得均勻的奧氏體組織、防止產(chǎn)生個(gè)別粗大晶粒以及呵斥混晶有重要作用 ,水冷后可以得到均勻組織。終軋溫度 終軋溫度高低決議了奧氏體的再結(jié)晶程度。當(dāng)冷卻條件一定時(shí) ,直接影響淬火條件和自回火條件。為了堅(jiān)持鋼的自回火溫度一樣 ,在終軋溫度不同時(shí) ,必需經(jīng)過改動(dòng)冷卻工藝參數(shù)來到達(dá)。閱歷闡明 ,普通終軋溫度較低時(shí)鋼筋的強(qiáng)化效果好。終軋到開場快冷的間隔時(shí)間。主要影響奧氏體的再結(jié)晶程度 ,假設(shè)軋后鋼筋處于完全再結(jié)晶條件下 ,高溫下停留時(shí)間加長 ,奧氏體晶粒容易長大 ,將使鋼筋的力學(xué)性能降低。假設(shè)軋后鋼材處于部分再結(jié)晶區(qū) ,那么延伸軋后的停留時(shí)間 ,可以添加奧氏體的再結(jié)晶數(shù)量 ,快冷之后

31、有利于獲得均勻的組織。軋后為未再結(jié)晶形狀時(shí) ,那么要求軋后立刻快冷 ,防止發(fā)生部分再結(jié)晶。.冷卻速度:提高冷卻速度可以縮短冷卻器的長度，保證得到鋼筋外表層的馬氏體組織。假設(shè)冷卻速度比較低，那么用加長冷卻設(shè)備即添加冷卻時(shí)間來到達(dá)。普通鋼筋從 1 0 3 0到 40 0的控制冷卻速度是 ：1 0的鋼筋冷卻速度 56 0 76 0/S；1 2的鋼筋冷卻速度為 3 75 50 0/S；1 4的鋼筋冷卻速度為 3 2 5 3 6 5/S。冷卻速度可經(jīng)過水量、水壓的調(diào)理來到達(dá).力學(xué)性能連軋棒材消費(fèi)線在消費(fèi)3 3 5螺紋鋼筋時(shí)充分運(yùn)用了控制軋制和控制冷卻技術(shù) ,使產(chǎn)品獲得了良好的力學(xué)性能目的 ,隨機(jī)抽取不同

32、規(guī)格3 3 5螺紋鋼筋樣本量各 50 0批 ,經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析.5.3.2 型鋼的控制軋制技術(shù)消費(fèi)屈服強(qiáng)度大于或等于 3 55，低溫 (- 2 0 - 60 )沖擊韌性和焊接性能良好的構(gòu)造鋼，有兩種不同的工藝軋后加熱正火和控軋 ()工藝能到達(dá)上述要求。工藝比正火工藝有更多優(yōu)點(diǎn)碳當(dāng)量低，焊接性能非常好；可省去離線熱處置，縮短消費(fèi)時(shí)間，消費(fèi)率大大提高；對(duì)型鋼的長度沒有限制，產(chǎn)品更經(jīng)濟(jì)。工藝比正火工藝更具競爭力。.盧森堡阿爾貝德廠的工藝特點(diǎn)對(duì)成型和溫度同時(shí)控制 ,終軋溫度控制在3 以上 50內(nèi)。終軋溫度控制在3 以上還是在3 與1 之間 ,所消費(fèi)的產(chǎn)品性能存在著差別。假設(shè)終軋溫度控制在略高于3 之上 ,可

33、以獲得最好的控軋效果。這樣會(huì)減少冷作硬化效果 ,但在焊接期間和消除應(yīng)力退火后的韌性以及金相組織穩(wěn)定性較好。.普通的工藝有以下缺陷 (1 )思索到軋輥軸承的最大承載才干 ,其原料厚度最大不得超越 50 ;(2 )軋制產(chǎn)品整個(gè)橫載面上性能不均勻 ;(3 )經(jīng)過空冷來控制準(zhǔn)確的軋制溫度 ,需求各道次之間有等待時(shí)間 ,降低了軋機(jī)的消費(fèi)效率.實(shí)現(xiàn) 工藝 ,可在軋機(jī)上安裝相應(yīng)的水冷安裝,對(duì)翼緣腹板過渡區(qū)實(shí)行水冷 ,消除溫差 ,防止腹板波。該水冷安裝必需具有 :(1 )均勻地冷卻左右翼緣 ;(2 )不至因飛越翼緣的冷卻水或來自頭部及尾部的剩水而冷卻腹板 ;(3 )由于設(shè)置了大量的噴嘴 ,維護(hù)保養(yǎng)性能好。為了

34、滿足這些要求 ,水冷安裝將噴嘴部件設(shè)置在側(cè)導(dǎo)板的本體內(nèi) ,冷卻水從側(cè)導(dǎo)板的縫隙處放射出來。 工藝彌補(bǔ)工藝缺乏 ,開發(fā)了 工藝 (控軋部分冷卻工藝 )。 工藝的目的就是在軋制時(shí)對(duì)翼緣腹板過渡區(qū)進(jìn)展優(yōu)先部分冷卻 ,使翼緣溫度均勻分布 ,從而提高型鋼軋件橫截面上性能的均勻性。.圖 2顯示了 工藝及普通工藝對(duì) 40厚優(yōu)質(zhì)型鋼翼緣部缺口韌性的影響。從圖中可見 , 消費(fèi)的型鋼翼緣部的缺口韌性較均勻 ,且其值較高.圖 4顯示了 工藝和普通工藝消費(fèi)的 3 55海上用鋼在 - 40條件下 ,資料厚度對(duì)缺口韌性的影響。 工藝鋼的韌性比普通工藝消費(fèi)的要好 ,資料的最大能夠厚度可以添加。普通工藝消費(fèi)的型鋼翼緣厚度上限

35、為 60左右 ,而 工藝消費(fèi)的型鋼翼緣厚度即使到達(dá) 80 ,其韌性依然非常優(yōu)良。.實(shí)際證明 , 工藝不僅能提高軋機(jī)消費(fèi)率 ,而且能改善軋制產(chǎn)品的性能 :(1 )軋機(jī)消費(fèi)率提高 :根據(jù)緣厚在軋制時(shí)進(jìn)展部分冷卻 ,能使軋機(jī)產(chǎn)量提高 5%1 5%。這是由于該工藝減少了為到達(dá)最正確終軋溫度而需求等待的時(shí)間。(2 )質(zhì)量提高 :在整個(gè)型鋼的截面上機(jī)械性能到達(dá)高度的一致 ,而與資料厚度無關(guān) ;提高了截面較厚型鋼的性能.工藝經(jīng)過控軋工藝 ,型鋼的性能有了很大改善 ,然而由于設(shè)備最大允許承載才干的限制 ,進(jìn)一步提高產(chǎn)品性能遭到一定的限制。工藝 (淬火本身回火工藝 )提供了一種能避開這種限制的能夠性。工藝是對(duì)終

36、軋后的型鋼進(jìn)展快速水冷使其外表生成馬氏體組織 ,在軋件中心冷卻之前停頓冷卻 ,外表馬氏體組織利用中心余熱進(jìn)展自回火的工藝.實(shí)現(xiàn)工藝的前提條件是(1 )在進(jìn)一步冷卻之前型鋼的橫截面溫度要均勻。經(jīng)過在軋制期間翼緣腹板過渡區(qū)的優(yōu)先冷卻的 工藝來到達(dá) ,借助冷卻 ,使存在的溫差得到平衡(2 )橫截面必需均勻冷卻 ,以獲得均勻的機(jī)械性。為了到達(dá)這個(gè)目的 ,借助于箱式噴水安裝 ,把冷卻水均勻地噴向整個(gè)型鋼的橫截面。據(jù)資料引見 ,利用實(shí)驗(yàn)研討和實(shí)踐軋制實(shí)驗(yàn)所建立的數(shù)學(xué)模型 ,工藝已完全可由計(jì)算機(jī)控制 ,如軋制過程中的溫度丈量在粗軋機(jī)組和中間機(jī)組上進(jìn)展 冷卻強(qiáng)度、冷卻水量分配以及型鋼在設(shè)備中的運(yùn)轉(zhuǎn)速度都得到了

37、控制 ,這樣 ,型鋼在整個(gè)長度和截面上的均勻處置得到了保證.圖 6顯示工藝對(duì)緣厚為 40型鋼的機(jī)械性能的影響。可以看出 ,工藝大大地提高了它的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和沖擊韌性 ,而且延伸率還相當(dāng)好.目前 ,用工藝所能消費(fèi)的型鋼高度為 2 0 0 1 1 0 0 ,每米分量可達(dá) 1 40 0。在未來 ,可按此工藝消費(fèi)腹板高 1 1 0 0 ,翼緣厚 1 40的型鋼 ,其屈服強(qiáng)度達(dá) 460,而碳當(dāng)量卻可控制在 0 3 5%左右。采用工藝可消費(fèi)新型鋼材 , 廠就根據(jù)工藝中產(chǎn)品化學(xué)成分、產(chǎn)品厚度和機(jī)械性能之間的關(guān)系 ,研討開發(fā)了一種稱為的高強(qiáng)度型鋼 ,對(duì)這種型鋼曾經(jīng)按實(shí)踐尺寸進(jìn)展了冷熱形狀下的折疊、彎曲、

38、螺栓和焊接銜接件的拉伸、焊接鋼樁的打樁等實(shí)驗(yàn) ,均獲得了稱心的效果。.工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是(1 )產(chǎn)品的屈服強(qiáng)度高 ,與具有一樣化學(xué)成分而未經(jīng)處置的資料相比 ,其值可提高 1 0 0 1 50 ;(2 )具有較為理想的金相組織 ,因此獲得了良好的韌性 ;(3 )減少了要求特殊力學(xué)性能型鋼中的合金含量 ,改善了焊接性能 ;(4)一樣原始化學(xué)成分的資料可消費(fèi)出不同種類的型鋼 ,改動(dòng)工藝條件就可獲得所需求的力學(xué)性能 ;(5)降低消費(fèi)本錢.5.4控制軋制和控制冷卻工藝在鋼管消費(fèi)中的運(yùn)用 鋼管的控制軋制、控制冷卻的目的主要有以下幾個(gè)方面：1)進(jìn)一步捉高現(xiàn)有種類熱軋鋼管的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能，到達(dá)或超

39、越熱處置鋼管的性能，以取消熱處置工藝、簡化消費(fèi)工藝過程。2)由于取消了調(diào)質(zhì)工藝，簡化了消費(fèi)過程，縮飯了消費(fèi)周期，節(jié)省了能耗。3)開發(fā)新種類或消費(fèi)具有某些特殊組織、性能要求的鋼管。.5.4.1鋼管的控制軋制和控制冷卻 鋼管的控制軋制主要是指變形溫度和變形制度的控制。根據(jù)鋼種的變形奧氏體再結(jié)晶和奧氏體向鐵素體或滲談體和珠光體相變規(guī)律及變形設(shè)備條件，設(shè)計(jì)變形溫度和變形量，控制所要求的組織形狀及晶粒大小，分配備機(jī)組上的總變形和變形溫度范圍。在高溫條件下給予大變形最會(huì)得到均勻較細(xì)小的奧氏體組織，為在下一機(jī)組上鋼的變形發(fā)明較好的組織條件。在斜軋變形時(shí)，由于變形條件的惡劣，變形前鋼材的組織構(gòu)造不理想將會(huì)在斜

40、軋變形時(shí)產(chǎn)生某些缺陷。 根據(jù)各種軋管機(jī)組變形特點(diǎn)的不同，變形的控制重點(diǎn)可以分別安排在不同機(jī)組上，例如，在變形比較均勻的機(jī)組上分配比較大的變形量，不均勻變形比較大的機(jī)組上分配較小的變形量。在奧氏體末再結(jié)晶區(qū)的溫度范圍內(nèi)時(shí)，該當(dāng)保證有足夠大的總壓下率。. 控制冷卻主要是指鋼管熱軋過程中在某一機(jī)組之后采用控制鋼材的冷卻速度以保證進(jìn)入下一機(jī)組的鋼材溫度，同時(shí)也包括對(duì)軋后廢品控制冷卻速度。根據(jù)鋼種的不同和對(duì)鋼管的性能要求不同，可以采用軋后在某一溫度范圍內(nèi)進(jìn)展快冷然后以空冷的控制冷卻工藝，以獲得細(xì)化的鐵素體組織或者控制碳化物的析出，也可以利用軋后余熱直接淬火成馬氏體再進(jìn)展回火處置。 鋼管的控軋和控冷工藝在

41、熱軋鋼管消費(fèi)中得到普遍采用。它是形變強(qiáng)化和相變強(qiáng)化的結(jié)合，能極大程度地提高鋼管的性能。.鋼管控制軋制和控制冷卻的種類1)高溫變形貝氏體化處置：這種方法的特點(diǎn)是使鋼管在熱軋變形后不直接快冷到馬氏體轉(zhuǎn)變溫度，而是先快冷到中溫區(qū)，然后再于靜止的空氣中冷卻，以使變形奧氏體轉(zhuǎn)變成貝氏體，省掉了回火工藝。中溫轉(zhuǎn)變的熱處置設(shè)備安裝在定徑機(jī)或減徑機(jī)之后的水冷設(shè)備的后面。由于鋼中化學(xué)成分的不同，貝氏體相變前的快速冷卻介質(zhì)既可以用水，也可以用水和空氣的混合體。 采用這種工藝消費(fèi)的鋼管強(qiáng)度目的同普通熱軋形狀相比幾乎添加了一倍，而鋼中酌剩余應(yīng)力不大。這是由于經(jīng)高溫變形貝氏體化后幾乎全是貝氏體組織，而普通熱軋形狀的組織

42、那么是鐵索體、貝氏體、馬氏體和剩余奧氏體的混合體。 假設(shè)在減徑后進(jìn)展快速冷卻，并進(jìn)展貝氏體處置，由于減徑的變形量加大，那么鋼管的力學(xué)性能提高幅度比定徑機(jī)軋后快冷后的鋼管性能好得多。可見加大快速冷卻前的變形量有利于提高控制冷卻的效果。.2)鋼管軋后余熱正火 控制終軋溫度為980以上，利用余熱正火和730一760高溫回火，那么鋼管的耐久性能在塑性足夠的情況下比普通熱軋工藝和經(jīng)熱處置后的鋼管性能提高40一60MPa，而且鋼管斷面上的力學(xué)性能是均勻的，并且節(jié)省了一次正火處置的加熱。成分相近的合金構(gòu)造鋼部可以來用這種控軋和控冷工藝。 如合金構(gòu)造鋼2CrlMov高壓鍋爐管可采用該工藝.3)鋼管軋后直接淬火 鋼管終軋后(減徑或定徑之后)從終軋溫度進(jìn)展直接淬火成馬氏體，并進(jìn)展回火。由于終軋溫度的高低不同那么又分為高溫軋制和控冷和低溫軋制和控冷工藝。高溫軋制和控冷：