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中厚板轧制技术与装备重钢中厚板厂职业资格培训 控制轧制与控制冷却的发展及特点 微合金化 热机械控制工艺 钢的控制轧制与控制冷却 控制轧制是以钢的化学成分调整或添加微合金元素Nb、V、Ti为基础，在热轧过程中对钢坯加热温度、开轧温度、变形量、终轧温度等工艺参数实行合理控制，以细化奥氏体和铁素体晶粒，并通过沉淀强化、位错亚结构强化充分发掘钢材内部潜力，提高钢材力学性能和使用性能。 钢的控制轧制与控制冷却 控制冷却是对轧后钢材的冷却工艺参数(开冷温度、终冷温度、冷却速度)合理控制，为钢材相变做好准备，并通过控制相变过程的冷却速度，以达到控制钢材组织状态、各种组织的组成比以及碳氮化物析出等，可以在降低合金元素含量或碳含量的条件下，进一步提高钢材的强度而不牺牲韧性，并且大幅度节约能耗。 控制轧制与常规轧制的区别 常规轧制的工艺特点: 高温加热、高温开轧、高的终轧温度、低的卷取温度,即三高一低。 控制轧制的工艺特点: ?再结晶区轧制、?未再结晶区轧制和（?+?）两相区轧制。 控制轧制三个阶段理论 ?再结晶区轧制:通过再结晶过程的反复进行, 达到细化奥氏体晶粒的目的. ?未再结晶区轧制:温度范围为950-Ar3 ;在形变奥氏体中,形成变形带、位错及孪晶,铁素体就在这些位置上形核,晶粒得到细化. (?+?)两相区轧制:奥氏体变形得到继续,在晶内形成变形带;相变后的铁素体在受压时,在晶粒内部形成亚结构,获得亚晶强化机制.前者相变成多边形晶粒,后者因回复变成内部有亚晶粒的铁素体组织. 控制轧制三个阶段理论 钢的轧后控制冷却 一次冷却是指从终轧开始到变形奥氏体向铁素体或Fe3C开始转变的温度范围内控制其冷却参数. 二次冷却的目的是控制钢材相变时的冷却温度和冷却速度以及停止控冷的温度.其终冷温度一般是控制到相变结束, c-Mn钢和含Nb钢冷却终了温度控制在600℃左右.轧后一次冷却和二次冷却对一些钢种可以连续进行.对于微合金化低碳钢轧后快速冷却,终止温度可以达到珠光体相变结束. 三次冷却即空冷,在快冷中来不及析出的碳化物,在空冷中随着温度的降低,在铁素体中析出. 控轧控冷的物理冶金基础 奥氏体晶粒的细化:形变再结晶的驱动力. 影响再结晶过程的因素: 形变温度:形变温度越高越有利于再结晶过程的加速进行. 形变量:实验表明,形变量的增大能明显提高再结晶的形核和长大速率. 控轧控冷的物理冶金基础 综合考虑以上两个因素,轧制过程中,若形变温度足够高和形变量足够大,则会发生动态再结晶,形变前的晶粒越细,形变温度越高,形变速率愈低,愈有利于动态再结晶. 故通常的中厚板生产中,由于每道次的压下量有限,难以发生动态再结晶,而主要是静态再结晶过程,但应注意混晶现象. 控轧控冷的物理冶金基础 形变速率:提高形变速率将不利于动态再结晶的发生,但也有研究表明,提高形变速率将缩短动态再结晶时间. 原始晶粒尺寸(D0): D0愈小愈有利于动态再结晶: D0减小,静态再结晶时间亦越短. 控轧控冷的物理冶金基础 钢中溶质原子及第二相粒子:在钢中适当添加Nb、Ti等微合金元素,通过溶质拖曳机制和析出钉扎机制,细化奥氏体晶粒. 这种利用高温形变再结晶与微合金元素溶解-析出的相互作用使晶粒充分细化的机制便是控轧中控制奥氏体晶粒尺寸的主要的物理冶金基础. 控轧控冷的物理冶金基础 高温形变再结晶诸参数对再结晶晶粒尺寸的影响: 对静态再结晶来讲，Drex主要与ε及D0有关，并有如下经验公式： Drex=CD00.57ε-1 (C-Mn钢) Drex=C?D00.57ε-0.57 (Nb钢) 式中C和C?值大致分别为0.5和0.9(对于0.04%Nb)。 控轧控冷的物理冶金基础 铁素体晶粒的细化:铁素体晶粒的形核速率愈大，长大速率愈小，则晶粒愈细。 控轧控冷的物理冶金基础 实验证明，在γ→α相变温度范围内，形变温度愈低愈有利于铁素体晶粒的细化，因此，要尽可能降低γ→α相变开始温度Ar3。 影响γ→α相变晶粒细化的主要因素:相变前奥氏体晶粒尺寸、形变量、轧后冷却速率和合金元素等。 他们通过对铁素体形核和长大速率及Ar3的作用而影响铁素体晶粒的细化。 控轧控冷的物理冶金基础 奥氏体晶粒尺寸的影响表现为两方面: 奥氏体晶粒的细化将增加其单位体积的有效界面积，从而能明显提高晶界形核位置的体积分数。 随着奥氏体晶粒的细化，相变开始温度有所提高，不利于铁素体晶粒的细化。 因此，工业生产中，应将奥氏体晶粒控制在适当的尺寸范围。 控轧控冷的物理冶金基础 相变前形变量的影响表现在三个方面: 通过变形使奥氏体晶粒拉长，并在晶粒内产生形变带。 α相变前的形变使奥氏体晶粒形变储能