控制轧制和控制冷却技术的应用课件

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1、10 控制轧制和控制冷却技术的应用,10.1 控制轧制和控制冷却技术在钢板生产 中的应用 10.1.1 热轧带钢的控制轧制和控制冷却 5个步骤： 加热中，微合金化元素碳氮化合物的溶 解。 2)再结晶临界温度以下施以大的变形。,3) 微合金化元素碳氮化合物的变形诱导析 出延缓再结晶。 4)未再结晶并强烈变形的奥氏体发生相变。 5)分配冷却剂量来控制冷却和调整所 需要的卷取温度。,图10-1 热轧带钢机组中的控制轧制参数和作用,图10-2 热轧带钢机组生产铌或钛合金钢时，各道次总动态再结晶临界变形率K和总变形率ges的比较 a一相同微合金化元素量的影响；b-典型的微合金化元素含量,控制轧制应用实例

2、： （1）生产用车辆的车架结构 成分：0.08%C、1.0%Mn、0.12%Ti。 工艺：（1）加热过程，氮化钛溶解度极小保 持析出状态保证钢的耐时效性。（2）终轧温 度在约860C；（3）冷却辊道进行快速冷却； （4）过冷至600C的卷取温度。 性能：,（2）特别高的屈服强度的钢（最小屈服强度 值：700MPa，且冷成型性能应非常好 ） 成分：0.08%C，l.3%Mn，0.1%Mo，0.05%Nb、 0.18%Ti和0.002%B 工艺： （1）高温加热；（2）温度较低的粗轧过 程中，碳化钛和碳化铌的变形诱导析出；（3） 终轧温度为850C左右，析出其他的合金碳化 物；（4）高的冷却速度，

3、卷取温度必须显著低 于贝氏体开始温度。 性能：,图10-3 强化机理在高强控制轧制中产生的屈服强度值,1)板坯加热温度的降低。 2)粗轧温度的降低。 3)粗轧板厚度的增加，提高粗轧板带剪切机功率。 4）两相区终轧。 5)分级的冷却速度，低温卷取。,图10-4 在（+）区的轧制对力学性能的影响 1-断口断裂的影响；2-位错密度、析出物和织构的影响3-位错密度、析出物亚组织的影响,图10-5 卷取温度对8mm厚热轧钛合金带钢力学性能的影响,图10-6 卷取温度对贝氏体或铁素体-珠光体型热轧宽带钢屈服强度的影响 1-贝氏体钢;2- 铁素体-珠光体钢;3-开始形成贝氏体( Bs),10.1.2 中厚板

4、控制轧制及控制冷却 10.1.2.1 不同类型中厚板轧机控制轧制工艺 （1） 四辊单机架中厚板轧机 控轧工艺:高温再结晶型和未再结晶型两阶段。 再结晶阶段： 未再结晶阶段： 终轧温度：,（2） 双机架中厚板轧机的控制轧制工艺 形式：二辊四辊式，三辊四辊式、四辊四 辊式 1) 二辊四辊式中厚钢板轧机的控制轧制工艺 举例：2800二辊四辊式：,控制轧制工艺： （a）粗轧终了温度： 道次压下率： 总压下率： （b）四辊精轧机分成两个阶段：部分再结晶的 上限范围轧制，道次压下率： 轧制温度： 未再结晶区轧制，道次压下率： 轧制温度： 终轧温度： （c）轧后采用控制冷却，快冷终止温度650。,2) 23

5、50三辊四辊双机架中厚板轧机的控 制轧制工艺 举例：16MnR容器钢板： 成分：0.140.18C；1.301.60Mn；0.3 0.6Si；0.010S；0.025P；0.010.03 Ti。,三种控轧工艺比较： 高温奥氏体再结晶型控轧与轧后快速冷却配合 工艺； 高温奥氏体再结晶型与奥氏体未再结晶型(低 温终轧)工艺； 高温奥氏体再结晶型与高温多道次小变形(不 发生再结晶)工艺与轧后控制冷却工艺相配合。 性能：,图10-14 母材的裂纹顶端张开位移COD(R)与裂纹尺寸增长量a关系,图10-15 母材及焊缝R的曲线比较,10.1.2.2 典型专用钢板所采用的控制轧制和控制 冷却工艺 （1）锅

6、炉用中厚钢板的控制轧制和控制冷却工艺 20g，16Mng： 特点：1）加热温度不应过高。总变形量75%时， 加热温度对原始奥氏体粗化影响铁素体晶粒的作用 减弱；2）钢中S含量对常温冲击值有明显影响。,表10-2 20g锅炉钢板控制轧制和控制冷却工艺,表10-3 16Mng锅炉钢板控制轧制和控制冷却工艺(S含量0.025),（2）压力容器用中厚钢板的控制轧制和控 制冷却 碳素钢容器板和低合金容器板:出炉温度1150；高合金钢容器板的板坯出炉温度为1200。,10.1.3 热轧双相钢的控制轧制和控制冷却 10.1.3.1 双相钢的组织、性能特点、生产方法 双相钢： 特点： 性能上： （1）很低的屈

7、强比； （2）很大的冷加工硬化，特别是在小变形量时； （3）很高的断裂延伸率，特别是均匀延伸率。 工艺上： （1）成型性；（2）焊接性；（3）耐腐蚀性。,生产方法： 1）热处理双相钢； 2）热轧双相钢。 10.1.3.2 热轧双相钢的控制轧制和控制 冷却 （1） 钢的成分对双相钢性能的影响 碳： 对强度、屈强比及塑性的影响。 硅：具有排碳作用。 锰：提高淬透性，导致屈强比降低 。,（2） 控轧控冷工艺参数对双相钢组织性能的影响 1)终轧温度的影响,图10-16 终轧温度和卷取温度对双相钢性能的影响,2) 卷取温度对双相钢性能的影响,图10-16 终轧温度和卷取温度对双相钢性能的影响,10.14

8、. 连铸连轧理论与应用 10.1.4.1 五种典型工艺图,工艺1：连铸坯直送轧制工艺(Continuous castin-Hot direct rolling，即CCHDR)。 特点：,工艺2： “热送轧制”工艺(HotChargeRolling， 简称HCR)。 特点： 工艺3： 特点：,工艺4： 特点： 工艺5：“冷装炉”轧制工艺(即ColdCharge- Rolling，简称CCR)。,连铸连轧组织转变特点： （1）铸坯冷却强度大，晶粒细、均匀，板坯 的微观偏析分布更均匀。 （2）原始晶粒尺寸结构与传统有所不同 传统冷装：重结晶过程，细化的奥氏 体组织。 直轧工艺：相对粗大的原始奥氏体晶

9、粒。 混晶组织：,（3）合金元素的溶解量和作用效果不同 （4）薄板坯连铸连轧轧制过程的热脆 （5）必要的总变形量及变形规程的安排 (总变形量、奥氏体细化变形量和奥氏体强 化变形量)。,10.4.1.2近终形连铸的开发及其特点 最终目标：尽量提高与成品轧材尺寸和形状接近 的连铸坯，以减小压力加工实施的塑性压缩量。 两大类：薄板坯和长材连铸连轧。 （1）连铸连轧的生产特点 1)生产周期短； 2)占地面积少； 3)固定资产投资少； 4)金属的收得率高；,5)钢材性能好； 原因： 6)能耗少，能耗仅为常规生成方式的35 45；电耗仅为常规流程的8090 ；生产成本降低2030； 7)工厂定员大幅降低。

10、 连铸连轧的必要条件：无缺陷坯的生产技 术和在线离线协调一致性。,（2）薄板坯连铸连轧,（3）长材连铸连轧 1） EWR技术 焊接无头轧制 EWR(Endless Welding Rolling)属于柔性连接形式的生产技术 。 2） ECR技术 无头连铸连轧ECR(Endless Casting Rolling) 属于刚性连接形式的连铸连轧生产技术。,10.1.4.3 薄板坯连铸连工艺与设备参数分析 （1）薄板坯厚度的选择,表10.2 薄、中、厚板坯3种连铸工艺的特性,1）不同工艺与产品厚度关系 2）产品规格的市场需求 3）设备与产品花色的关系 （2）压缩比 （3） 连铸坯的加热 1)隧道式辊

11、底加热炉 加热炉炉子长约150200m，有缓冲功能。炉内辊 道速度可分段控制，输入端辊道速度最低，以适 应连铸速度较低的特点；中部和末端速度较高， 有利于钢坯快速通过；出炉段辊道速度则与F1速 度相匹配。,图10-16 薄板坯连铸连轧产品与传统热轧产品的性能比较 1-20个普通带卷的平均值；2-20个CSP带卷的平均值,2)感应加热 ISP技术(Inline Strip Production)是在加热炉中采用 排列在辊道上的一组感应线圈进行感应加热。在 长为1820m的炉中，大约每米设置一个感应线 圈，改变线圈中电流的强度可以控制加热速度， 而改变电流的频率，则可以调节对钢坯的加热深 度。最大

12、加热效率达到70，带坯感应加热温升 可达到1050l100C，有非常灵活的控制加热和 均热段。,（4） 轧件宽度的在线调整 在线调宽自动控制AWC(Automatic Width Control)；液压宽度自动控制 HAWC(Hydraulic Automatic WidthControl) 立式轧机。 （5）无相变加热对产品组织的影响 影响：1）；2）；3）对合金钢的影响。,（6）轧制线轧机数量与轧制负荷特点 常规热带工艺下精轧机组的压下率：Fl=40 50，F2=4045，F3=3540，F4=30 40，F5=2535，F6=2028， F7=1015。 连铸连轧工艺精轧机组的压下率：F

13、l=4050 ，F2=55，F3=65，F4=50。 大压下量、高刚度轧机是薄板坯连铸连轧工艺的 特点之一。,（7）半无头轧制 半无头轧制工艺：将几块中间坯焊接在一起，然 后通过精轧机进行连续轧制。在进入卷取机之 前，用一台高速飞剪将其分切到要求的卷重。 作用： 1)有利于生产超薄带钢和宽而薄的带钢，拓宽产 品大纲； 2)稳定轧制条件以利于产品质量； 3)消除了与穿带和甩尾的麻烦； 4)显著提高了轧机的作业率和金属收得率。,（8）铁素体轧制 传统热轧工艺：精轧温度在Ar3以上 ，不可进入 两相区轧制，否则，带来如下问题：1）带材的 跑偏和板形缺陷；2）。引起带钢机械性能不均 匀和最终产品的厚度

14、波动 。 铁素体轧制优点：1）轧制力低；2）减少了氧化 铁皮的产生和工作辊的磨损，提高了带钢表面质 量；3）降低了输出辊道上冷却水的消耗。,10.1.4.5 薄板坯连铸连轧生产线的配置 典型的薄板坯连铸连轧生产线工艺流程： 钢水中间包结晶器二冷区飞剪机 均热炉高压水除鳞（立辊轧边机） （粗轧机组）保温炉高压水除鳞 精轧机组近距离卷取机层流冷却远 距离卷取机打包入库。,（1）只有精轧机的薄板坯连铸连轧生产线,两条生产线的区别： 这种配置线铸坯厚度约为50-70mm，设计年产量多在150万t，产品最小厚度1.0mm。,（2）单流连铸机与粗精机组的薄板坯连铸连轧 生产线配置,连铸坯厚度大多数为70-

15、90mm，设计年产量多在150万t，产品最小厚度0.8-1.2mm。,(3) 双流连铸机与粗、精轧机组的薄板坯连铸连 轧生产线配置,设备具有强大的轧制压力，允许采用厚度较大的铸坯，或者可以用于轧制难变形产品，如铁素体温度区轧制等产生高轧制力的产品。由于生产线采用双流连铸机配置，年产量可高达250万t。,（4）步进式加热炉布置的薄板坯连铸连轧生产 线,缓冲时间的大小取决于步进炉内钢坯的存放量，一般设计上可以考虑缓冲时间取1.5-2.0h。,（5）单流单机座炉卷轧机(TSP),适合多品种、低投资为目的的配置方式。采用单机座炉卷轧机，铸坯厚度为50-70mm，最小产品厚度1.5mm，设计年产量为50

16、万t。最大缺点：带钢表面粗糙度不好 。,（6）无头连铸连轧(ECR)工艺生产线的理想配置,10.1.4.6 CSP热带性能与精度 (1) 性能,性能差异的原因： 1)铸坯在连铸机内的冷却过程钢水的过冷度大。 2)电磁搅拌和液芯压下技术的采用。 3)在薄板坯连铸连轧生产线上，轧制过程温差造 成的带钢性能差基本上被消除。 4)连轧机组许用轧制力明显的大于常规热带连轧 机组，因而采用的道次变形量也明显地大于常规 轧机，因而成品带钢的组织就更均匀，晶粒更细 化。,(2) 带钢厚度和板形精度,10.2 控制轧制控制冷却在线棒材生产中的应用,特点： （1）变形量变化范围小。 （2）调整空延时间余地小。,控温轧制,控制轧制的两种类型： （1）奥氏体再结晶型和未再结晶型两阶段的控轧工艺。 加热温度；粗轧；中轧。 （2）奥氏体再结晶型、未再结晶型和两相区轧