利用控轧控冷技术开发热轧不锈钢复合板的实验研究
第４３卷
２０１５年７月
第７期
第６２－６７页
材 料 工 程
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ．４３
Ｊｕｌ．２０１５
Ｎｏ．７
ｐｐ．６２－６７利用控轧控冷技术开发热轧不锈钢
复合板的实验研究
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｈｏｔ Ｒｏｌｌｅｄ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ Ｃｌａｄ
Ｐｌａｔｅ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ＴＭＣＰ
李 龙，祝志超，张心金，刘会云
（中国第一重型机械股份公司能源装备材料科学研究所，天津３００４５７）
ＬＩ Ｌｏｎｇ，ＺＨＵ Ｚｈｉ－ｃｈａｏ，ＺＨＡＮＧ Ｘｉｎ－ｊｉｎ，ＬＩＵ Ｈｕｉ－ｙｕｎ
（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，
Ｃｈｉｎａ Ｆｉｒｓｔ Ｈｅａｖｙ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００４５７，Ｃｈｉｎａ）摘要：使用Ｇｌｅｅｂｌｅ－３５００热模拟试验机研究了Ｑ３４５Ｒ的奥氏体连续冷却相变（ＣＣＴ）行为，利用二辊可逆试验轧机进行了系列控制轧制控制冷却（ＴＭＣＰ）实验，开发出了不锈钢（３１６）／低碳钢（Ｑ３４５Ｒ）复合板。较合理的工艺为：在奥氏体再结晶区进行轧制，终轧温度为１０００～１０５０℃，总压下量为７５％，轧后以０．２～７℃／ｓ的速率冷却至４５０℃以下后空冷，随冷却速率的增加，Ｑ３４５Ｒ钢板的显微组织从铁素体（Ｆ）＋珠光体（Ｐ）向铁素体（Ｆ）＋贝氏体（Ｂ）过渡，屈服强度范围３３０～４３０ＭＰａ，抗拉强度范围为５３５～５９５ＭＰａ，０℃的冲击吸收功高于５０Ｊ；复合板界面结合强度大于３５０ＭＰａ，抗弯性能合格。
关键词：控制轧制控制冷却；连线转变曲线；不锈钢复合板；力学性能
ｄｏｉ：１０．１１８６８／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－４３８１．２０１５．０７．０１１
中图分类号：ＴＧ１４２．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－４３８１（２０１５）０７－００６２－０６
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ（ＣＣＴ）ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｌｏｗ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｅｅｌ Ｑ３４５Ｒｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉ－ｇａｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ａ Ｇｌｅｅｂｌｅ－３５００ｔｈｅｒｍｏ－ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ．Ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅｒｍｏ－ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｐｒｏｃｅｓｓ（ＴＭＣＰ）ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｂｙ ａ ｔｗｏ－ｒｏｌｌ ｒｅｖｅｒｓｉｎｇ ｒｏｌｌｉｎｇ ｍｉｌｌ ｗｉｔｈ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｃｏｏｌｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ．Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ（３１６）／ｌｏｗ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｅｅｌ（Ｑ３４５Ｒ）ｃｌａｄ ｐｌａｔｅ ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎ－ａｂｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｓ：ｒｏｌｌｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ａｕｓｔｅｎｉｔｅ ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｚｏｎｅ，ａｎｄ ｆｉｎｉｓｈ ｒｏｌｌｉｎｇ ａｔ １０００－１０５０℃ｗｉｔｈｔｏｔａｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ７５％ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ｃｏｏｌｉｎｇ ｏｆ ０．２－７℃／ｓ ｔｏ ｂｅｌｏｗ ４５０℃ａｎｄ ｔｈｅｎ ａｉｒｃｏｏｌｉｎｇ，ａｓ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｃｏｏｌｉｎｇ ｓｐｅｅｄ，ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｑ３４５Ｒｓｔｅｅｌ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｓ ｆｒｏｍ ｆｅｒｒｉｔｅ（Ｆ）ｐｌｕｓ ｐｅａｒｌｉｔｅ（Ｐ）ｔｏ ｆｅｒｒｉｔｅ（Ｆ）ｐｌｕｓ ｂａｉｎｉｔｅ（Ｂ），ｙｉｅｌｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｓ ３３０－４３０ＭＰａ，ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｓ５３５－５９５ＭＰａ，ａｖｅｒａｇｅ Ｃｈａｒｐｙ Ｖ Ｎｏｔｃｈ（ＣＶＮ）ｅｎｅｒｇｙ ａｔ ０℃ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ５０Ｊ，ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｂｏｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｌａｔｅ ｉｓ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ３５０ＭＰａ，ａｎｄ ｔｈｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｓ ｑｕａｌｉｆｉｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＴＭＣＰ；ＣＣＴ ｃｕｒｖｅ；ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｃｌａｄ ｐｌａｔｅ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ
不锈钢／低碳钢复合板既具有不锈钢的耐腐蚀性，又具有低碳钢良好的可焊性、成形性和导热性，同时可节约大量Ｎｉ、Ｃｒ等贵重金属，因而被广泛用于石油、化工、海洋工程、运输、电力等行业，用于取代全不锈钢，具有巨大的社会经济效益［１－４］。
随着国民经济的发展，石油化工、海洋工程及舰船等领域对高品质大规格金属复合板的需求日益增加。日本ＪＦＥ公司通过热轧复合已经成功地生产了宽度超过５０００ｍｍ的不锈钢复合板，这种复合钢板的厚度为８４ｍｍ（基层板厚度为８０ｍｍ，不锈钢复层厚度为４ｍｍ）。在这种复合钢板轧制过程中，为了达到均匀轧制并获得良好的力学性能，应用了如自动厚度控制技术、高温均匀加热技术、控制轧制及控制冷却（ＴＭ－ＣＰ）等先进技术［２］。目前，日本、欧美等国家的金属复合板（包括不锈钢、铜合金、镍基合金以及钛合金复合板）生产技术已经定型为热轧复合成形技术，产品也逐渐向大规格高品质方向发展；而我国通过热轧技术只能生产小规格的不锈钢复合板，厚度超过５０ｍｍ，宽度超过３０００ｍｍ的宽幅热轧金属复合厚板主要依赖进口。国内大多采用直接热轧［５］或者轧后热处理的工艺制度［６，７］，钢材的性能潜力无法充分发挥，而采用ＴＭ－ＣＰ技术不但可以减少合金元素含量，代替常规轧制的轧后热处理，简化生产工艺，提高生产效率和降低成本［３，４］，还可以提高不锈钢复合板的综合性能。目前，
第４３卷 第７期
利用控轧控冷技术开发热轧不锈钢复合板的实验研究
有关利用ＴＭＣＰ技术开发不锈钢复合板的生产还鲜有报道，而ＴＭＣＰ技术的开发为提升我国特厚金属复合板的应用及装备制造水平具有重要意义。
本工作研究了低碳钢Ｑ３４５Ｒ的连续冷却相变行
为和组织变化规律，
利用二辊可逆轧机进行了系列ＴＭＣＰ实验，
研究了冷却工艺参数对不锈钢复合板显微组织和力学性能的影响，所得结果可为简化复合板生产工艺、提高生产效率，开发国内尚属空白的特厚不锈钢复合板技术提供实验数据和理论依据。
１ 实验材料与方法
实验用３１６（０Ｃｒ１７Ｎｉ１２Ｍｏ２）
不锈钢（复材）的化学成分（质量分数／％，下同）为：Ｃ ０．０５，Ｓｉ ０．６４，Ｍｎ １．２０，Ｐ ０．０４６，Ｓ ０．０１３，Ｃｒ １６．４０，Ｎｉ
１０．１６，Ｍｏ １．９６，Ｆｅ余量；Ｑ３４５Ｒ低碳钢（基材）的化学成分为：Ｃ ０．１６，Ｓｉ ０．３７，Ｍｎ １．４４，Ｐ
０．０１３，Ｓ
０．００２，Ｆｅ余量。使用Ｇｌｅｅｂｌｅ－３５００模拟试验机测试实验钢在不同冷却速率下的连续冷却转变行为。热模拟实验尺寸为
６ｍｍ×１０ｍｍ。实验在氦气保护环境下进行，以５℃／ｓ将试样加热到１２００℃，保温５ｍｉｎ，之后以１℃／ｓ冷却到１１００℃，
在此温度下进行单道次压缩，应变速率为１ｓ－１
，应变量为０．４，
然后以不用冷却速率连续冷却至室温，通过膨胀法结合金相组织确定相变温度，工艺示意图见图１（ａ
）
。图１ 实验用钢的工艺制度 （ａ）Ｑ３４５Ｒ的热模拟工艺；（ｂ）不锈钢复合板的ＴＭＣＰ工艺
Ｆｉｇ．１ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｓｔｅｄ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｃｌａｄ ｐｌａｔｅ（ａ）ｈｏｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｑ３４５Ｒ；（ｂ）ＴＭＣＰ ｆｏｒ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｃｌａｄ ｐ
ｌａｔｅ ＴＭＣ
Ｐ实验中的３１６不锈钢的尺寸为３００ｍｍ×３００ｍｍ×１０ｍｍ，Ｑ３４５Ｒ低碳钢的尺寸为３００ｍｍ×３００ｍｍ×９０ｍｍ。将３１６和Ｑ３４５Ｒ的待复合面机械
加工至一定的粗糙度后，采用夹层方式进行组坯，原始
厚度为２００ｍｍ，
四周焊接后进行抽真空处理［５］
，真空度为０．１Ｐａ。将密封后的复合板坯加热至１２００℃保持２ｈ后在两辊热轧机上进行轧制，
开轧温度大于１１５０℃，终轧温度控制在１０００～１０５０℃之间。采用５道次轧制，轧制规程：２００→１６５→１２５→９５→７０→５０（ｍｍ）
。终轧后，轧件立即进入控制冷却装置进行冷却，冷却速率选择为０．２（空冷），５，１０，１５℃／ｓ，终冷温度控制为５００℃，工艺制度见示意图１（ｂ）。实验过程中，采用手提红外测温仪测试轧件表面温度，误差为±１５℃。
２ 结果与分析
２．１ Ｑ
３４５Ｒ奥氏体连续冷却转变行为图２为Ｑ３４５Ｒ奥氏体连续冷却转变曲线，
不同冷却速率下的显微组织如图３所示。当冷却速率为０．２℃／ｓ时，
组织为铁素体和珠光体，当冷却增加到１℃／ｓ时，组织中除了铁素体和珠光体之外，出现了大量的贝氏体组织；当冷速继续增大到５℃／ｓ时，
珠光体和铁素体的含量很少，组织主要为贝氏体；当冷速进一步增加，试样中除了贝氏体之外还出现了马氏体组织。冷却速率的增加使得硬度也逐渐增加，从图２可以
看
图２ 实验钢Ｑ３４５Ｒ在变形条件下的连续冷却转变曲线
Ｆｉｇ．２ ＣＣＴ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ Ｑ３４５Ｒｅｘｐ
ｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｅｅｌ ｕｎｄｅｒ ｈｏｔ
ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ３
６
材料工程２０１５年７
月
图３ 冷却速率对Ｑ３４５Ｒ钢显微组织的影响 （ａ）０．２℃／ｓ；（ｂ）１℃／ｓ；（ｃ）５℃／ｓ
Ｆｉｇ．３ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃｏｏｌｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｎ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｑ３４５Ｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｅｅｌ （ａ）０．２℃／ｓ；（ｂ）１℃／ｓ；（ｃ）５℃／ｓ
出，铁素体＋珠光体硬度大约为１８１ＨＶ，而冷却速率增加到１０℃／ｓ，形成的贝氏体硬度增加到了２８２ＨＶ。
从图２可以看出，Ｑ３４５Ｒ钢中贝氏体的工艺窗口较宽，有利于复合板获得体积分数较多的贝氏体组织。贝氏体组织的存在不但可以提高材料的强度级别，还可以改善材料的成形性能［８，９］。另外，在生产厚度较厚的复合板时，可以通过加速冷却在复合板的表层获得一定厚度的贝氏体组织，而心部仍保持为韧性好的铁素体，在提高复合板整体强度的同时，保证其优良的成形性。
２．２ ＴＭＣＰ工艺下复合板的组织
在ＴＭＣＰ工艺设计中，轧制都集中在易于变形的奥氏体再结晶区进行，通过再结晶及随后的冷却对晶粒尺寸及组织组成进行控制，以保证钢板的力学性能。表１列出了ＴＭＣＰ实验过程中的实测工艺参数，其中ＳＴ为开轧温度，ＦＴ为终轧温度，冷却速率取平均值，ＦＣＴ为加速冷却的终冷温度。
表１ 不锈钢复合板ＴＭＣＰ工艺实测参数
Ｔａｂｌｅ １ Ｍｅａｓｕｒｅｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｄｕｒｉｎｇ ＴＭＣＰＳａｍｐｌｅ ＳＴ／℃ＦＴ／℃Ｃｏｏｌｉｎｇ ｒａｔｅ／（℃·ｓ－１）ＦＣＴ／℃Ａ １１８０ １０４０ ０．１５－
Ｂ １１６０ １０１５ ４．４ ４５０
Ｃ １１６０ １０３５ ７．０ ４４０
Ｄ １１７０ １０５０ １１．８ ４８０
表２列出了不同冷速下不锈钢复合板低碳钢的心部及界面附近的显微组织，从表中可以看出，复合板沿厚度方向存在组织梯度，低碳钢表面及心部的组织与ＣＣＴ获得的组织基本一致，但由于靠近不锈钢与低碳钢界面处的冷速较低，组织为较慢冷速下转变的组织，其中Ｆ为铁素体，Ｐ为珠光体，Ｂ为贝氏体。
２．３ ＴＭＣＰ工艺下复合板的力学性能
图４为不同制度下复合板的剪切曲线。从图４
可以看出，不同冷却速率下的不锈钢复合板的抗剪强度基本相同，但低碳钢组织为铁素体和珠光体的Ａ试样在剪切实验中的塑性变形能力最强，压头位移最大，超过剪切强度（剪切曲线上最大值）时，材料还可以继续进行塑性变形，而以Ｂ＋Ｍ为主的Ｄ试样的剪切塑性变形能力最差，当超过剪切强度时，应力迅速下降。从表２看出，复合板的宏观界面并非一个平面（界面为曲线），而剪切试样加工时的受剪部位为一个平面，因此界面剪切强度应该是界面两侧组元材料综合性能的体现。
对Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ号试样进行了内弯和外弯实验（ｄ＝３ａ），在弯曲界面未发现分层现象，也没有产生可见的裂纹。图５为Ｃ号试样的内弯和外弯后的实物照片，界面结合良好，这说明组织为贝氏体的不锈钢复合板也具有优良的弯曲性能。
表３为热轧复合板的性能结果，由表可见，冷却速率最小时复合板的屈服强度最低，但伸长率最高。随着冷却速率增加，强度逐渐升高，但伸长率逐渐降低。当平均冷速从０．１５℃／ｓ增加到１５．８℃／ｓ时，屈服强度从３３０ＭＰａ增加到了６６９ＭＰａ，冷却速率的增加使得钢中的贝氏体及马氏体含量增加，发生了相变强化。冲击韧性在冷速为４．４℃／ｓ最高且为１２３Ｊ（Ｂ试样），之后随着冷速的增加，韧性逐渐降低。从表３也可看出，Ａ试样界面附近Ｃｒ和Ｎｉ元素的扩散距离较大，Ｃｒ的扩散距离可达３５μｍ，但随时冷却速率的增加，元素扩散受到抑制，随着冷速进一步增加Ｃｒ和Ｎｉ扩散距离变化不大。
从表３结果可以看出，复合板剪切强度远远超过了标准要求的２１０ＭＰａ。另外，从实验结果来看剪切强度随着冷却速率的增加有降低的趋势。这应与宏观界面附近的组织特征［１０，１１］、元素扩散程度［１２］以及界面处的残余应力［１３］等因素有关，深入的研究需结合弹塑性力学、金属学等理论进行综合分析。从上述实验结果可以看出，当对不锈钢复合板塑性要求较高时，可以
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第４３卷 第７期利用控轧控冷技术开发热轧不锈钢复合板的实验研究
表２ 不锈钢复合板低碳钢的心部及界面附近的显微组织
Ｔａｂｌｅ ２ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ Ｑ３４５Ｒｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｌａｃｅｓ ｏｆ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｃｌａｄ ｐｌａｔｅｓ
Ｓａｍｐｌｅ Ｍｉｄｄｌｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｎｅａｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ
Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）
ＡＳｕｒｆａｃｅ：Ｆ（０．１５ｍｍ）
Ｍｉｄｄｌｅ：Ｆ＋Ｐ（２１．５ｍｍ）Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：Ｆ（０．１ｍｍ）
ＢＳｕｒｆａｃｅ：Ｂ＋Ｆ（５．２ｍｍ）
Ｍｉｄｄｌｅ：Ｂ＋Ｆ＋Ｐ（１４．０ｍｍ）Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：Ｆ＋Ｐ＋Ｂ（２．１ｍｍ）
ＣＳｕｒｆａｃｅ：Ｆ＋Ｂ＋Ｐ（６．２ｍｍ）Ｍｉｄｄｌｅ：Ｂ＋Ｆ（１０．３ｍｍ）Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：Ｂ＋Ｆ（５．３ｍｍ）
ＤＳｕｒｆａｃｅ：Ｂ＋Ｆ（１０．０ｍｍ）Ｍｉｄｄｌｅ：Ｂ＋Ｍ（４．２ｍｍ）Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：Ｂ＋Ｆ（７．４ｍｍ
）
图４ 不同冷却制度下复合板界面剪切曲线
Ｆｉｇ．４ Ｓｈｅａｒｉｎｇ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｃｌａｄ ｓｔｅｅｌ ｐｌａｔｅ
ｕｎｄｅｒ ｖａｒｉｏｕｓ ｃｏｏｌｉｎｇ ｒａｔｅｓ
采用空冷等较小的冷却制度，当对强度要求较高的时
候，冷却速率可以适当增加，但冷速增加到超过７℃／ｓ
时，尽管剪切强度降低不很明显，但塑性和韧性会低于
标准要求。
综上所述，不锈钢（３１６）／低碳钢（Ｑ３４５Ｒ）复合板
合理的ＴＭＣＰ工艺为：在奥氏体再结晶区进行轧制，
终轧温度为１０００～１０５０℃，总压下量大约为７５％，轧
后以０．２～７℃／ｓ的速率冷却至４５０℃以下后空冷，在
较快冷速下Ｑ３４５Ｒ钢板的显微组织主要为铁素体＋
贝氏体组织，屈服强度大于４００ＭＰａ，抗拉强度大于
５９０ＭＰａ，－２０℃的冲击吸收功高于５０Ｊ；复合板界面
结合强度大于４００ＭＰａ，ｄ＝３ａ抗弯性能合格。
５
６
材料工程２０１５年７
月
图５ 经内弯（ａ）和外弯（ｂ）后的弯曲试样（Ｃ号试样）
Ｆｉｇ．５ Ｂｅｎｄ ｔｅｓｔ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ｏｆ ｓａｍｐｌｅ Ｃ （ａ）ｉｎｔｅｒｎａｌ ｂｅｎｄ ｔｅｓｔ；（ｂ）ｅｘｔｅｒｎａｌ ｂｅｎｄ ｔｅｓｔ
表３ 热轧不锈钢复合板的力学性能
Ｔａｂｌｅ ３ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｔ ｒｏｌｌｅｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｃｌａｄ ｐｌａｔｅｓ
Ｓａｍｐｌｅ
Ｔｅｎｓｉｌｅ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ＣＶＮ／Ｊ
Ｒｐ０．２／ＭＰａ Ｒｍ／ＭＰａ Ａ／％０℃
Ｓｈｅａｒ
ｓｔｒｅｎｇｔｈ／ＭＰａ
ＨＶ３Ｅｌｅｍｅｎｔ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ／μｍ
Ｃｅｎｔｅｒ Ｃｒ Ｎｉ
Ａ ３３０ ５３５ ３７ ５３，５８，４４（５２）４３４ １６２ ３５．０ １７．０Ｂ ４０２ ５８３ ２５ ８２，８８，８９（８６）４４０ １９５ １０．８ ４．４Ｃ ４３０ ５９５ ２４ ６８，７８，７４（７３）４１９ ２０３ １０．５ ６．０Ｄ ５７０ ６８０ １４ １８，２３，１９（２０）３９８ ２３５ １１．０ ３．５Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ≥３２５ ５００－６３０≥２１≥３４≥２１０－－－
３ 结论
（１）随着冷却速率的增加Ｑ３４５Ｒ钢中贝氏体含量增加，Ｑ３４５Ｒ钢在１～２０℃／ｓ较宽的冷却速率可获得不同体积分数的贝氏体组织。
（２）不锈钢复合板沿厚度方向存在组织梯度，当平均冷速从０．１５℃／ｓ增加到１１．８℃／ｓ时，复合板的组织基本以贝氏体为主，材料的屈服强度虽然从３３０ＭＰａ增加到了５７０ＭＰａ，但冲击韧性会显著降低。
（３）３１６／Ｑ３４５Ｒ不锈钢复合板在奥氏体再结晶区进行轧制，轧后以０．２～７℃／ｓ的速度冷却至４５０℃以下后空冷，组织主要为铁素体＋贝氏体，屈服强度范围３３０～４３０ＭＰａ，抗拉强度范围５３５～５９５ＭＰａ，－２０℃的冲击吸收功高于５０Ｊ；复合板界面结合强度大于４００ＭＰａ，复合板具有良好的综合性能。
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第４３卷 第７期利用控轧控冷技术开发热轧不锈钢复合板的实验研究
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ＷＡＮＧ Ｇｕｏ－ｄｏｎｇ，ＬＩＵ Ｘｉａｎｇ－ｈｕａ，ＺＨＵ Ｆｕ－ｘｉａｎ，ｅｔ ａｌ．Ｐｒｅｓｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｕｄｙｉｎｇ ａ ｎｅｗ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｉｒｏｎ ａｎｄ ｓｔｅｅｌ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄｉｔｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｅｎｄｅｎｃｙ［Ｊ］．Ａｎｇａｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００５，（４）：１－７．
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ｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００９，２５（１１）：１３８７－１３９６．
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ｇｙ，１９９６，１１８（４）：５７６－５８２．
基金项目：国家８６３计划项目（２０１３ＡＡ０３１３０２）
收稿日期：２０１４－０２－２７；修订日期：２０１５－０３－２３
通讯作者：李龙（１９７７—），男，高级工程师，博士，研究方向为金属层状复合材料，联系地址：江苏省无锡市新区鸿山镇（后宅）鸿山路９９号（２１４１４５），Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｃｈｅｎ０４０９２８＠１６３．ｃｏｍ
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不锈钢复合板的制作方法及焊接方法综述
不锈钢复合板的制作方法有两种： 一、热轧法生产不锈钢复合钢板： 以碳钢基板和不锈钢板处于物理纯净状态，在高度真空条件下进行轧制而成。在轧制过程中两种金属扩散实现冶金结合。当然为了提高复合界面的润湿效果，提高结合强度，在界面的物理化学处理方面还要采取一系列技术措施。 二、爆炸法生产复合钢板： 将不锈钢板重叠置于碳钢基板上，不锈钢板和碳钢基板之间用垫子间隔出一定的距离。不锈钢板上面平铺炸药，炸药爆炸的能量，使不锈钢板高速撞击碳钢基板，产生高温高压使两种材料的界面实现固相焊接。 焊接工艺 作者：陆汉惠 （江门甘蔗化工厂（集团）股份有限公司，广东江门529075） 关键词：不锈钢复合钢板；焊接性；焊接工艺；工艺评定 中图分类号：TG444.1 文献标识码：B 不锈钢复合钢板压力容器是近年来石油、化工行业中应用较广的设备，既有不锈钢较强的耐腐蚀性，又有普通钢的经济性。但其制造及焊接工艺较复杂，特别是对过渡层及复层的焊接质量要求很高。1999年4月，我公司承接了某化工厂10台常压塔的生产任务，其主体材质是24mm＋3mm的16MnR＋316L。对其工艺进行探讨，通过查阅许多有关资料及试验，确定了不锈钢复合钢板容器的制造及焊接工艺。 1 焊接性分析 16MnR＋316L不锈钢复合钢板的复层为316L，属奥氏体不锈钢，基层为16MnR，属碳锰低合金钢，其焊接工艺较简单。而16MnR＋316L的焊接工艺难点是16MnR和316L过渡层和316L不锈钢的焊接。 316L不锈钢焊接时，易发生HAZ敏化区晶间腐蚀，对于316L，发生敏化区间井非在平衡加热时的450—85O℃，而是有一个过热度，可达600－1000℃。因为焊接过程是一个快速加热和冷却的过程，而铬碳化合物沉淀是一个扩散过程，为足够扩散需要一定的“过热度”，其焊接工艺应采用快速过程。以减少处于敏化区加热的时间。所以焊接过渡层应用小热输入、反极性、直线运条和多层多道焊。 316L的导热系数小．线膨胀系数大，热量不易散失，很容易形成所需尺寸的熔地，而旦在自由状态下，易产生较大的焊接变形。因此，在焊接复层316L 时，应采用小电流、快速焊、窄焊道的多层多道焊接，要控制道间温度在6O℃以下。 2 制造工艺 2.1 下料划线禁止在复层表面上切割线内用针划线打样冲眼，不得用墨汁、油漆涂写，尽量避免铁器碰伤划伤表面。 2.2 切割试样材料厚度为24mm＋3mm，采用切割机进行切割时复层朝下，从基层侧开始切割并严禁熔渣溅到复层表面。切割前留有加工余量，切割后用刨边机把切割的热影响区刨掉。坡口也采用刨边机进行加工，加工后的坡口要进行外观检验，不得有裂纹和分层，否则要进行修补。 2.3 拼接拼接前坡口两侧各2O mm 内外表面要用不锈钢丝刷清理，复层距坡口100 mm 范围内要涂防飞溅材料。拼接时应以复层为标准，保证对口错边量≤1mm，间隙l～2 mm 。
控轧控冷工艺的技术研究及应用
控轧控冷工艺的技术研究及应用 学校：沈阳工业大学 院系： 专业：材料成型及控制工程 姓名：李文华 学号：
控轧控冷工艺的技术研究及应用 李文华 【摘要】介绍了控轧控冷的机理，控制轧制的优缺点。控制轧制与传统轧制的比较；由于各种钢种以及用户对产品性能的要求越来越高，使得控制轧制应用的必要性逐渐增大。高速线材轧制中应用的主要是控制冷却工艺，该技术的核心是通过对加热温度控制、轧前水冷、精轧机内水冷、精轧机组后水冷、风冷线温控等参数实现控制轧制。由于线材的轧制速度相比其它都较高，在生产中产生的变形热也相对较高，实现控制冷却尤为重要，控制加热温度，在轧制的道次间使用间断冷却，保证产品的综合性能（抗拉强度，硬度等等）。在板带材中应用的控制轧制技术的核心是在轧制过程中通过控制加热温度、轧制过程、冷却条件等工艺参数, 改善钢材的强度、韧性、焊接性能。 【关键词】控轧控冷；机理；特点；必要性；工艺参数；扩展应用高速线材；加热温度；控轧控冷 Abstract:Describes the mechanism of controlled rolling and cooling to control the rolling of the advantages and disadvantages. Controlled rolling compared with the traditional rolling; because of various steel and users are increasingly demanding high performance, making the need for the application of controlled rolling increases. Application of high-speed wire rod rolling is mainly controlled cooling process, the technology is the core temperature control by heating, cooling before rolling and finishing mill in water-cooled, water cooled after finishing mill, cooling line temperature and other parameters to achieve controlled rolling .As compared to the other wire of the rolling speed is high,the deformation generated in the pooduction of heat is relatively high,the cooling is particularly important to achieve control,control heating temperature,the rolling is particularly important to achieve control,control heating temperture,the rolling of the use of intermittent cooling between passes,to ensure that the intergrated product properties (tensile strength, hardness, etc.). In the application of plate and strip rolling technology is the core of the control during rolling by controlling the heating temperature, the rolling process, the cooling conditions, process parameters, to improve the steel's strength, toughness, weldability. Keywords: mechanism,characteristics,necessity,process parameters,extension using the high speed wire rod, heating temperature,controlled rolling and cooling 引言 控制轧制（C-R）和控制冷却（C-C）技术的研究始于1890年二次世界大战的德国，当时科研人员对钢铁产品的加热工条件、材质及显微金相组织之间的关系进行了非系统的零散研究。 1.控制轧制的概述
不锈钢复合板的生产工艺与用途
不锈钢复合板的生产工艺及用途 为了更好地能使不同性能的钢材充分发挥其特性，早在8世纪印度发明了大马士革钢，用于制造锋利无比的刀具，使其在具有较好的韧性和较高的硬度，刀上可以具有非常锋利的刀锋.而且也非常坚韧而不会折断尖锐而不脆断，这就是两种不同钢材复合而成的大马士革钢，也是人类历史上最早浇注复合法生产的复合钢。我国50年代中期用浇注复合法生产复合钢锭再经热轧是，轧制成窄幅钢板制造农用犁刀和民用厨用刀具。 近几年不锈钢因具有良好的不锈和耐蚀特性而得到广泛应用,但由于不锈钢中含有高比例的镍铬等稀贵金属而使其价格居高不下。但由于镍价飙升,导致含镍较高的300系不锈钢价格波动较大,使得不锈钢生产企业不得不加大开发低镍和无镍不锈钢。即便如此,不锈钢的价格仍然很高,如200系和400系不锈钢的价格均在每吨价格也在普碳的两倍以上。因此,开发不锈钢的替代产品已经成为世界各国材料研究人员关注的重要课题。 不锈钢复合板材通常是以不锈钢做面材,以普通低合金钢或其它合金材料为基材,通过一定连接方式结合成一体的复合板材,兼具不锈钢和其它合金材料的优点,在价格上具有同规格纯不锈钢无法比拟的优势。因此,不锈钢复合板材自诞生以来就一直受到人们的高度重视。金属复合板的研究最早是美国于1860年开始的,工业性生产始于20世纪30年代。当时美国为了降低成本,提高强度,开始了镍复合钢板的生产。20世纪30年代,联也对铝、锡、钢等金属与合金的复合材料进行了初步研究,所采用的生产工艺主要有轧制法、铸造法、爆炸法、扩散焊接法等。其中,对冷轧复合法的工艺及力学性能研究较为深入,试生产了08F钢基体上复合
1828型不锈钢的三层耐蚀复合板。20世纪50-60年代,英国伯明翰大学等单位对固相复合进行了较为系统的研究,取得了很大成就。日本在复合材料方面的研究虽较晚,但进步迅速,近年来成为从事金属复合材料研究最多的国家之一。 我国的复合板研制始于20世纪60年代初,主要方法有爆炸焊接、爆炸焊接+轧制、热轧、冷轧等,主要研究单位有钢铁研究所、东北大学、科技大学、科技大学等。目前,太钢、昆钢、柳钢等已实现不锈钢的复合生产。经过一个多世纪的发展,不锈钢复合生产技术不断提高,生产方法也日益增多,目前大致可归结为固+固相复合法、液+固相复合法以及液+液相复合法三大类。图1 给出了金属复合板材的生产方法。 图1 金属复合板生产方法 1 固+固相复合法 固+固相复合法相对比较成熟,种类也比较多。主要包括焊接复合法、直接轧制复合法、焊接+ 轧制法、涂层复合法等。其中,在焊接复合法中,根据焊接方式的不同,又包括爆炸焊接、钎焊法、扩散焊接法等。同时,在焊接成形以后,一般都需要进行压力加工,最终获得大幅面的复合板材,故焊接法通常与轧制法相结合,
控轧控冷对普碳钢组织性能影响的研究
控轧控冷对普碳钢组织性能影响的研究 摘要：介绍了控轧控冷的基本思想和工艺原理，并对比了不同控轧控冷条件下所得到材料的力学性能和晶粒尺寸，验证了控轧控冷技术的一些基本原理，也说明了控轧控冷技术会成为生产高性能钢材的必然趋势。 关键词：控轧控冷；普碳钢；力学性能；晶粒尺寸 1.前言 控制轧制和控制冷却技术，即TMCP，被称为20世纪钢铁行业最伟大的发明。也正是由于TMCP的快速发展，才出现了各种各样高质量优良的钢材，支撑社会的发展和进步[1]。 所谓控制轧制，就是控制热轧条件,在奥氏体(γ) 的基体上形成高密度的铁素体(α) 晶核，从而在相变后，达到细化钢材的组织结构。换言之，即为对奥氏体硬化状态的控制，通过变形在奥氏体中积累大量的能量,在轧制过程中获得处于硬化状态的奥氏体,为后续的相变过程中实现晶粒细化做准备。 为了突破控制轧制的限制,同时也是为了进一步强化钢材的性能,在控制轧制的基础上,又形成了控制冷却技术。控制冷却的核心思想,是通过控制钢材的冷却速度，同样达到控制硬化奥氏体相变过程的目的,以进一步细化铁素体晶粒,以及通过相变强化得到贝氏体等强化相,进一步改善材料的性能。实现控制冷却的主要媒介是冷却水[2]。 2.实验材料及实验方法 本实验采用普碳钢做实验材料，分为4组。坯料的原始厚度是28mm。钢坯加热温度为1150℃，出炉后采用450热轧实验轧机经过5道次轧制获得2mm左右的钢板，其间运用红外线测温仪测量钢材温度从而达到控制轧制的目的，具体的压下规程（考虑轧机弹跳）和轧制温度见表1和表2. 表1.热轧变形制度（考虑轧机弹跳） 道次 1 2 3 4 5 轧后厚度/mm 15 8 4 1.5 0.8
不锈钢复合板的焊接
不锈钢复合板的焊接 不锈钢复合板是由复层（不锈钢）和基层（碳钢、低合金钢等）复合轧制而成的双金属，由复层保证耐蚀性能，强度主要靠基层获得，这样可以节约大量不锈钢，具有良好的经济价值。不锈钢复合板由于具有良好的综合性能和价格上风，在石油化工、食品产业等领域得到日益广泛的应用。不锈钢复合板焊接既不同于不锈钢，也不同于碳钢或低合金钢，而有其特点和难点。 一、不锈钢复合板的焊接特点 从设计角度考虑，不锈钢复合板的基层主要是保证强度，复层主要是保证其耐蚀性能, 中间增加的过渡层只是焊接工艺的需要。为了保证复合钢板不失往其原有的综合性能，需要对基层和复层分别焊接。除了基层和复层的焊接外，还有过渡层焊接的题目，这是不锈钢复合板焊接的主要特点。复层焊缝和基层焊缝之问，以及复层焊缝与基层母材交界处宜采用过渡焊缝。基层和复层的过渡层焊接是不锈钢复合板焊接的关键。 二、不锈钢复合板焊接技术要点 1?焊接方法的选择 焊接不锈钢复合板时，基层大都采用焊条电弧焊。对于直径大、厚度大的不锈钢复合板产品，基层也可以采用埋弧焊。基层采用埋弧焊的优越性是多方面的：生产效率高、焊缝质量优、表面成形美观、劳动条件好、节省焊接材料和电能。过渡层和复层焊接，最常用的方法是焊条电弧焊。 2?焊接工艺评定 GBI501998《钢制压力容器》规定，凡是新材料、新焊接工艺均应进行焊接工艺评定。焊接工艺评定应以可靠的钢材焊接性能试验为依据，并在产品焊接之前完成。不锈钢复合板能否通过焊接工艺评定，是不锈钢复合板焊接的关键所在。目前，不锈钢复合板的焊接工艺评定应按照JB4708?2000《钢制压力容器焊接工艺评定》附录 A （标准的附录） 锈钢复合钢焊接工艺评定"进行，并遵守该标准正文的有关规定。 3?焊接材料的选择 不锈钢复合板的焊接材料按照JB/T4709 —2000《钢制压力容器焊接规程》正文和附 录A （标准的附录）不锈钢复合钢焊接规程”表A1推荐选用。 不锈钢复合板过渡层的焊接十分重要，过渡层焊接材料的选择也十分重要。焊接过渡层的目的，是为了补偿由于稀释所引起的合金元素（如铬、镍等）的降低，使复层焊缝的合金成分保持应有的水平。过渡层焊接时，基层结构钢的局部熔化使不锈钢焊缝合金成分稀释。同时，还有铬、镍合金元素的烧损题目。这样就会降低不锈钢焊缝中的铬、镍合金 元素含量，增加不锈钢焊缝的含碳量，从而使不锈钢焊缝中轻易形成硬而脆的马氏体组织，降低焊接接头
不锈钢复合板的焊接工艺规程A
不锈钢复合板的焊接工艺规程 1、使用范围 本工艺适用于复板为304不锈钢，基板为碳钢（Q345R）的焊接。 2、焊接材料的选择 a、复板用A102焊条。 b、过渡层用A302或A307焊条。 c、基层板用J506焊条。 3、焊前准备 3.1下料 不锈钢复合钢板的切割以及坡口加工尽量采用机械加工方法，切割面应光滑，采用剪床切割时，复层应朝上。也可以采用等离子切割，切割时复层朝上，严禁将切割的熔渣落在复层上。 3.2 坡口加工及检查 a.坡口形式和尺寸按图纸设计规定，如设计未明确规定的，可参照图1-1。 不锈钢复合板双面焊接的焊接顺序如图1-2. b.坡口选用原则：确保焊接质量填充金属少，熔合比小，便于操作。 c.坡口加工一般采用机械方法制成。若采用等离子切割、气割等方法开制 坡口，则必须去除复材表面的氧化层 d. 加工完的坡口要进行外观检查，不得有裂纹和分层，否则应进行修补。 3.3焊前清理 坡口及其两侧各20mm范围内应用机械方法及有机溶剂进行表面清理，清除表面的油污、锈迹、金属屑、氧化膜及其他污物。 3.4焊件装配 a.装配应以复层为基准，其错边量不得大于复层厚度的二分之一，且不大于 2mm，对于复层厚度不同时，按较小的复层厚度取错边量 b.定位焊应焊在基层母材上，且采用与焊接基层金属相同的焊接材料。手弧 焊定位焊焊缝参照表3.4-1 表3.4-1手弧焊定位焊焊缝尺寸（mm）
c.在装配过程中，严禁在复层上焊接工卡具，工卡具应焊在基层一侧。 d.复层一侧附件的焊接要符合设计图纸要求，当设计要求复层测附件焊在基层 金属上时，应先将复层部分剥开，采用过渡层焊条将不锈钢托架焊在基层壳体上，焊缝表面采用与焊复层相同的焊条进行焊接。 4、焊接 4.1焊接方法 基层的焊接采用手工电弧焊。复层和过度层的焊接，采用手工电弧焊或钨极氩弧焊。 4.2 焊接程序 焊接宜先焊基层，再焊过渡层，最后焊复层（如图1-2所示）。当条件受到限制时，也可先焊复层，再焊过渡层和基层，在这种情况下，如果复合板厚度小于10mm，基层的焊接可直接选用与过渡层相同的焊接材料，如果复合板厚度大于10mm，这时可适当加大过渡层的焊接厚度（过渡层的焊接厚度应大于或等于5mm），最后碳钢焊接基层。 图1-1 坡口形式
控轧控冷技术在无缝钢管生产中的应用
控轧控冷技术在无缝钢管生产中的应用 发表时间：2019-04-04T11:51:51.913Z 来源：《防护工程》2018年第36期作者：任晓锋[导读] 本文首先对控轧控冷技术的特点进行了概述，详细探讨了控轧控冷技术在无缝钢管生产中的应用，旨在促进控轧控冷技术的发展。 天津钢管集团股份有限公司天津 300301 摘要：随着我国经济的发展，控轧控冷技术得到了快速的发展。控轧控冷技术是钢材生产中十分重要的工艺技术，因此，探讨控轧控冷技术在无缝钢管生产中的应用具有重要的作用。本文首先对控轧控冷技术的特点进行了概述，详细探讨了控轧控冷技术在无缝钢管生产中的应用，旨在促进控轧控冷技术的发展。 关键词：控轧控冷技术；无缝钢管生产；应用 Abstract:With the development of China's economy, the technology of controlled rolling and controlled cooling has been rapidly developed. Controlled rolling and controlled cooling technology is an important process technology in steel production. Therefore, it is important to discuss the application of controlled rolling and controlled cooling technology in the production of seamless steel tubes. This paper firstly summarizes the characteristics of controlled rolling and controlled cooling technology, and discusses in detail the application of controlled rolling and controlled cooling technology in the production of seamless steel tubes, aiming to promote the development of controlled rolling and controlled cooling technology. Key words: controlled rolling and controlled cooling technology; seamless steel pipe production; application 随着国家产业发展战略对资源节约和可持续发展要求的提高，以及市场竞争的加剧，无缝钢管生产企业越来越需要高性能、节约能源、成本低的无缝钢管生产技术。因此，控制轧制和控制冷却（简称控轧控冷，英文缩写TMCP）技术在无缝钢管生产中越来越受重视。 1 控轧控冷技术的特点 在研究控轧控冷技术的应用之前，首先要全方位的了解该技术的特点以及其发展由来。该技术分为两个部分，第一个部分是控制轧制，第二个部分是控制冷却。在控轧控冷技术的发展历史上，首先出现的是控制轧制。由于其局限性，科研人员又在控制轧制的技术上研究出了控制冷却的方法。 1.1控制冷却 由于控制轧制在轧制过程中得保持相对的低温，所以控制轧制对钢材性能的提高效果不大。为了进一步提高钢材的韧性与强度，基于控制轧制的工艺上，控制冷却技术应运而生。控制冷却的技术特点是对奥氏体的相变过程进行精确控制，并得到更细的奥氏晶粒。在与控制轧制相结合后，再与微合金元素的一起使用，对于整个轧制过程的控制以及质量有了质的提高。 1.2控制轧制 控制轧制技术原理是使用预先设定好的控制程序来控制一些热轧过程中的可调因素，例如变形温度、变形量、变形间隙等等，在终轧后进行快速冷却，以得到所要求的钢铁形变以及韧性性能。 2 控轧控冷技术在无缝钢管生产中的应用 2.1在线常化工艺 在线常化工艺是一种热处理工艺，通常也被称之为在线正火技术。在线正火工艺是针对无缝钢管生产而产生的一种技术，主要以热轧技术和热处理工序为基础，从而保证节能减耗。在生产过程中，该工艺的核心是两次相变过程。一是奥氏体转化成珠光体和铁素体；二是珠光体与铁素体再一次转化成奥氏体组织。通过整个在线正火工艺，生产出来的无缝钢管组织饱满，韧性较好，强度较高，最终提升无缝钢管的综合性能。随着市场对无缝钢管的需求不断加大，该技术已经得到一定的普及。在线常化工艺相对于传统的无缝钢管生产工艺，还有一个明显的优势就是大大降低了对能源的消耗。 2.2在线淬火工艺 在线淬火工艺也是控轧控冷技术在无缝钢管中生产中的重要应用。具体可以分为两种情况，一种是奥氏体不锈钢钢管在线固溶热处理，另一种是碳钢、低合金钢钢管 在线淬火热处理。 （1）奥氏体不锈钢钢管在线固溶热处理奥氏体不锈钢是一种铬镍合金，通常可以通过添加其他金属元素完成对钢材功能的改变，从而根据市场需求生产出符合要求的产品。奥氏体不锈钢在线固溶热处理本身采用的是一种淬火工艺，通过高温加热，将碳元素固溶在奥氏体组织中，形成单一的奥氏体组织。之后进行冷却处理，通常根据实际情况可以采用水冷、油冷、喷冷以及空冷等方式。为进一步提高冷却效率，目前国内已经开始使用相关的机器设备完成相关操作。 （2）碳钢、低合金钢钢管在线淬火热处理对无缝钢管进行在线淬火热处理指的是利用轧制后的余热进行水淬，接着使用回火热处理完成整个生产过程。在线淬火工艺可以有效节约能源。就目前而言，受到生产设备和生产技术的限制，我国跟国外相比还存在较大的差距。随着市场对无缝钢管需求的增加以及能源紧缺的情况，在线淬火工艺生产无缝钢管对于整个工业发展都具有重要的意义。 2.3在线快速冷却工艺 无缝钢管在线快速冷却工艺是基于超快速冷却技术为核心的新一代控轧控冷技术在无缝钢管生产中的新生产工艺。超快速冷却技术是指在精轧机后利用轧制后余热直接进行热处理的工艺，其控制原理是对轧制后的奥氏体施以强化冷却，使金属在很短时间内迅速冷却到铁素体相变温度附近，从而抑制奥氏体晶粒长大，尽量保持奥氏体的硬化状态。该工艺在板带和钢筋生产中已成功应用。无缝钢管在线快速冷却工艺主要受到无缝钢管沿长度方向冷却均匀性和内外表面性能一致性的限制，国内某些厂家已进行了相关研究。 2.4无缝钢管控轧控冷技术应用提高
不锈钢复合板检验标准
常松《不锈钢复合板》检验标准 1范围 本标准规定了采用粘贴法生产的不锈钢复合钢板和钢带（以下简称“复合板（带）”）的术语和定义、分类、尺寸、技术要求、验收规则、试验方法、包装、标志及质量证明书等。 本标准适用于以不锈钢做复层（表层），碳素钢（镀锌板）做基层的复合板（带）。包括用于制造是有、化工、轻工、海水淡化、核工业的各类压力容器等结构件的不锈钢复层厚度≥1mm的复合中厚板，以及用于轻工机械、食品、炊具、建筑、装饰、焊管、铁路客车、医院卫生、环境保护等行业的设备或用具制造需要的复合厚度≤0.8mm的复合板（带）。 2术语及定义 本标准采用下列术语及定义： 2.1 不锈钢复合钢板和钢带 stainless steel clad plates,sheets and strips 以碳素钢（镀锌板）为基层，采用粘贴法，在其一面整体连续地包裹一定厚度不锈钢的复合材料。 2.2 复层 cladding metal 复合钢板中解除工作介质和大气的不锈钢。 2.3 基层 base metal 复合钢板中主要承受结构强度的碳素钢（镀锌板）。 2.4 粘贴法 paste method 基层+复层通过高分子粘接膜复合在一起的复合方法。 2.5 复合界面 compound contact interface 复合钢板复层和基层之间的分界面。 3尺寸、外形、重量及允许偏差 3.1 尺寸 3.1.1原材料规格
3.1.2不锈钢复合板产品规格 3.2 尺寸允许偏差 3.2.1长度、宽度的允许偏差，按基层钢板标准GB/T 708相应的规定。特殊要 求由供需双方协商。 3.2.2厚度允许偏差应符合下表规定。 3.3 重量 复合板按理论重量交货或实际重量交货。按理论计重时，复合板重量为基层及复层各自相关标准中规定的理论重量之和。钢带按实际重量交货。 4
控扎控冷
1、控制扎制：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。 2、控制冷却：是控制扎后钢材的冷却速度达到改善钢材组织和性能的目的。 第一篇：第一章 1、钢的强化机制：a、固溶强化（分为间隙固溶和置换固溶，添加溶质元素使固溶体强度 升高的现象，机理是溶质原子溶入铁的机体中，造成机体晶格畸变，从而使机体的强度提高，以及溶质原子与运动位错间的相互作用，阻碍了位错的运动，从而使材料的强度提高）b、形变强化（决定于位错运动受阻）c、沉淀强化和弥散强化(细小的沉淀物分散于基体之中，阻碍位错运动，而产生强化作用，这就是沉淀强化。弥散强化与沉淀强化并无太大区别，只是后者是内生的沉淀相，前者为外加质点。d、细晶强化（晶粒愈细小，晶界就愈多，晶界阻力也愈大，为使材料变形所施加的切应力就要增加，因而使材料的屈服强度提高）e、亚晶强化（低温加工的材料因动态、静态回复形成亚晶，亚晶的数量、大小与变形温度、变形量有关。亚晶强化的原因是位错密度提高）f、相变强化（通过相变而产生的强化效应称为相变强化） 2、韧性：是材料塑性变形和断裂（裂纹形成和扩展）全过程中吸收能量的能力。材料的冲 击韧性指标包括冲击功Ak脆转变温度Tc 3、影响材料韧性的因素：a、化学成分的影响b、气体和夹杂物的影响c、晶粒细化的影响 d、沉淀析出的影响 e、形变的影响 f、相变组织的影响 第二章 1、奥氏体热加工时的真应力-真应变曲线及其组织结构变化示意图，该曲线分为三个阶段（1）、第一阶段：塑性变形量小时，随着变形量增加变形抗力增加，直至达到最大值。（2）、第二阶段：在第一阶段动态软化抵消不了加工硬化，随着变形量的增加金属内部畸变能不断升高，达到一定程度后在奥氏体内将发生另一种转变，即动态再结晶。（3）、第三阶段：当第一轮动态再结晶完成以后，在真应力-真应变曲线上将出现两种情况，a、一种是变形量虽不断增加而应力值基本不变，呈稳态变形。这种情况称为连续动态再结晶；b、另一种是应力随变形量增加出现波浪式变化，呈非稳态变形，这种情况称为间断动态再结晶。 2、再结晶：冷变形金属加热温度高于回复阶段以后，当温度继续升高时，由于原子活动能力增大，金属的显微组织发生明显的变化，由于破碎或压扁的晶粒变为均匀细小的等轴晶粒。实质上是一个新晶粒重新形核和长大的工程，故称为再结晶。 3、回复：是指冷变形金属在加热温度较低时，金属中的一些点缺陷和位错的迁移，使晶格畸变逐渐减小，内应力逐渐降低的过程。 4、软化率： 5、动态再结晶的控制：控制其变形量、变形时间和变形温度 6、静态再结晶的控制：变形量、变形温度、变形速度、原始晶粒的尺寸、变形后停留时间、微量元素 7、再结晶区域图分为三个区域：再结晶区域（Ⅲ区）、部分再结晶区（Ⅱ区）和未再结晶区（Ⅰ区） 8、控制轧制的类型：（1）、ⅠA型（如果热轧后奥氏体发生再结晶，并且在转变前粗化成小于或等于ASTMNo.5级的奥氏体晶粒，那么转变时容易形成魏氏体组织铁素体和珠光体，形成魏氏体组织的倾向在含铌钢中最强烈，其次是非合金钢，含钒钢最弱）（2）、ⅠB型（如果轧制后奥氏体发生再结晶，在转变前奥氏体晶粒是ASTMNo.6级或更细，F+P）（3）、Ⅱ型（如果热轧温度低，热轧后变形的奥氏体晶粒不再发生再结晶，不生成魏氏组织和上贝氏
控轧控冷工艺在盘螺降锰中的应用
控轧控冷工艺在盘螺降锰中的应用 发表时间：2018-05-21T16:52:35.757Z 来源：《基层建设》2018年第4期作者：宣文娟 [导读] 摘要：通过对控轧控冷工艺的应用，能够促进其组织细化和晶粒细化，进而增加盘螺的韧性和强度，保证其抗拉强度和屈服强度较高｡ 中天钢铁集团有限公司江苏常州 213011 摘要：通过对控轧控冷工艺的应用，能够促进其组织细化和晶粒细化，进而增加盘螺的韧性和强度，保证其抗拉强度和屈服强度较高?通过实际应用可以得出，在盘螺降锰中应用控轧控冷工艺，效果显著，其屈服度和强度的比例能够很好的满足抗震钢筋的需求，有效的减少了资源消耗，且合金使用成本也明显降低，进而企业的经济效益得到明显增加? 关键词：盘螺；控轧控冷；工艺改进 一、控轧控冷工艺概述 控轧控冷工艺属于一种板材生产技术，其技术核心主要就是在板材轧制的过程中，通过对冷却条件?轧制过程中?加热温度等工艺参数进行合理控制，进而改变板材的焊接?韧性以及强度性能?随着科学技术的快速发展，控轧控冷工艺已经逐渐巩固和完善。轧控冷可以简单的理解为控制轧制和冷却过程，在Ti?v?Nb等复合低碳微合金钢中得到良好的应用?控制轧制的基础是对钢材的化学成分进行调节，进而控制变形制度?轧制温度?加热温度等工艺参数，对相变产物组织形式和奥氏体状态进行合理控制，进而有效的提升钢材组织性能；控制冷却指的是对钢材轧制后的冷却条件进行控制，通过控制相变条件?奥氏体组织状态以及碳化物析出行为，来改变其性能?通过对控轧控冷工艺的使用，能够显著的提高钢材的综合性能和强韧性，并降低其中的碳元素含量和合金元素含量，通过对贵重合金元素的节约，生产钢材的成本大大降低?相较于普通生产工艺来说，在应用控轧控冷工艺之后，钢板的屈服强度和抗拉强度大约能提升60Mpa左右，在板形保持?冷却均匀性?合金元素节省?碳元素含量降低等多个方面都具有明显优势? 二、生产螺纹钢盘条的工艺流程 盘螺的生产工艺流程为：第一步热装和冷装连铸钢坯，第二步是在加热炉中进行加热，第三步是出钢机出炉，第四步是通过出炉辊道进行运输，第五步是6架粗轧机组，第六步是切头?事故碎断1群剪，第七步是4架预精轧机组，第八步是预水冷箱，第九步是切头?事故碎断2飞剪，第十步是10架精轧机组，第十一步是3组水冷箱及均温段，第十二步是夹送辊，第十二步是吐丝机，第十三步是延迟型斯太尔摩运输线，第十四步是集卷站集卷，第十五步是P/F钩式悬挂运输机，第十六步是打包，第十七步是称重，第十八步是挂标签，最后是入成品库? 三、在盘螺降锰中对控轧控冷工艺的应用 （一）常规轧制 在相关制作规范中要求，盘螺的抗拉强度需要≥540Mpa，屈服强度需要≥400Mpa，根据实验步骤的不同可以生产出成分不同的两批方坯，主要是坯料中锰成分含量不同?通过常规轧制可以得出，高猛成分盘螺的强度平均是438Mpa，平均锰含量为1.32%；低锰成分盘螺的强度平均是423Mpa，平均锰含量为1.06%? （二）轧后控冷工艺轧制 轧后控冷工艺指的是对钢材轧后的余热进行利用，给予相应的冷却速度，对其相变过程进行合理控制，其中不需要对其进行热处理，在其冷却过程进行控制的目的是为了模拟出铅浴淬火过程，进而保证线材能够具有一定的索氏体组织，该组织的综合机械性能比较好? 对于线材轧后冷却控制来说，可以将其分为空冷段相变冷却和水冷段强制冷却两个阶段?空冷区和水冷区两个部分共同构成控制冷却工艺，经过水冷控制线材达到相应温度之后，就能够进行吐丝，在风冷线上直条线材呈散圈状分布，实现风冷处理?在本次研究过程中，在常规工艺轧制之后，小批量的低锰成分盘螺通过控轧控冷工艺进行试制，通过传统高猛盘螺比较可以得出以下几个结论：（一）控制加热温度 加热炉中的加热时间和加热温度，会在很大程度上对钢坯的性能的组织产生直接影响?虽然终轧温度对钢坯组织性能所产生的影响比较大，但是加热温度的不同会对冷却过程中线材的组织机理转变形成影响?一般来说，根据盘螺性质的独特性，其加热温度需要控制在（1100±5O）℃的范围内，并将开轧温度控制在970~C左右? （二）控制轧制温度 在盘螺塑性变形过程中，精轧是最后一个环节，而对于精轧环节来说，实质上也是奥氏体形成再结晶的重要阶段，而且轧制的温度会直接影响到奥氏体再结晶形核的具体个数，随着轧制温度的升高，再结晶形核的个数就会逐渐减少，但是如果想实现盘螺最终珠光体或组织索氏体出现细化，提高其强度和韧性的话，其再结晶形核的个数则是越多越好，这也就表示应该降低轧制温度?因此，在满足工艺条件的基础上，应该尽可能的降低入精轧的温度，一般可以将其控制在830℃左右? （三）控轧控冷系统 在精轧之前，需要1组预水冷水箱，长度和恢复段长度分别为8m?12m，水箱的降温能力为100℃?在精轧之后，需要3组控冷水箱，每组长度和恢复段长度都是8m，水箱的降温能力为100℃?另外还需要佳灵?风门?保温罩?大风量风机（10台）?斯太尔摩控制冷却线等装置? （四）控制吐丝温度 控制吐丝温度是开始相变温度控制的重要方面?冷却段数量的多少会对吐丝温度的大小产生直接影响，并对奥氏体晶粒的具体尺寸产生间接影响?当轧件在经过精轧处理之后，奥氏体就会逐渐转变为其他相，但是在转变之前，奥氏体还存在着晶粒长大?再结品?恢复等过程，而在这一过程中会受到时间?温度等多种因素的影响，这也就是所谓的吐丝温度控制?在一般情况下，时间越长?温度越高，所形成的奥氏体晶粒也会之间增大?这也就表示，盘螺在出现相变之前，吐丝温度会影响着奥氏体品粒的尺寸大小?在相关调查研究结果中显示，随着逐渐增加的吐丝温度，盘螺的强度指标会增加；随着逐渐降低的吐丝温度，盘螺的塑性指标会增加，最佳的吐丝温度在810℃一850℃范围内? （五）控制冷却速度 对冷却速度进行控制，实质上就是控制辊道和冷却风机的速度，其中辊道速度会在很大程度上受到轧件速度?直径?线还间距等因素的影响，其中最关键的是需要对线还间距进行有效控制，而盘螺直径与线还间距密切相关，这也就表示最终的冷却效果实质上是由线还间距距离决定的?在生产实践中可以得出，当辊道冷却速度使不同盘螺环距离>40mm的话，在快速冷却时候的速度就是获得细珠光体的最佳速
棒材线技术改造
马钢高棒精轧及控冷改造工程简介 摘要：介绍了马钢公司二钢轧总厂高速棒材生产线精轧机组及控冷装置改造工程的技术特点和经济评价。 关键词：高速棒材，精轧及控冷装置，改造工程，特点，经济评价 1 概述 马钢公司二钢轧高速棒材生产线位于现有炼钢第二出坯跨和高线车间西侧，主要利用原电炉车间场地新建主厂房。该生产线于2004年7月投产，主要生产Φ8～16mm普通光面圆钢筋和热轧带肋钢筋，几年来，由于国内市场需求旺盛，产品一直供不应求，经济效益显著。但是随着国家进一步关注节能降耗、提倡绿色钢铁，我国钢铁产业正从以量取胜转入以质求发展的阶段，生产能耗低、资源省、质量高的新产品正成为各钢铁厂的共识。近年来许多企业都在积极采用棒材控轧控冷技术降低合金元素的加入量，运用临界奥氏体控轧控冷技术，发挥其获得细化晶粒，提高钢强韧性的特点，适当结合微合金化技术优势，通过成份调整、工艺优化，减少合金元素的用量，可以大大降低生产高强钢筋的生产成本，并可最终获得稳定可行的生产工艺。 二钢轧总厂在这方面也做了积极的探索，但在实践中遇到了几个关键因素的制约，由于该生产线精轧机组为利旧设备，是按生产低碳钢线材（含少部分的优质低合金钢线材）设计的，已使用20年，要满足现有生产工艺已经困难。自2004年投产以来，其运行就很不稳定。具体表现在以下几个方面：(1)增速箱大齿轮开裂。目前精轧机增速箱大齿轮腹板有多处贯穿性裂纹，虽然已经进行了临时焊接处理，但不能从根本上解决问题，存在二次开裂的风险。(2)伞齿轮箱轴系零部件使用寿命缩短，突发性故障多。如伞齿轮箱长轴轴承预期使用寿命在3年左右，但现在只有10个月左右，个别伞齿轮箱长轴轴承寿命只有6个月；(3)机架轴系承载能力不足。时常发生烧轴承、轧辊轴锥形段和锥套产生打滑现象，使机架损坏。由于精轧机组能力不足，使生产和设备运行都受到了限制，维修费大大高于正常维修费，据统计2006年仅精轧机组检修费用就增加了320万元左右。在此条件下生产微合金化HRB400、BSG460时因为精轧机负荷较大多次出现故障，难以实现大批量稳定生产；如果再采用以低温轧制和大变形为主要特点的棒材控制轧制技术生产HRB400、BSG460钢筋，精轧机将更加不能胜任。 综上所述，由于控轧控冷工艺的广泛应用，具有节能降耗优点的HRB400高强度钢筋替代HRB335钢筋将是大势所趋，而二钢高棒依靠目前设备生产的产品在国内激烈市场竞争将很难生存下去，生产的BSG460、B500B出口产品生产成本很高，在国际市场上也无竞争力。因此，在尽量节省投资的前提下，更换掉生产线上部分关键设备（如精轧机组等）以降低成本，提升产品档次结构，成为迫在眉睫的事情。 2 改造方案说明 2.1 二钢轧棒材线现状 设计年产量：50万吨 主要产品规格为直条Φ8～16mm普通光面圆钢筋和热轧带肋钢筋，主要钢种为碳素结构钢和低合金钢，其代表钢号为HRB335、HRB400、BSG460。
最新对高速线材生产中控轧控冷的分析
对高速线材生产中控轧控冷的分析
对高速线材生产中控轧控冷的分析 高速线材厂焦银 摘要:阐述了控冷控轧的原理，分析了高速线材轧制中的加热温度控制、轧前水冷、精轧机内水冷、精轧机组后水冷、风冷线温控等参数的确定依据。 关键词:高速线材；加热温度；控轧控冷 ANALYSIS OF CONTROLLED ROLLING AND CONTROLLED COOLING IN HIGH一SPEED W1RE PRODUCTION Abstract: The principle of controlled rolling and controlled cooling is stated. It is analyzed how to determine the parameters in high--speed wire rolling such as heating temperature control water cooling before rolling water cooling in finishing rolling mill water cooling behind finishing rolling set and temperature control on wind cooling line. Keywords: high--speed wire production heating temperature control rolling and control cooling. 1.前言 自21世纪80年代以来，高速线材的轧制速度己突破100m/s,由于轧制速度的提高，导致轧件的温升增加，使终轧温度高于1000℃，线材成品表面的氧化铁皮增多、晶粒粗大、钢材的显微组织和机械性能极不均匀。控制轧制中水冷和轧后的散卷冷却，以便得到组织性能良好的线材;保证轧件的轧制温度，控冷控轧就显得至
控轧控冷习题答案
一、名词解释： 钢的强化方式 固溶强化、形变强化、析出（沉淀）强化与弥散强化、细晶强化、亚晶强化、相变强化、韧性概念 韧性（又名韧度）是材料塑形变形和断裂（裂纹形成和扩展）全过程中吸收能量的能力。固溶强化 采用添加溶质元素使固溶体强度升高的现象称为固溶强化 柯式气团 在过饱和的固溶体中，由于C、N原子有很好的扩散能力，可以直接在位错附近和位错中心聚集，形成柯式气团。 柯式气团作用：对运动的位错起着钉孔作用，使屈服强度、抗拉强度提高。 形变强化 随着变形程度的增加，材料的强度、硬度升高，韧性和塑性下降的现象叫做形变强化或加工硬化。形变强化决定于位错运动受阻。 沉淀强化 细小的沉淀物分散于基体之中，阻碍位错运动，而产生强化作用，这就是沉淀强化。 细晶强化 通过细化晶粒而使金属材料的力学性能提高的方法。晶粒愈小，晶界愈多，晶界阻力愈大，材料的屈服强度提高。 亚晶强化 亚晶强化的原因是位错密度提高。 相变强化 通过相变而产生的强化效应称为相变强化。 10、冲击韧性 工程上常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定材料抵抗冲击载荷的能力，即测定冲击载荷试样被折断而消耗的冲击功Ak，单位为焦耳（J）。材料的冲击韧性指标主要是冲击功，即缺口冲击韧性Ak（J）或ak（J）值，和韧脆转变温度Tc 11、断裂韧性 指材料阻止宏观裂纹失稳扩展能力的度量，也是材料抵抗脆性破坏的韧性参数。断裂韧性是材料的一种性能，它取决于材料的组织结构 二、简答题： 1、奥氏体形变的真应力—真应变每个阶段的特点？ 第一阶段：当塑性变形量小时，随着变形量的增加变形抗力增加，直到达到最大值。发生了加工硬化，动态回复和动态多边形化，随着变形量的增加，位错消失速度加快，也就是软化加快，但是总的趋势，在这一阶段加工硬化还是超过动态软化。反映在真阴历—真应变曲线上随着变形量加大变形应力还是不断增大的，只是增加速度逐渐减慢，直至为零。 第二阶段：在这一阶段动态软化速度将大于加工硬化速度，并且随着位错的大量消失，动态软化速度减慢，直至软化速度与硬化速度达到平衡，反应在真应力—真应变曲线上，随着变形量加大变形应力开始下降，直至一轮再结晶全部完成并与加工硬化相平衡，变形应力不再下降为止，形成了真应力—真应变曲线第二阶段。 第三阶段：（1）一种是变形量不断增加而应力值基本不变，呈稳定变形，这种情况称为连续动态再结晶。（2）另一种是应力随变形量增加出现波浪式的变化呈非稳定态变形，这种情况
棒材车间改造方案(第3版)
棒材车间控制轧制改造初步方案 一、前言： 2009年8月份，GB1499.2－2007《钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋》国家标准第1号修改单下发，该修改单明确要求钢材组织不得有影响使用性能的其它组织（如基圆上出现的回火马氏体组织）存在，并要求自2009年9月1日起开始实施。棒材生产线热轧带肋钢筋以Ф10～Ф14mm规格为主，为实现经济效益最大化，生产工艺为一直为“切分轧制+强穿水”，但钢材基圆组织存在明显的回火马氏体，已不符合现有国标要求。因GB1499.2－2007《钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋》为强制性标准，因此针对此情况，必须取消强穿水生产工艺，恢复弱穿水工艺，随之带来的问题是生产成本的上升。以HRB400Ф12为例，与强穿水相比，Mn、Si合金合计成本平均提高40元/t，同时必须增加0.02%～0.04的[V]，吨钢总成本增加近百元。按年产70万t螺纹钢计算，生产成本上升7000万元。为实现经济效益最大化，必须对目前第一棒材生产线现有装备进行改造，通过实施控轧控冷工艺，降低合金成本。 二、工艺方案及流程简述： 在目前第12架轧机后增加一组6m穿水箱，现2#飞剪移至2#活套前。轧件穿水后切头，再进入13架轧机。(见工艺平面布置简图)。 以HRB400Ф12为例，开轧温度1030℃～1080℃，轧件从12架轧出经穿水箱冷却后，由2#飞剪切头尾进入第13架轧机。调整穿水系统，将在第13架轧
工艺平面布置简图 机入口温度控制在850℃左右。轧件切分后从18架出成品，经轧后穿水，使轧件在3#飞剪前钢材表面温度范围达到750℃～800℃。 三、主要改造内容及费用概算（见附表）：