鋼材的控制軋制和控制冷卻()

第一篇控制軋制及

控制冷卻理論7鋼材控制冷卻理論基礎(chǔ)§7鋼材控制冷卻理論基礎(chǔ)熱軋鋼材軋后控制冷卻的目的是為了改善鋼材的組織狀態(tài)，提高鋼材性能，縮短熱軋鋼材的冷卻時(shí)間，提高軋機(jī)的生產(chǎn)能力。軋后控制冷卻還可以防止鋼材在冷卻過程中由于冷卻不均產(chǎn)生不均勻變形，而使鋼材扭曲或彎曲?？刂评鋮s的介質(zhì)可以是氣體、液體以及它們的混合物，其中水最為常用。§7.1鋼材水冷過程中的物理現(xiàn)象一、水冷時(shí)的沸騰換熱現(xiàn)象1、基本概念大容器沸騰：高溫物體浸在具有自由表面的液體中所發(fā)生的沸騰，此時(shí)產(chǎn)生的氣泡能自由浮升，穿過液體自由表面進(jìn)入空間。飽和沸騰：液體溫度達(dá)到飽和溫度ts，冷卻物表面溫度tw高于飽和溫度所發(fā)生的沸騰?！?.1鋼材水冷過程中的物理現(xiàn)象飽和沸騰的換熱規(guī)律單相自然對流：核態(tài)沸騰（或稱泡狀沸騰）：溫壓小、換熱強(qiáng)過渡沸騰：熱流密度隨△t的增大而減小穩(wěn)定膜態(tài)沸騰：熱流密度隨△t的增大而增大§7.1鋼材水冷過程中的物理現(xiàn)象2、水冷方法：高溫鋼材的水冷卻有三種主要方法，即噴水冷卻，連續(xù)水流冷卻和浸入水冷1）浸入冷卻：鋼浸入靜止水中?！?.1鋼材水冷過程中的物理現(xiàn)象2）噴水冷卻：包括小水滴的霧狀冷卻核大水滴的噴水冷卻。100℃以下，強(qiáng)制對流；100－300℃，泡狀沸騰；300－800℃，過渡沸騰；800℃以上，膜狀沸騰?！?.1鋼材水冷過程中的物理現(xiàn)象3）連續(xù)水冷卻§7.1鋼材水冷過程中的物理現(xiàn)象二、相變熱釋放現(xiàn)象

鋼在高溫A區(qū)進(jìn)行軋制，隨后在冷卻過程中由FCC結(jié)構(gòu)的A組織向BCC結(jié)構(gòu)的F轉(zhuǎn)變，體積發(fā)生膨脹，同時(shí)釋放相變熱。這種相變熱釋放的溫度范圍和釋放的熱量主要受鋼的化學(xué)成分和冷卻速度影響。§7.2對流換熱系數(shù)及其確定方法一、基本概念對流換熱系數(shù)：表示鋼材冷卻時(shí)冷卻介質(zhì)冷卻能力的指標(biāo)。對流換熱：鋼材冷卻時(shí)，流動(dòng)的冷卻介質(zhì)通過與熱鋼材表面的接觸，利用兩者之間溫度的不同，產(chǎn)生熱量傳遞的過程，既具有流體分子間的微觀導(dǎo)熱作用，又具有流體宏觀位移的熱對流作用，所以它受到導(dǎo)熱規(guī)律和流體流動(dòng)規(guī)律的支配?！?.2對流換熱系數(shù)及其確定方法二、熱量計(jì)算Q＝αA△tQ－熱流量(W)；α－對流換熱系數(shù)(W/m2·℃)；A－換熱表面積(m2)；△t－流體與鋼材表面之間的溫度差。對流換熱系數(shù)的測定一般由水冷時(shí)鋼材冷卻曲線求出，即所謂非穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)方法，或者通過加熱使鋼材保持一定溫度，即穩(wěn)定冷卻實(shí)驗(yàn)方法。§7.3控制冷卻各階段的冷卻目的和冷卻方式的選擇一、控制冷卻的目的

控制冷卻的目的在于能夠在不降低材料韌性的前提下進(jìn)一步提高材料的強(qiáng)度。低碳鋼、低合金鋼和微合金鋼：改善材的強(qiáng)韌性；高碳鋼和高碳合金鋼：防止變形后的A晶粒長大，降低以至阻止網(wǎng)狀碳化物的析出量和降低級別，減小P團(tuán)尺寸，改善P形貌和片層間距，從而改善鋼材的性能。§7.3控制冷卻各階段的冷卻目的和冷卻方式的選擇二、軋后的冷卻階段1、一次冷卻：從終軋溫度開始到變形A向F開始轉(zhuǎn)變溫度Ar3或二次碳化物開始析出溫度Arcm。

目的：是控制變形A的阻止?fàn)顟B(tài)，阻止A晶粒的長大，阻止碳化物析出，固定因變形而引起的位錯(cuò)，降低相變溫度、為相變做組織上的準(zhǔn)備。一次冷卻的開始溫度越接近終軋溫度，細(xì)化變形A和增大有效晶界面積的效果越明顯。§7.3控制冷卻各階段的冷卻目的和冷卻方式的選擇2、二次冷卻：從相變開始溫度到相變結(jié)束溫度范圍內(nèi)的控制冷卻。

目的：控制鋼材相變時(shí)的冷卻速度和停止控冷的溫度，即控制相變過程，以保證鋼材快冷后得到所要求的金相組織和力學(xué)性能?！?.3控制冷卻各階段的冷卻目的和冷卻方式的選擇3、三次冷卻：從相變后至室溫范圍內(nèi)的冷卻。對于碳鋼，相變結(jié)束后的冷卻速度對組織沒有什么影響。對于含Nb鋼、高碳鋼和高碳合金鋼，空冷時(shí)會(huì)有碳氮化物的析出，引起彌散強(qiáng)化；快速冷卻則可阻止化合物的析出，達(dá)到固溶強(qiáng)化目的?！?.3控制冷卻各階段的冷卻目的和冷卻方式的選擇三、高溫鋼材的具體冷卻方法1、噴水冷卻（噴流冷卻）

水流連續(xù)，適用于中厚板軋后冷卻和鋼板淬火。由于水的噴濺厲害，水的利用率較差。2、噴射冷卻水流發(fā)生破斷，形成液滴群。3、霧化冷卻為了提高冷卻能力用空氣加速水滴；為了控制冷卻用空氣使水滴微細(xì)化?！?.3控制冷卻各階段的冷卻目的和冷卻方式的選擇4、層流冷卻水噴射出口的速度較低，形成平滑的噴水噴流。5、浸水冷卻將鋼材直接浸入水中進(jìn)行快速冷卻的方法。6、管內(nèi)流水冷卻§7.3控制冷卻各階段的冷卻目的和冷卻方式的選擇§7.4軋后快速冷卻的強(qiáng)韌化機(jī)制快速冷卻強(qiáng)化機(jī)理與控制冷卻的機(jī)理有本質(zhì)不同。軋后快速冷卻實(shí)質(zhì)上是控制軋制后細(xì)化了變形A組織經(jīng)過快速冷卻，相變組織相應(yīng)變化，鋼中析出物的大小、數(shù)量、析出部位發(fā)生變化，從而使鋼材的強(qiáng)韌性得以提高。一、軋后快速冷卻對鋼材強(qiáng)度的影響

控制冷卻鋼材的強(qiáng)化主要是由于F晶粒細(xì)化、P片層間距減小、B量的增多和C、N化合物的析出而引起的。而組織的變化又與材料的成分、冷卻工藝相關(guān)?！?.4軋后快速冷卻的強(qiáng)韌化機(jī)制1、軋后冷卻速度的影響§7.4軋后快速冷卻的強(qiáng)韌化機(jī)制2、Nb、Ti含量的影響§7.4軋后快速冷卻的強(qiáng)韌化機(jī)制二、軋后快速冷卻對鋼材韌性的影響1、軋后冷卻速度的影響§7.4軋后快速冷卻的強(qiáng)韌化機(jī)制2、Nb、Ti含量的影響§7.5熱軋鋼材水冷后溫度場的計(jì)算一、基本概念溫度場：各時(shí)刻物體中各點(diǎn)溫度分布的總稱，一般的講是坐標(biāo)和時(shí)間的函數(shù)。

x，y，z－空間坐標(biāo)，－時(shí)間坐標(biāo)。非穩(wěn)態(tài)溫度場：物體溫度隨時(shí)間改變的溫度場；穩(wěn)態(tài)溫度場：物體溫度不隨時(shí)間改變的溫度場，t=f(x,y,z)。§7.5熱軋鋼材水冷后溫度場的計(jì)算二、計(jì)算溫度場的目的用作軋制時(shí)軋件溫度變化的理論計(jì)算方法；確定軋件水冷后的返紅溫度；溫度場的計(jì)算是溫度應(yīng)力計(jì)算的前提條件；軋件溫度場的計(jì)算可給出軋件斷面上各點(diǎn)的冷卻曲線，確定組織和預(yù)測軋件性能。小論文參考題目控制軋制和控制冷卻技術(shù)在鋼板生產(chǎn)中的應(yīng)用；控制軋制和控制冷卻技術(shù)在型鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用；控制軋制和控制冷卻技術(shù)在鋼管生產(chǎn)中的應(yīng)用；控制軋制和控制冷卻技術(shù)的新發(fā)展、控制軋制技術(shù)的新進(jìn)展－低碳貝氏體鋼、現(xiàn)代化寬厚板廠控制軋制和控制冷卻技術(shù)、微合金化與控制軋制的進(jìn)展、厚板的控制軋制和控制冷卻、微合金控制軋制鋼、控制冷卻技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用小論文參考題目控制冷卻在板帶材開發(fā)生產(chǎn)中的應(yīng)用、控制冷卻技術(shù)在中厚板生產(chǎn)中的應(yīng)用、中厚板控制冷卻技術(shù)、提高中厚板控制冷卻精度的策略、