钢材的控制轧制
钢材的控制轧制
苏妧
材料成型及控制工程12
摘要: 近三十年以来，控制轧制和控制冷却技术在国外得到了迅速的发展，各国先后开展了多方面的理论研究和应用技术研究，并在轧钢生产中加以利用，明显的改善和提高了钢材的强韧性和使用性能，为了节约能耗、简化生产工艺和开发钢材新品种创造了有力条件。目前国内外大多数宽厚板厂均采用控制轧制和控制冷却工艺,生产具有高强度、高韧性、良好焊接性的优质钢板。控制轧制和控制冷却工艺的开发与理论研究进一步揭示了热变形过程中变形和冷却工艺参数与钢材的组织变化、相关规律以及钢材性能之间的内在关系，充实和形成了钢材热变形条件下的物理冶金工程理论，为制定合理的热轧生产工艺提供理论依据。关键词:宽厚板厂，控制轧制，控制冷却。
Abstract:for nearly 30 years, controlled rolling and controlled cooling technology obtained the rapid development in foreign countries, and countries successively carried out various theoretical research and applied technology research, and tries to use in the production of steel rolling, the obvious improve and enhance the tenacity of steel and the use of performance, in order to save energy consumption, simplify production process and development of new steel varieties created favourable conditions. Most lenient plate factory at home and abroad adopt controlled rolling and controlled cooling technology, production has high strength, high toughness and good weldability of high qualified steel plate. Controlled rolling and controlled cooling technology development and theory research of further reveals that the thermal deformation in the process of deformation and cooling process parameters and the change of the organization of the steel, the relevant laws and the internal relations between steel performance, enrich and formed steel thermal deformation under the condition of physical metallurgy engineering theory, to provide theoretical basis for reasonable hot-rolling process.
Keywords: generous plate factory, controlled rolling and controlled cooling.
1.引言：
20世纪之前，人们对金属显微组织已经有了一些早期研究和正确认识，已经观察到钢中的铁素体、渗碳体、珠光体、马氏体等组织。20世纪20年代起开始有学者研究轧制温度和变形对材料组织性能的影响，这是人们对钢材组织性能控制的最初尝试，当时人们不仅已经能够使用金相显微镜来观察钢的组织形貌，而且还通过X射线衍射技术的使用加深了对金属微观组织结构的认识。
1980年OLAC层流层装置投产，控轧控冷在板带、棒线材等大面积应用，技
术已成熟，理论进展发展迅速。
2.控制轧制的阶段：
2.1 控制轧制的阶段划分通常将控制轧制分为3个阶段:
奥氏体再结晶阶段(>1 000℃)。在这一温度范围内,奥氏体变形和再结晶同时进行,因再结晶而获得的细小奥氏体晶粒,将导致铁素体晶粒的细化。
奥氏体非再结晶阶段(950℃~Ar3)。在这一温度范围内,形变使奥氏体晶粒被拉长,在伸长而未再结晶的奥氏体内形成高密度形变孪晶和形变带,同时微合金碳、氮化物因应变诱导析出,因而增加了铁素体的形核位置,细化了铁素体晶粒。
(γ+α)两相区轧制阶段(Ar3~Ar1)。在这一温度范围内,奥氏体和铁素体均发生变形,形成亚结构。亚晶强化使强度进一步提高。实践表明,非再结晶区变形突破了再结晶区所能达到的奥氏体晶粒尺寸极限,在一定的变形量下,非再结晶的晶粒细化也会达到某一极限,这一极限只有通过两相区变形才能突破。
3.控制轧制的主要工艺
轧制的主要工艺参数有:加热温度、加热时间、开轧温度、轧钢的变形量、精轧开轧温度、中间坯厚度和终轧温度。
3.1加热温度
加热温度对Nb、V在奥氏体中的固溶量有很大的影响,在Nb、V能固溶的范围内尽量采用低温加热,使高温奥氏体晶粒不致于粗化,从而改善韧性。若加热温度过低,将存在部分未溶微合金碳氮化物,由于颗粒大于1000,不可能产生抑制
奥氏体再结晶的作用。适当提高再加热温度,使微合金元素的固溶量增加从而提高钢的强度和有效提高奥氏体的再结晶终止温度。若再加热温度过高,则会使原始奥氏体晶粒粗化,从而使相变后的铁素体晶粒更粗大,不利于钢的韧性。另外,板坯在炉加热时间对管线钢的探伤合格率有一定的影响。
3.2轧钢的变形量
轧钢过程中存在再结晶区域、部分再结晶区域和未再结晶区域。为了细化铁素体晶粒,在γ再结晶区进行多道次大变形量(每道次变形量必须大于再结晶临界变形量)高温粗轧,通过形变/再结晶反复进行使奥氏体晶粒充分细化;同时还须保证粗轧结束时处于完全再结晶区,不能进入部分再结晶区,以免产生混晶组织。根据变形温度可知,此时变形处在部分再结晶区,奥氏体再结晶数量急剧增加。同时变形量的增加使晶粒变形加剧,晶粒因发生畸变增加了储存能,发生再结晶时形核的驱动力增加,促进了再结晶的发生,使奥氏体晶粒更加细小,并最终获得细小的铁素体晶粒。
在γ未再结晶区精轧时必须保证较大的累积变形量,这样才可使奥氏体晶粒充分压扁,在拉长的奥氏体晶粒内产生高密度的形变孪晶和形变带,同时微合金元素的碳氮化物因应变诱导析出,从而为铁素体转变提供更多的有利形核位置。
因此,在γ未再结晶区轧制时累积变形量越大,轧后铁素体晶粒的细化效果越好,改善钢综合性能的效果越显著。
3.3中间坯厚度
γ再结晶区轧制结束后板坯待温时的厚度称为中间坯厚度。适当增加中间坯厚度,可增大γ再结晶温度以下时的累积变形量(即精轧累积变形量),使变形奥氏体晶粒内部的形变能和形变缺陷增多,从而有利于提高相变驱动力,减少带状区域相变温度差,减小相变的不同时性,有利于铁素体均匀形核,最终使晶粒细化并减少带状组织,进一步改善钢的综合性能。适当地增加中厚板轧件的中间坯厚度,致使表层奥氏体组织在低温时发生大变形,加上机架间除鳞高压水冷却、轧件与传送辊、轧辊的接触导热可快速降低表层组织的温度,促使表层组织发生应变诱导相变,在适当条件下可实现表层组织的超细晶化。在轧制过程中轧件表层组织硬化使其变形抗力逐渐增大,有利于变形向心部渗透,从而细化表层以下材料的晶粒,进而实现内部组织的细晶化。
4.在线材棒材中的应用：
4.1高的冷却速率和低的终冷温度
在管线钢控制轧制和控制冷却的诸多工艺参数中,冷却速率和终冷温度至为重要。随着高强度管线钢的开发,高的冷却速率和低的终冷温度已成为管线钢控制冷却中的关键技术。
4.2高的冷却速率和低的终冷温度的主要作用表现在：
通过高的冷却速率和低的终冷温度的实施,可使管线钢获得细小的针状铁素体或贝氏体组织,从而达到高强韧的目的。冷却速率和终冷温度对管线钢强韧性的影响可以看出,随着冷却速率的提高和终冷温度的降低,可提高管线钢的强韧特性。
在加速冷却中较高的冷却速率不仅有利于通过相变强化获得高强度,而且有利于通过细化相变的显微组织获得高韧性,因而可采用合金含量较低的材料达到高的强韧要求。由于冷却速率的增加可降低管线钢的合金加入量,因而不仅降低了钢材的成本,还有利于钢材冶金性能和焊接性的提高。
随着海洋管线和大变形管线的发展,对管线钢的壁厚提出了要求。采用高的冷却速率,可使厚钢板温度的离散性小,组织和力学性能均匀。一般认为,大于30℃/s的冷却速率对厚板的均匀性是有利的。
4.3双相组织的控轧、控冷技术
大变形管线钢是近年来油气管线钢的一个重要发展方向。大变形管线钢的主要性能特点是在保证高强韧性能的同时具有低的屈强比、高的均匀塑性变形伸长率和高的形变强化指数。大变形管线钢的基本组织特征是双相组织。这种双相组织可通过低C、超低C的多元微合金化设计和特定的控轧、控冷技术获得。大变
形管线钢双相组织通常有贝氏体+铁素体(B+F)和贝氏体+马/奥岛(B+M/A)两类。
4.4超细晶粒的控轧、控冷技术
为获取超细晶粒,在传统的控轧、控冷技术的基础上,近年来开发出形变诱导铁素体相变(DIFT)技术和驰豫-析出-控制相变(RPC)技术。
5在中厚板中的应用
中厚钢板“微合金化+控轧控冷”的生产工艺是一种先进的优质中厚钢板生产工艺,可以取代多种钢板的“热轧+离线热处理”传统生产工艺,有效降低生产成本,是生产高强度、高韧性优质钢板的工艺发展方向。
5.1坯料加热
钢坯加热温度的高低影响轧制前原始奥氏体晶粒的大小,从而影响钢材抗脆性断裂的能力。为了使控轧控冷工艺生产的钢材具有良好的综合力学性能,要求钢坯加热温度应控制在1 100～1 250℃。考虑到二轧厂轧机主电机能力偏小,在这个温度范围轧制将很困难,为此将钢坯的加热温度定为1 150～1 280℃,在实际生产过程中根据轧制的温度情况在这个范围内进行调节。正常情况下采用双炉模式生产,加热时间和保温时间都足够长,可使钢坯加热均匀。
5.2坯料除鳞
加热后坯料经除鳞箱进行初次除鳞,轧制时再根据板面情况利用机前机架间的高压水喷管进行二次除鳞,保证钢板表面质量良好,高压水压力应≥15 MPa。
5.3控制轧制
根据热轧过程中变形奥氏体再结晶状态和相变机制的不同,一般将控制轧制划分为三个阶段:在奥氏体再结晶区的控制轧制——奥氏体再结晶型控制轧制;在奥氏体未再结晶区的控制轧制——奥氏体未再结晶型控制轧制;在奥氏体和铁素体两相区的控制轧制——两相区控制轧制。在再结晶区轧制时,为控制变形奥氏体的再结晶数量,应尽可能达到完全再结晶,在设备能力许可的条件下,在高温区采取尽可能大的道次压下量,提高道次变形量(一般要求≥15%～20%,最小≥10%),以增加奥氏体的再结晶数量,细化晶粒。在未再结晶区轧制时,钢不发生奥氏体再结晶过程,变形使奥氏体晶粒拉长、压扁,并在晶粒内形成变形带。变形奥氏体的晶界是奥氏体向铁素体转变时优先形核的部位,被拉长的奥氏体晶粒将阻碍铁素体晶粒长大。随着变形量加大,晶体内变形带数量增多,在晶体内的分布也更加均匀,这些变形带也提供相变时的形核地点,因而相变后的铁素体更加细小均匀。两相区轧制时,变形使奥氏体晶粒继续拉长,在晶粒内部形成新的滑移带,并在这些部位形成新的铁素体晶核。而变形又使先析出铁素体晶粒内部形成大量位错,这些位错在高温形成亚结构,亚结构使强度提高,脆性转变温度降低。在两相区轧制,亚结构是引起强度迅速提高的主要原因。为保证钢板的性能达到标准
要求,提高生产效率,作业过程中采取如下的工艺措施:
轧制过程中打开轧机机架间的中压冲淋水喷管对钢板冲水加强降温,适当增加初轧的轧制道次,采用高温快轧的方法,使奥氏体晶粒细化;
钢板轧制到厚度20～25mm左右,温度1 000～1 050℃时,对其喷打机架间高压水若干次,使钢板温度迅速降到950℃以下;
控制最后三道次的轧制温度和累计压下量,使其在奥氏体未再结晶区轧制的累计变形量≥40%。第二组钢板用两块交叉轧制的方法生产,第三组钢板用链式交叉轧制的方法生产,两者都是先在奥氏体再结晶区把钢坯轧制到等温厚度,然后把等温中间坯放到机后或机前的延伸辊道上进行降温等候,同时轧制另一块钢板,从而避免在奥氏体部分再结晶区轧制,待等温中间坯的温度降到奥氏体未再结晶区时再对其进行奥氏体未再结晶型控制轧制,终轧温度控制在830～920℃,进行的是“奥氏体再结晶区+奥氏体未再结晶区”两阶段控制轧制。
6.提高控制轧制的途径和方法
6.1交叉轧制
各个轧制阶段都有一定的开轧温度和终轧温度。因此，各阶段之间都有一个.中间冷却待温的问题。中伪冷却时间的长短主要取决于轧件的中间厚度，中间厚度愈大，轧件在辊道上放置的时间就愈长。轧机只轧制一块板坯时，轧件的中间冷却待温会造成轧机产量较大的下降。如果在轧件中间冷却期间，让轧机轧制其它轧件，那显然会提高轧机的产量。根据鞍钢厚板厂轧制线条件和板坯的情况，提出三种交叉轧制方案。
总之，采用交叉轧制，就在于充分地利用轧件的中间冷却时间，让轧机轧制另外的轧件，达到提高轧机产量的目的。
6.2缩短中间冷却时间
为了缩短轧件中间冷却时间，结合二期工程还要增设精轧机的条件，在粗轧机后设置一喷淋冷却装置，由于轧机后设置喷淋冷却装置，同样的待冷轧件，轧件在轧机前和轧机后的中间冷却时间会有所不同。据此，我们给出了两块钢板的两阶段交叉轧制方法。这种方法的要点是要使轧件在轧机前的中间冷却时间大于精轧时间。这种方法适合于较厚产品的生产，轧件在轧机后，可根据实际需要确定轧件的喷水时间，以保证轧制节奏协调，从而达到提高产量的目的。待将来安装精轧机后，实现多块钢板的控制轧制，喷淋冷却在缩短轧件中间冷却时间方面就会显示出其重要作用。
6.3控轧控冷
控制冷却是一种利用钢材轧后余热进行热处理的操作。分为直接淬火和加速冷却两种。在中厚板轧制线上可设置直接淬火和加速冷却两种装置，或设置多功能冷却装置，由于它们具有不同的冷却速度和冷却能力，便可生产出所要求机械性能的轧材。
前面已指出，控制轧制与控制冷却都是细化铁素体晶粒的重要方法。但控制
轧制，特别是三阶段轧制，由于轧制温度低，再加上两次中间冷却，对轧机产量影响很大。如果采用两阶段轧制，配以加速冷却，同样可以生产出满足性能要求的钢材，这既减轻了轧机负荷，又提高了产量。
用加速冷却方法处理钢板时，一定要控制钢板冷却开始温度、冷却速度和冷却终止温度，使之形成铁素体和岛状贝氏体复合组织，同时要防止生成不利于韧性的马氏体组织。还要保证处理的钢板冷却均匀，以免造成瓢曲，只有钢板在宽度、长度和厚度方向上达到均匀冷却，才能保证钢板的性能均匀。
总之，控制轧制与控制冷却对轧材组织各有不同作用，两者可以互为条件。相互补充，达到提高产品性能的目的。控制轧制与控制冷却相结合，可以减轻轧机负荷，提高产量。
提高终轧变形率，可使第二阶段轧件开轧厚度减小，达到提高产量的目的。在保证总压缩比的条件下，还可用较薄板坯，减小总的压下量，以便提高轧机的产量。
总结：
本文总结了控制轧制的主要阶段，主要参数以及控制轧制在线棒材以及中厚板中的应用，并且阐述了提高控制轧制的途径和方法。
参考文献：
1.《管线钢的控轧控冷技术及其研究进展》高惠临
2.《合金元素和控轧控冷工艺在管线钢研制中的应用》丁文华
3.《控轧控冷工艺在2 500 mm中厚板生产线上的应用》黄远坚王学志
4.《单机架中厚板轧机的控轧控冷生产》钱振声(鞍钢设计研究院)
5. 《中厚钢板控轧控冷技术综述》陈瑛
6.《控轧控冷工艺对低碳贝氏体钢组织性能的影响》李国彬
7.《控轧控冷技术的发展及在钢管轧制中应用的设想》王国栋
中厚板的控制轧制与控制冷却工艺
中厚板的控制轧制与控制冷却工艺 孙洪亮 （材料成型及控制工程，1233010149） 【摘要】近三十年以来，控制轧制和控制冷却技术在国外得到了迅速的发展，各国先后开展了多方面的理论研究和应用技术研究，并在轧钢生产中加以利用，明显的改善和提高了钢材的强韧性和使用性能，为了节约能耗、简化生产工艺和开发钢材新品种创造了有力条件。目前国内外大多数宽厚板厂均采用控制轧制和控制冷却工艺,生产具有高强度、高韧性、良好焊接性的优质钢板。控制轧制和控制冷却工艺的开发与理论研究进一步揭示了热变形过程中变形和冷却工艺参数与钢材的组织变化、相关规律以及钢材性能之间的内在关系，充实和形成了钢材热变形条件下的物理冶金工程理论，为制定合理的热轧生产工艺提供理论依据。关键词:宽厚板厂，控制轧制，控制冷却 【关键词】控制轧制；控制冷却；冷却段长度 In the controlled rolling and controlled cooling technology of plate Abstract：For nearly 30 years, controlled rolling and controlled cooling technology obtained the rapid development in foreign countries, and countries successively carried out various theoretical research and applied technology research, and tries to use in the production of steel rolling, the obvious improve and enhance the tenacity of steel and the use of performance, in order to save energy consumption, simplify production process and development of new steel varieties created favourable conditions. Most lenient plate factory at home and abroad adopt controlled rolling and controlled cooling technology, production has high strength, high toughness and good weldability of high qualified steel plate. Controlled rolling and controlled cooling technology development and theory research of further reveals that the thermal deformation in the process of deformation and cooling process parameters and the change of the organization of the steel, the relevant laws and the internal relations between steel performance, enrich and formed steel thermal deformation under the condition of physical metallurgy engineering theory, to provide theoretical basis for reasonable hot-rolling process. Keywords: generous plate factory, controlled rolling and controlled cooling Key Words:Control rolling; Controlled cooling; Cooling length 1引言 近代工业发展对热轧非调质钢板的性能要求越来越高，除了具有高强度外，还要有良好的韧性、焊接性能及低的冷脆性。目前世界上许多国家都利用控轧和控冷工艺生产高寒地区使用的输油、输气管道用钢板、低碳含铌的低合金高强度钢板、高韧性钢板，以及造船板、桥
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钢材的控制轧制和控制冷却 一、名词解释： 1、控制轧制：在热轧过程中通过对金属的加热制度、变形制度、温度制度的合理控制，使热塑性变形与固态相变结合，以获得细小晶粒组织，使钢材具有优异的综合力学性能。。 2、控制冷却：控制轧后钢材的冷却速度、冷却温度，可采用不同的冷却路径对钢材组织及性能进行调控。 3、形变诱导相变：由于热轧变形的作用，使奥氏体向铁素体转变温度Ar3上升，促进了奥氏体向铁索体的转变。在奥氏体未再结晶区变形后造成变形带的产生和畸变能的增加，从而影响Ar3温度。 4、形变诱导析出：在变形过程中，由于产生大量位错和畸变能增加，使微量元素析出速度增大。 两相区轧制后的组织中既有由变形未再结晶奥氏体转变的等轴细小铁素体晶粒，还有被变形的细长的铁素体晶粒。同时在低温区变形促进了含铌、钒、钛等微量合金化钢中碳化物的析出。 5、再结晶临界变形量: 在一定的变形速率和变形温度下，发生动态再结晶所必需的最低变形量。 6、二次冷却：相变开始温度到相变结束温度范围内的冷却控制。 二、填空： 1、再结晶的驱动力是储存能，影响其因素可以分为：一类是工艺条件，主要有变形量、变形温度、变形速度。另一类是材料的内在因素，主要是材料的化学成分和冶金状态。 2、控制冷却主要控制轧后钢材冷却过程的（冷却温度）、（冷却速度）等工艺条件，达到改善钢材组织和性能的目的。 3、固溶体的类型有（间隙式固溶）和（置换式固溶），形成（间隙式）固溶体的溶质元素固溶强化作用更大。 4、根据热轧过程中变形奥氏体的组织状态和相变机制不同，将控制轧制划分为三个阶段，即奥氏体再结晶型控制轧制、奥氏体未再结晶型控制轧制、在A+F两相区控制轧制。 5、以珠光体为主的中高碳钢，为达到珠光体团直径减小，则要细化奥氏体晶粒，必须采用（奥氏体再结晶）型控制轧制。 6、控制轧制是在热轧过程中通过对金属的（加热制度）、（变形制度）、（温度制度）的合理控制，使热塑性变形与固态相变结合使钢材具有优异的综合力学性能。 7、钢的强化机制主要包括（固溶强化）、（位错强化）、（沉淀强化）、（细晶强化）、（亚晶强化）、（相变强化）等，其中（绕过）机制既能使钢强化又使钢的韧性得到提高。
控制轧制、控制冷却工艺
控制轧制、控制冷却工艺技术 1.1 控制轧制工艺 控制轧制工艺包括把钢坯加热到适宜的温度，在轧制时控制变形量和变形温度以及轧后按工艺要求来冷却钢材。通常将控制轧制工艺分为三个阶段，如图 1.1所示[2]：(1>变形和奥氏体再结晶同时进行阶段，即钢坯加热后粗大化了的γ呈现加工硬化状态，这种加工硬化了得奥氏体具有促使铁素体相变形变形核作用，使相变后的α晶粒细小；(2> (γ+α>两相区变形阶段，当轧制温度继续降低到Ar3温度以下时，不但γ晶粒，部分相变后的α晶粒也要被轧制变形，从而在α晶粒内形成亚晶，促使α晶粒的进一步细化。 图1.1控制轧制的三个阶段 (1>—变形和奥氏体再结晶同时进行阶段；(2>—低温奥氏体变形不发生再结晶阶段；(3>—<γ+α）两相区变形阶段。
1.2 控制轧制工艺的优点和缺点 控制轧制的优点如下： 1．可以在提高钢材强度的同时提高钢材的低温韧性。 采用普通热轧生产工艺轧制16Mn钢中板，以18mm厚中板为例，其屈服强度σs≤330MPa，-40℃的冲击韧性A k≤431J，断口为95%纤维状断口。 当钢中加入微量铌后，仍然采用普通热轧工艺生产时，当采用控制轧制工艺生产时，-40℃的A k值会降低到78J以下，然而采用控制轧制工艺生产时。然而采用控制轧制工艺生产时-40℃的A k值可以达到728J以上。在通常热轧工艺下生产的低碳钢α晶粒只达到7~8级，经过控制轧制工艺生产的低碳钢α晶粒可以达到12级以上<按ASTM标准），通过细化晶粒同时达到提高强度和低温韧性是控轧工艺的最大优点。 2．可以充分发挥铌、钒、钛等微量元素的作用。 在普通热轧生产中，钢中加入铌或钒后主要起沉淀强化作用，其结果使热轧钢材强度提高、韧性变差，因此不少钢材不得不进行正火处理后交货。当采用控制轧制工艺生产时，铌将产生显著的晶粒细化和一定程度的沉淀强化，使轧后的钢材的强度和韧性都得到了很大提高，铌含量至万分之几就很有效，钢中加入的钒，因为具有一定程度的沉淀强化的同时还具有较弱的晶粒细化作用，因此在提高钢材强度的同时没有降低韧性的现象。加入钢种的钛虽然具有细化加热时原始γ晶粒的作用，但在普通轧制条件下钢中的钛不能发挥细化轧制变形过程中γ晶粒的作用，仍然得不到同时提高钢的强度和韧性的效果，当采用控制轧制工艺生产含钛钢时，才能使钢种的Ti 钢材控制轧制与控制冷却 姓名:蔡翔 班级:材控12 学号: 钢材控制轧制与控制冷却 摘要:控轧控冷就是对热轧钢材进行组织性能控制得技术手段,目前已经广泛应用于热轧带钢、中厚板、型钢、棒线材与钢管等钢材生产得各个领域。控轧控冷技术能够通过袭警抢话、相变强化等方式,使钢材得强度韧度得以提高。 Aｂstract: cｏntrolled rolling is cｏntrｏlleｄcooｌｉｎg of hot ｒoｌlｅd sｔeel orgaｎｉzaｔｉon ｐerｆoｒmanｃe ｃontrol tecｈnology, has been ｗideｌy useｄｉｎthe hot ｒｏlled ｓtrip steeｌ,plaｔe,ｓｔeｅl,wｉre rod aｎd stｅeｌｐｉpｅaｎd oｔhｅr ｓｔeel products pｒoｄuction fiｅｌdｓ。Ｃontroｌｌｅｄrollinｇtechｎology of contｒｏllｅd coolｉng cａn pas ｓover ａssaｕltｉng a police officer, phasｅtransｆｏｒmａtiｏｎsｔｒengthening and so oｎ,to iｍproｖe the ｓtｒengｔｈoｆtｈe steelｔoｕg ｈnｅss、 关键词:宽厚板厂,控制轧制,控制冷却 1。引言: 控轧控冷技术得发展历史: 20世纪之前,人们对金属显微组织已经有了一些早期研究与正确认识,已经观察到钢中得铁素体、渗碳体、珠光体、马氏体等组织。2０世纪20年代起开始有学者研究轧制温度与变形对材料组织性能得影响,这就是人们对钢材组织性能控制得最初尝试,当时人们不仅已经能够 管线钢综述 欧阳高凤 摘要：本文对管线钢的大概发展历程、成分冶金、显微组织、力学性能、轧制工艺、焊接性及焊接工艺进行了论述，从而能够了解管线钢的发展，为课题研究打下基础。 关键词：管线钢成分显微组织力学性能生产工艺焊接工艺发展 1 管线钢的大概发展历程 半个多世纪以来，随着石油和天然气的开发和需求量的增加，从而带动了管线钢的发展。由于管道运输具有经济、方便、安全等特点，进入二十一世纪以来，管线钢呈现蓬勃发展的趋势。我国管线钢的应用和起步较晚，过去已铺设的油、气管线大部分采用Q235和16Mn钢。我国开始按照API标准研制X60、X65管线钢，并成功地与进口钢管一起用于管线铺设。90年代初宝钢、武钢又相继开发了高强高韧性的X70管线钢，随后成功研制了X80管线钢，X70和X80管线钢已大量应用于油气管道运输中。近几年开发的高强韧的X100和X120管线钢还处在试验阶段，应用方面还比较少。 在我国，石油、天然气的运输基本上已经实现了管道运输。但是与世界上工业发达国家相比，国内的管道运输在质量上和数量上都存在很大差距。中国虽然为世界的主要石油出产国之一，但输油输气的管道不足世界管线总长度的百分之一，而且普遍存在输送压力低、管径小的缺点。随着我国油气资源的进一步开发利用，西气东输的工程实施，油气管线向长距离、大口径发展是必然趋势。下面从管线钢的冶金成分、显微组织、力学性能、生产工艺及焊接工艺等方面，进一步较详细的介绍管线钢的发展。 2 管线钢的冶金成分的发展 管线钢和其他的微合金钢一样，都是在传统的C-Mn钢的基础上加上合金元素。合金元素主要以Nb、Ti、V或少量的Mo、Cu、Ni、Cr及B为主，以这些合金元素来对管线钢进行合金设计，以达到不同的强度等级及性能要求。 管线钢的冶金成分的发展大致经历三个阶段。第一阶段为1950年以前，是以C-Mn和C-Mn-Si钢为主的普通碳钢，强度级别在X52以下。第二阶段为1950-1972年，在C-Mn钢的基础上引入微量的Nb、Ti、V，通过相应的热轧和轧后处理工艺，提高了钢的综合性能，生产出X60及X65级别的钢。第三阶段为1972年至今，这一阶段合金化的发展特点为微合金的多元化，相继又加入少量的Mo、Cu、Ni、Cr及B，结合控轧控冷的新工艺，生产出综合性能优异的管线钢，主要以X70和X80管线钢为主，X100和X120管线钢在试验研究阶段。 下面具体论述以下管线钢中这些合金元素或微合金元素的作用及添加量。2.1 碳 碳是最传统的合金元素、强化元素，而且也是最经济的元素，但它对钢的可焊性影响很大。碳是影响焊接性能最敏感的一个元素，所以20多年来管线钢的碳含量是逐步趋向于低碳或超低碳方向发展。而且随着含碳量的增加，韧性下降，偏析加剧，抗HIC和SSC的能力下降。因此，随着管线钢级别的提高，碳含量应逐渐降低。管线钢的含碳量从开始的1.0%左右逐步降低，最低可达到0.01%。 钢材的控制轧制与控制冷却技术 专业：材料成型及控制工程12 姓名：管沁 学号： 钢材的控制轧制与控制冷却技术 管沁 （材料成型及控制工程12级） [摘要]控制轧制和控制冷却能将热轧钢材的两种强化效果相加，进一步提高钢材的强度、韧性和焊接性能，获得更合理的综合力学性能。控轧控冷工艺是一项提高钢材质量、节约合金、简化工序、节约能源消耗的先进轧钢工艺技术。由于控轧控冷具有形变强化、相变强化的综合作用，因此控轧控冷既能提高钢材强度又能改善钢材的韧性和塑性。轧钢厂生产的中厚钢板、热轧板卷、棒、线、型材和钢管都可以采用控轧控冷工艺。 [关键词]控制轧制；控制冷却；中厚板；线材生产 Abstract:Controlled rolling and controlled cooling could add those two reinforcement effect of hot rolled steel products, further improve the strength, toughness and welding performance of steel, to obtain better comprehensive mechanical properties. Controlled rolling process of controlled cooling is an improve steel quality and saving alloy, simplify the process, save energy consumption of advanced rolling technology. Because the controlled rolling cold has deformation strengthening and phase transformation strengthening combination, so both can improve the strength of steel and controlled rolling cold can improve the toughness and plasticity of steel. Rolling mill in the production of medium plate, hot-rolled coil, rod, wire, profiles and steel tube can be used in a controlled rolling process of controlled cooling. Keyword：Controlled rolling；Controlled cooling;plate rolling Wire rod production 1.引言 控制轧制和控制冷却工艺是现代钢铁工业最大的技术成就之一,所谓控制轧制和控制冷却技术,就是在一定的钢材化学成分的情况下,通过对轧制温度、压下量和轧后冷却过程参数的控制,可以细化钢材显微组织、显著改善和提高钢材的性能,获得具有良好综合性能的钢铁材料。控制冷却是控制轧后钢材的冷却速度达到改善钢材组织和性能的目的。由于热轧变形作用,促使变形奥氏体向铁素体转变温度的提高,相变后的铁素体晶粒容易长大,造成力学性能降低。为了细化铁素体晶 高级别管线钢概述 管线钢是指用于输送石油、天然气等的大口经焊接钢管用热轧卷板或宽厚板。管线钢在使用过程中，除要求具有较高的耐压强度外，还要求具有较高的低温韧性和优良的焊接性能。随着石油、天然气消费量的增长，其输送的重要性显越发突出，尤其是长距离输送。而提高输送效率，提高输送的经济效益就要通过加大输送管道口径，提高输送压力来解决。从而提高了对高级别、高性能管线钢的需求。 1、国内发展概况 我国管线钢的起步较晚，国内生产符合API5L标准的管线工程设计要求的管线钢仅有10多年的历史，X60～X70级管线钢已在国际市场上占有一定的地位，目前国内已投入生产的X80级管线钢质量也达到了国际先进水平，X100级管线钢已经研制出来。随着国内冶金技术装备水平的提高，我国能生产管线钢板卷的企业逐渐增多，但是能够生产X70及以上级别的钢厂仅有宝钢、武钢、鞍钢、舞钢、等。近两年来，许多钢铁厂加大了对高级别管线钢的研究开发，宝钢已研发出X120级别的管线用钢板。 21世纪是我国输气管建设的高峰时期。“西气东输”管线采用大口径、高压输送管的方法，这条管线全长4167km，输送压力为10MPa，管径为1016mm，采用的钢级为X70、厚度4.6mm，-20℃的横向冲击功≥120J。从西气东输工程钢材与钢板的国产化率统计看（表1.1）[1]，此项目X70钢材与钢管的总国产化率并不高，说明我国迫切需要加速高钢级管线钢宽厚板生产能力的建设。从总体上来看，我国X80级别以上高级别管线钢与国际上还有很大的差距，同级别管线钢的开发与应用整整比发达国家晚了近30年。 表1.1西气东输工程钢材与钢板的国产化率统计 2、国外发展概况 国外高级别管线钢呈现强劲的发展趋势，从20世纪70年代初期X65管线钢开始投入使用，80年代X70级管线钢逐渐被引入工程建设，1985年API标准中 控制轧制的应用分析 摘要：控制轧制是目前世界上轧制中经常使用的技术。一般认为控制轧制技术是在20世纪60—70年代确立的，但实际上早在1920年，这一技术就初见端倪了，以后经过无数技术人员长期不断的努力才发展至今天的成就。这项工艺，节约合金，简化工序，节约能源消耗的先进轧钢技术，大幅度提高钢材的综合性能。本书的目的在于通过整理控制轧制技术进步的历程，向读者揭示控制轧制技术的重要性。主要介绍控制轧制的定义、种类、机理、优缺点、控制轧制与传统轧制的比较以及控制轧制技术在线棒材﹑型钢﹑双相钢生产中的应用。 关键词：控制轧制控制轧制机理控制轧制应用 前言： 随着科学技术的迅速发展，近几年来中国钢铁工业得到了高速发展，在钢铁工业的各项产品中，控制轧制是近十多年来国内外新发展起来的轧钢生产新技术，受到国际冶金界的重视。各国先后开展了多方面的理论研究和应用技术研究，并在轧钢生产中加以应用，明显地改善和提高了钢材的强韧性和使用性能，为节约能耗，简化生产工艺，开发钢材新品种创造了有利条件。 1 控制轧制的概述 1.1控制轧制的定义 在调整钢的化学成分的基础上，通过控制加热温度﹑轧制温度﹑变形制度等工艺参数，控制奥氏体状态和相变产物的组织状态，从而达到控制钢材组织性能的目的。 1.2控制轧制与普通轧制的比较 与普通生产工艺相比，通过控制轧制生产技术可以使钢板的抗拉强度和屈服强度平均提高约40―60MPa，在低温韧性﹑焊接性能﹑节能﹑降低碳含量﹑节省合金元素以及保持良好板形方面都有无可比拟的优越性。 1.3 控制轧制的种类 (1)完全再结晶型控制轧制。全部变形在奥氏体再结晶区进行，终轧温度不低于奥氏体再结晶温度上限，道次变形量不低于奥氏体再结晶的临界变形量 (2)再结晶型控制轧制与未再结晶配合的控制轧制。这一工艺特点是，在完全再结晶区进行一定道次的变形，在部分再结晶区进行待温，而在奥氏体的未再结晶区继续轧制一定道次，并在未再结晶区结束轧制 (3) 完全再结晶型、未再结晶和(γ+α) 两厢区控制轧制。这种工艺特点是，在奥氏体完全再结晶区轧制一些道次，接近部分再结晶区进行待温或快冷，进入未再结晶区温度后继续轧制，并且当钢温已经达到(γ+α)两相区时轧制一定道次，达到一定变形量后终止轧制。 如图1 冶炼管线钢的工艺设计 摘要： 本文主要介绍了管线钢的基本概念，技术要求，及冶炼X65工艺过程中的一些具体措施和参数。最后介绍了轧制过程中的具体方法和参数及实验结果 前言： 该片文章主要研究了管线钢X65在冶炼和轧制过程中需要采取的相应措施，以及采取这些工艺措施的原因，对最后获得钢采取试验测试的方法来验证其化学和力学性能是否满足要求。 1.管线钢的概述 1.1概念 管线钢主要用于石油、天然气的输送。制造石油天然气集输和长输管或煤炭、建材浆体输送管等用的中厚板和带卷称为管线用钢（LPS）。目前管线钢的型号主要有X60、X65、X70、X80、X100等。 1.2管线钢类型 管线钢可分为高寒、高硫地区和海底铺设三类。从油气输送管的发展趋势、管线服役条件、主要失效形式和失效原因综合评价看，不仅要求管线钢有良好的力学性能，还应具有耐负温性、耐腐蚀性、抗海水和HSSCC性能等，在成分和组分上要求“超高纯、超均质、超细化”。 1.3技术要求 (1)高强度。管线钢的强度指标主要有抗拉强度和屈服强度。在要求高强度 的同时，对管线钢的屈强比（屈服强度与抗拉强度）也提出了要求，一般要求在0.85-0.93的范围内。 （2）高冲击韧性。管线钢要求材料应具有足够高的冲击韧性（起裂、止裂韧性）。对于母材，当材料的韧性值满足止裂要求时，其韧性一般也能满足防止起裂的要求。 （3）低的韧脆转变温度。严酷地地域、气候条件要求管线钢应具有足够低的韧脆转变温度。DWTT的剪切面积已经成为防止管道脆性破坏的主要控制指标。一般规范要求在最低运行温度下试样断口剪切面积≥极85%。 （4）优良的抗氢致开裂（HIC）和抗硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）性能。 （5）良好的焊接性能。钢材良好的焊接性对保证管道的整体性和野外焊接质量至关重要。 这其中难点和重点是高韧性，高强度、高韧性是通过控冷技术得到贝地、氏体铁素体组织来保证的。 对于优质管线钢，夹杂物含量应达到下表水平： 优质管线钢中有害元素含量的要求 控制轧制的应用 【摘要】控制轧制是在热轧过程中通过对金属加热制度、变形制度和温度制度的合理控制，使热塑性变形与固态相变结合，以获得细小晶粒组织，使钢材具有优异的综合力学性能的轧制新工艺。控制轧制工艺是一项节约合金、简化工序、节约能源消耗的先进轧钢技术，它能通过工艺手段充分挖掘钢材潜力，大幅度提高钢材综合性能，给冶金企业和社会带来巨大的经济效益。本文一直围绕着控制轧制，以控制轧制为中心，简单地介绍了控制轧制的概念，种类，优缺点以及控制轧制的强化机理，一直延伸至控制轧制在现实板带生产中的应用。 【关键字】控制轧制、强度、韧性、板带 【绪论】对低碳钢、低合金钢来说，采用控制轧制工艺主要是通过控制轧制工艺参数，细化变形奥氏体晶粒，经过奥氏体向铁素体和珠光体的相变，形成细化的铁素体晶粒和较为细小的珠光体球团，从而达到提高钢的强度、韧性和焊接性能的目的。 1、控制轧制的概念 1.1控制轧制的定义 控制轧制是指在比常规轧制温度稍低的条件下，采用强化压下和控制冷却等工艺措施来提高热轧钢材的强度、韧性等综合性能的一种轧制方法。控制轧制钢的性能可以达到或者超过现有热处理钢材的性能。 控制轧制工艺包括把钢坯加热到最适宜的温度，在轧制时控制变形量和变形温度以及轧后按工艺要求来冷却钢材。通常把控制轧制工艺分为三个阶段，如图1所示：1）变形和奥氏体再结晶同时进行阶段，即钢坯加热后粗大化了的γ晶粒经过在γ再结晶区域内的反复变形和再结晶而逐步得到细化的阶段；2）低温奥氏体变形阶段，当轧制变形进入γ未再结晶区域内时，变形后的γ晶粒不再发生再结晶，而呈现加工硬化状态，这种加工硬化了的奥氏体具有促进铁素体相变形核作用，使相变后的α晶粒细小;3)(γ+α)两相区变形阶段，当轧制温度继续降低到A r3温度以下时，不但γ晶粒，部分相变后的α晶粒也要被轧制变形，从而在α晶粒内形成亚晶，促进α晶粒的进一步细化。 三、钢材的生产工艺 碳素钢的定义及钢中五元素 含碳2%以下的铁碳合金称为钢。碳素钢中的五元素是指化学成份中的主要组成物，即 C、Si、Mn、S、P（碳、硅、锰、硫、磷）。其次是在炼钢过程中不可避免地会混入气体，含O、H、N（氧、氢、氮）。此外，用铝-硅脱氧镇静工艺中，必然在钢水中含有 Al，当Als（酸溶铝）≥0.020%时，还有细化晶粒的作用。化学元素对钢性能的影响 1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。 3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。 4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。 5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。 6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。 7、镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。 8、钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。 9、钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的 控制轧制过程的基本原理 历史背景 历史上，碳是提高钢的强度的最重要的化学元素，但碳对许多工艺性能如焊接性能、成型性能有不利的影响。因此，用碳强化的钢的应用受到限制。为了保证钢结构的安全性，要求钢的强度和韧性达到优良的配合，这种含碳较高的钢往往要进行成本高的热处理，如淬火加回火。 为了扩大成本低的高强度钢的应用，物理冶金学家们建议用其它强化机制来替代碳的强化。图1（1）显示，根据d-1/2规律（2），晶粒细化是同时提高强度和韧性的最有效的方法。控制轧制工艺是达到此目的的工业技术，该技术把成型过程与显微组织的控制过程结合起来。 均热温度 为了使加热工艺易于进行，传统方法是采用较高的均热温度。因此，轧制工艺从钢坯加热开始就要控制晶粒尺寸，而且其效果是明显的。人们知道，奥氏体晶粒长大与均热温度决定于均热时要求产生的冶金反应，即使微合金化元素溶于固溶体，其原因将于下面得到解决。对于钢种而言，最低的均热温度决定于铌、碳含量。如图2所示，对于0.10%C、0.03%Nb.的钢来说，其最低均热温度为1150℃。钛形成非常稳定的TiN，如图3（3）所示，它可在相当高的均热温度下控制奥氏体晶粒尺寸。另外钛还可以夺走N b（C、N）相中的N，形成的N b C 化合物更易溶解。在钢中一般氮含量的情况下，T i的最佳含量，即化学比含量，一般很低， 低于0.02%。 log(Nb)(C)=2.96-7510/T…Nordberg and Aronsson log(Nb)(C+12/14N)=2.26-6770/T…Irvine 再结晶控制轧制 钢在热变形过程中发生再结晶。控制这一过程使其发生多次再结晶可导致有效晶粒细化。应当注意每道次轧制应采用的最小变形量，否则将会发生晶粒长大，如图4（4）所示。图5（5）显示出一种典型的轧制制度可获得大约50μm的平均晶粒尺寸。在有铌微合金化的情况下，可以得到更细小的晶粒尺寸。这是因为扩散控制的过程，如道次间的晶粒长大，由于铌原子的直径比γ-Fe原子大15.2%，扩散过程受到很大阻碍。 变形前的奥氏体晶粒愈小，轧制温度愈低，每道次变形量愈大，最终再结晶后的晶粒尺寸愈小。文献[6]表明，如果最后三道次变形至少约25%，大于图5报道的15%，再结晶控 管线钢知识 石油和天然气的需求迅速增长，2011-2015 年世界范围内管道建设的工程投资每年近400 亿美元。 西气东输二线管道以高强度X80为管材，管径1219mm,压力12MPa,主干线全长 4895km。2010年底的统计资料显示，我国已建立原油管道1.9*104km, 天然气管道 3.3*104km，成品油管道1.6*104km,油气管道总里程已达6.8*104km，2020年有望达到 20*104km。同时，与我国的能源需求和先进国家的管道水平相比，我国管道建设还有巨大的需求和潜力。 一、管道工程面临的挑战与管线钢发展方向 管道的大管径、高压输送与高强度管线钢 由建立在流体力学基础上的设计计算可知，原油管道单位时间输送量与输送压力梯度的平方根成正比，与略大于管道直径的平方成正比。加大管道直径，提高管道工作压力是提高管道输送量的有力措施和油气管道的基本发展方向。 目前认为，输油管道合适的最大管径为1220m m，输气管道合适的最大管径为 1420mm。在输送压力方面，提高压力的追求仍无止境。20世纪50-60年代的最高输送压力为6.3MPa(X52)，70-80年代的最高输送压力为10MPa(X60-65)，90年代后的最高输送压力达14MPa(X70-80)。近年来，国外一些新建天然气管道压力一般为10-15MPa，一些管道压力已超过20MPa (X100-X120)。 由管道设计准则可知，管道工程的大口径、高压输送这一目标可以通过增加钢管壁厚和钢管强度来实现。然而，提高管线钢的强度才是一种理想的选择。这是因为高强度管线钢的采用不仅可减少钢管壁厚和重量，节约钢材成本，而且由于钢管管径和壁厚的减少，可以产生许多连带的经济效益。据统计，在大口径管道工程中，25%-40%的工程成本与材料有关。一般认为，管线钢每提高一个级别，可使管道造价成本降低5%-15%。 管道的低温环境与高韧性管线钢 随着管道工程的发展，对管线钢韧性的技术要求日益提高，韧性已成为管线钢最重要的性能指标。为获取高韧性管线钢，可通过多种韧化机制和韧化方法，其中低碳或超低碳、纯净或超纯净、均匀或超均匀、细晶粒或超细晶粒以及针状铁素体为代表的组织形态是高韧性管线钢最重要的特征。 超纯净管线钢：S W 0.0005%、P< 0.002%、N W 0.002%、O< 0.001%和H< 0.0001%； 超细晶粒管线钢：通过严格控制控轧、控冷条件，目前可获得这种有效晶粒尺寸达到1-2um,因而赋予了管线钢优良的韧性。现代管线钢的A v大都在 200-300J以上，50%FAT可达-45 C以下。经过精心控制的管线钢，其A可高达400-500J 以上，DWTT勺85%FAT可降至-60 °C 以下。 管道的大位移环境与大变形管线钢 所谓大变形管线钢是一种适应大位移服役环境的，在拉伸、压缩和弯曲载荷下具有较高极限应变能力和延性断裂抗力的管道材料。这种管线钢既可满足管道高压、大流量输送的强度要求和满足防止裂纹起裂和止裂的韧性要求，同时又具有防止管道因大变形而引起的屈曲、失稳和延性断裂的极限变形能力，因此大变形管线钢是管道工程发展的迫切需要，也是传统油、气输送管道材料的一种重要补充和发展。 大变形管线钢的主要性能特征是在保证高强韧性的同时，具有低的屈强比 (c s/ (T b V 0.8 )，高的均匀伸长率(如S u > 8%和高的形变强化指数(n> 0.15 )。大变形管线钢的主要组织特征是双相组织。双相大变形管线钢不同于传统的管线钢，也不同于一般意义上的双相钢。它通过低碳、超低碳的多元微合金设计和特定的控制轧制和加速冷 钢材控制轧制和控制冷却技术 葛玉洁 （材料成型及控制工程12 学号：9） [摘要]控轧控冷是对热轧钢材进行组织性能控制的技术手段，目前已经广泛应用于热轧带钢、中厚板、型钢、棒线材和钢管等钢材生产的各个领域。控轧控冷技术能够通过袭警抢话、相变强化等方式，使钢材的强度韧度得以提高。 [关键词]钢材轧制；轧制钢材变形量；控制轧制；控制轧制与控制冷却Controlled rolling and controlled cooling is a technical means for the control of the microstructure and properties of hot rolled steel. It has been widely used in various fields such as hot strip, medium plate, steel bar, rod and steel tube. Controlled rolling and controlled cooling technology by assaulting kibitz, phase transformation strengthening, the strength toughness of steel can be improved. 1引言 1.1控轧控冷技术的发展历史: 20世纪之前，人们对金属显微组织已经有了一些早期研究和正确认识，已经观察到钢中的铁素体、渗碳体、珠光体、马氏体等组织。20世纪20年代起开始有学者研究轧制温度和变形对材料组织性能的影响，这是人们对钢材组织性能控制 的最初尝试，当时人们不仅已经能够使用金相显微镜来观察钢的组织形貌，而且 还通过X射线衍射技术的使用加深了对金属微观组织结构的认识。 1980年OLAC层流层装置投产，控轧控冷在板带、棒线材等大面积应用，技 术已成熟，理论进展发展迅速。 2.控制轧制： 2. 1控制轧制概念: 控制轧制是在热轧过程中把金属范性形变和固态相变结合起来而省去轧后的热处理工序。这是既能生产出强度、韧性兼优的钢材，而又能节约能耗的一项新工艺。控制轧制对轧机的 设备强度、动力和生产控制水平均提出了较高的要求。 3控制轧制的内容 控制轧制参数，包括温度、变形量等，以控制再结晶过程，获得所要求的组织和性能。 加入某些微量元素可使钢的再结晶开始温度升高很多，同时适当地降低轧制温度。从而使多 道次变形的效果叠加，使再结晶在较大的变形量和较低的温度下进行，而使钢材获得符合要 求的组织和性能的钢材. 根据塑性变形、再结晶和相变条件，控制轧制可分为三阶段，如下所 钢材的轧制控制 向明锁 （辽宁科技大学材料成型及其控制工程12级） 摘要：阐述了控制轧制的机理和工艺特点，介绍了二次加热炉的技术进展，铸轧 一体化技术——CASTRIP的技术发展，减量化技术发展，控制轧制技术发展，指出应积极消化吸收先进的控轧控冷工艺，研制开发出高强、高韧性钢材。 关键词：控制轧制技术发展机理工艺 Abstract: in this paper, the mechanism and process characteristics of controlled rolling are introduced. The technological progress of the two reheating furnace, the technology development of CASTRIP, the development of reduction technology, the development of control rolling technology, and the development of high strength and high toughness steel are pointed out. Key words: control rolling technology development mechanism. 1控制轧制基础 1.1控制轧制的概念控制轧制是指在比常规轧制温度稍低的条件下，采用强化压下和控制冷却等工艺措施来提高热轧钢材的强度、韧性等综合性能的一种轧制方法。控制轧制钢的性能可以达到或者超过现有热处理钢材的性能。 1.2控制轧制的优点控制轧制具有常规轧制方法所不具备的突出优点。归结起来大致有如下几点：（1）许多试验资料表明，用控制轧制方法生产的钢材，其强度和韧性等综合机械性能有很大的提高。例如控制轧制可使铁素体晶粒细化，从而使钢材的强度得到提高，韧性得到改善。（2）简化生产工艺过程。控制轧制可以取代常化等温处理。（3）由于钢材的强韧性等综合性能得以提高，自然地导致钢材使用范围的扩大和产品使用寿命的增长。从生产过程的整体来看，由于生产工艺过程的简化，产品质量的提高，在适宜的生产条件下，会使钢材 控制轧制基础 一、控制轧制的概念 控制轧制是指在比常规轧制温度稍低的条件下，采用强化压下和控制冷却等工艺措施来提高热轧钢材的强度、韧性等综合性能的一种轧制方法。控制轧制钢的性能可以达到或者超过现有热处理钢材的性能。 二、控制轧制的优点 控制轧制具有常规轧制方法所不具备的突出优点。归结起来大致有如下几点：（1）许多试验资料表明，用控制轧制方法生产的钢材，其强度和韧性等综合机械性能有很大的提高。例如控制轧制可使铁素体晶粒细化，从而使钢材的强度得到提高，韧性得到改善。 （2）简化生产工艺过程。控制轧制可以取代常化等温处理。 （3）由于钢材的强韧性等综合性能得以提高，自然地导致钢材使用范围的扩大和产品使用寿命的增长。从生产过程的整体来看，由于生产工艺过程的简化，产品质量的提高，在适宜的生产条件下，会使钢材的成本降低。 （4）用控制轧制钢材制造的设备重量轻，有利于设备轻型化。 三、控制轧制的种类 控制轧制是以细化晶粒为主，用以提高钢的强度和韧性的方法。控制轧制后奥氏体再结晶的过程，对获得细小晶粒组织起决定性作用。根据奥氏体发生塑性变形的条件（再结晶过程、非再结晶过程或γ－α转变的两相区变形），控制轧制可分为三种类型。 （一）再结晶型的控制轧制 它是将钢加热到奥氏体化温度，然后进行塑性变形，在每道次的变形过程中或者在两道次之间发生动态或静态再结晶，并完成其再结晶过程。经过反复轧制和再结晶，使奥氏体晶粒细化，这为相变后生成细小的铁素体晶粒提供了先决条件。为了防止再结晶后奥氏体晶粒长大，要严格控制接近于终轧几道的压下量、轧制温度和轧制的间隙时间。终轧道次要在接近相变点的温度下进行。为防止相变前的奥氏体晶粒和相变后的铁素体晶粒长大，特别需要控制轧后冷却速度。这种控制轧制适用于低碳优质钢和普通碳素钢及低合金高强度钢。 （二）未再结晶型控制轧制 它是钢加热到奥氏体化温度后，在奥氏体再结晶温度以下发生塑性变形，奥氏体变形后不发生再结晶（即不发生动态或静态再结晶）。因此，变形的奥氏体晶粒被拉长，晶粒内有大量变形带，相变过程中形核点多，相变后铁素体晶粒细化，对提高钢材的强度和韧性有重要作用。这种控制工艺适用于含有微量合金元素的低碳钢，如含铌、钛、钒的低碳钢。 （三）两相区控制轧制 它是加热到奥氏体化温度后，经过一定变形，然后冷却到奥氏体加铁素体两相区再继续进行塑性变形，并在Ar1温度以上结束轧制。实验表明：在两相区轧制过程中，可以发生铁素体的动态再结晶；当变形量中等时，铁素体只有中等回复而引起再结晶；当变形量较小时（15% -30%），回复程度减小。在两相区的高温区，铁素 钢材控制轧制和控制冷却 姓名：蔡翔班级：材控12 学号： 钢材控制轧制和控制冷去卩 摘要：控轧控冷是对热轧钢材进行组织性能控制的技术手段，目前已经广泛应用于热轧带钢、中厚板、型钢、棒线材和钢管等钢材生产的各个领域。控轧控冷技术能够通过袭警抢话、相变强化等方式，使钢材的强度韧度得以提高。 Abstract: con trolled rolli ng is con trolled cooli ng of hot rolled steel orga ni zati on p erforma nee con trol tech no logy, has bee n widely used in the hot rolled strip steel, pl ate, steel, wire rod and steel pipe and other steel p roducts p roducti on fields.C on trolled rolli ng tech no logy of con trolled cooli ng can p ass over assault ing a p olice officer, p hase tran sformatio n stre ngthe ning and so on, to improve the stre ngth of the steel tough ness. 关键词:宽厚板厂，控制轧制，控制冷却 1.弓i=r 控轧控冷技术的发展历史: 20世纪之前，人们对金属显微组织已经有了一些早期研究和正确认 识，已经观察到钢中的铁素体、渗碳体、珠光体、马氏体等组织。20 世纪20年代起开始有学者研究轧制温度和变形对材料组织性能的影响，这是人们对钢材组织性能控制的最初尝试，当时人们不仅已经能够使用金相显微镜来观察钢的组织形貌，而且还通过X射线衍射技术的使用加深了对金属微观组织结构的认识。 1980年OLAC层流层装置投产，控轧控冷在板带、棒线材等大面积应用，技术已成熟，理论进展发展迅速。 2控轧控冷技术的冶金学原理 2.1 钢的强化机理及对韧性的影响 钢的强化机理主要有：固溶强化、析出强化、位错强化、细 晶强化（晶界强化、亚晶强化）、相变强化等。固溶强化，通过添加C、 Mn Si、Ni等合金元素来获得。通过添加N b、V、Ti微合金元素钢材控制轧制和控制冷却
管线钢综述
钢材的控制轧制与控制冷却技术
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控制轧制的应用分析
冶炼管线钢生产工艺
钢材轧制控制方法
钢材的生产工艺
控制轧制过程的基本原理
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钢材控制轧制和控制冷却