钢材的控制轧制和控制冷却
钢筋的控制轧制和控制冷却学习笔记
钢筋的控制轧制和控制冷却钢筋的控制冷却又称为钢筋轧后余热处理或轧后余热淬火。
该工艺是利用钢筋轧后在奥氏体状态下直接进行表层淬火，随后由其心部传出余热进行自身回火，以提高塑性，改善韧性，使钢筋得到良好的综合性能。
钢筋的综合性能，如屈服强度、反弯、焊接性能、疲劳强度、冲击韧性等，决定于钢的化学成分、变性条件、终轧温度、钢筋直径、冷却条件、冷却速度和自回火温度等因素。
其整炉与整支钢筋的组织性能与均质性同生产工艺参数的控制、钢筋长度、冷却设备型式、水质、水温及其控制有密切关系。
1 钢筋轧后控制冷却的特点及其基本原理1.1 可以在轧制作业线上，通过控制冷却工艺，强化钢筋，代替重新加热进行淬火、回火的调质钢筋。
利用控制冷却强化钢筋与一般热处理强化钢筋比较，不仅由于利用轧制余热，不需要重新加热，节约了燃料及热量消耗，缩短生产周期，提高生产率，降低了生产高强度钢筋的成本，而且还具有更高的综合力学性能。
其原因在于：在利用轧制余热淬火之前已发生奥氏体再结晶，使晶粒细化，奥氏体晶界的位置已经改变，新晶界的形成时间又很短，杂质原子还来不及向晶界偏聚，因而改善了低温力学性能。
1.2 选用碳素钢（Q235）和低合金钢（20MnSi），采用轧后控制冷却工艺，可生产不同强度等级的钢筋，从而可能改变用热轧按钢种分等级的传统生产方法，节约合金元素，降低成本。
1.3 设备简单，对于现有轧机不用改动轧制设备，只需在精轧机后安装一套水冷设备。
1.4 在奥氏体未再结晶区终轧后快冷的轧制余热强化钢筋在使用性能上存在（应力腐蚀开裂倾向较大）。
但是，在奥氏体再结晶区终轧的轧制余热强化钢筋，由于再结晶过程消除了晶内位错，而不出现应力腐蚀开裂倾向的缺点。
对于钢筋来说，轧后控制冷却工艺大体包括以下三个过程：第一阶段：表面淬火阶段（急冷段），钢筋离开精轧机在终轧温度下，尽快地进入高效冷却装置，进行快速冷却。
其冷却速度必须大于使表面层达到一定深度淬火马氏体的临界速度。
钢材控制轧制和控制冷却
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使用金相显微镜来观察钢得组织形貌,而且还通过X射线衍射技术得使用加深了对金属微观组织结构得认识、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 控轧控冷技术得冶金学原理2。
控轧控冷1
L0
拉伸性能
❖ 断面收缩率ψ： ❖ 断面收缩率ψ是评定材料塑性的主要指标。
AK A0 100%
A0
低碳钢的工程应力一工程应变曲线
true strain-stress line
2.0
Stress / MPa
1.5
Pm
Pb
1.0
0.5
0.0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
载荷P压入被测材料表面，保持一定时间后卸除载荷，测出压 痕直径d，求出压痕面积F计算出平均应力值，以此为布氏硬度 值的计量指标，并用符号HB表示。
标注：D/P/T如120HB/10/3000/10，即表示此硬度值120 在D=10mm，P=3000kgf，T=10秒的条件下得到的。
简单标注：200～230HB
布氏硬度测定主要适用于各种未经淬火的钢、退火、
正火状态的钢；结构钢调质件；铸铁、有色金属、质地 轻软的轴承合金等原材料。
布氏硬度试验只可用来测定小于450HB的金属材料，
②洛氏硬度（HR）
基本原理—洛氏硬度属压入法洛氏硬度测定时需 要先后施加二次载荷（予载荷P1和主载荷P2）预 加载荷的目的是使压头与试样表面接触良好以保 证测量结果准确。洛氏硬度就是以主载荷引起的
对微量塑性变形的抗力
E /e
拉伸性能
❖ 抗拉强度b： ❖ 定义为试件断裂前所能承受的最大工程应力，
以前称为强度极限。取拉伸图上的最大载荷，即 对应于b点的载荷除以试件的原始截面积，即得抗 拉强度之值，记σ为b=b Pmax／A0
拉伸性能
延伸率： 材料的塑性常用延伸率表示。测定方法如下：拉伸
试验前测定试件的标距L0，拉伸断裂后测得标距为Lk， 然而按下式算出延伸率
控制轧制和控制冷却工艺讲义
控制轧制和控制冷却工艺讲义控制轧制和冷却工艺讲义一、轧制工艺控制1. 轧制温度控制a. 在热轧过程中，轧机和钢坯之间的接触摩擦会产生高温，因此需要控制轧机温度，避免过热。
b. 实时监测轧机温度，根据温度变化调整轧制速度和冷却水量，确保温度适中。
c. 使用专用液体和冷却器进行在线冷却，防止轧机过热引起事故。
2. 轧制力控制a. 测量轧机产生的轧制力，确保轧机施加的压力适中。
b. 监控轧制力的变化，根据钢坯的变形情况调整轧制力，使钢坯的形状和尺寸满足要求。
c. 根据轧制力的大小调整轧制速度，保持稳定的轧制负荷。
3. 轧制速度控制a. 根据不同钢材的特性和规格，调整轧制速度，确保成品钢材的质量和尺寸满足要求。
b. 控制轧制速度的稳定性，避免过快或过慢的轧制速度导致钢材质量不达标。
4. 轧辊调整控制a. 定期检查和调整轧辊的位置和间距，确保钢坯能够顺利通过轧机，避免产生不均匀的轧制力和过度变形。
b. 根据车间实际情况和轧制工艺要求，调整轧辊的工作方式和参数，使轧制过程更加稳定和高效。
二、冷却工艺控制1. 冷却水量控制a. 根据钢材的材质和规格，调整冷却水的流量和压力，确保钢材迅速冷却到所需温度。
b. 监测冷却水流量和温度，根据实时数据调整冷却水量，确保冷却效果和成品钢材的质量。
2. 冷却速度控制a. 根据不同的冷却工艺要求，调整冷却速度，使钢材的组织和性能满足要求。
b. 监控冷却速度的变化，根据实时数据调整冷却速度，确保成品钢材的质量和性能稳定。
3. 冷却方法控制a. 根据钢材的特性和要求，选择合适的冷却方法，如水冷、风冷等。
b. 根据不同冷却方法的特点和效果，调整冷却工艺参数，使冷却效果和成品钢材的质量最优化。
4. 冷却设备维护a. 定期检查和维护冷却设备，确保设备的正常运行和效果良好。
b. 清洗和更换冷却设备中的阻塞、损坏部件，保证冷却水的流量和质量。
以上是对控制轧制和控制冷却工艺的讲义，通过合理的工艺控制和设备维护，能够提高轧制和冷却过程的效率和质量，满足钢材的要求。
控制轧制与控制冷却
奥氏体晶粒的大小对钢材的力学性能有显著的 影响。一般用晶粒度表示晶粒的大小。因此， 影响。一般用晶粒度表示晶粒的大小。因此，测定奥 氏体的晶粒度通常作为鉴定钢材质量的指标之一。 氏体的晶粒度通常作为鉴定钢材质量的指标之一。
铁 碳 平 衡 相 图
二、钢的控制轧制
控制轧制是以钢的化学成分调整或添加微合 金元素Nb Nb、 Ti为基础 为基础， 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、 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， 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、 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， 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。 性能和使用性能。
控轧控冷的物理冶金基础
轧后冷却速率对γ 轧后冷却速率对γ→α相变及其细化晶粒的 影响: 影响: 研究表明,提高轧后冷却速度能明显降低Ar 研究表明,提高轧后冷却速度能明显降低Ar3， 可抵消奥氏体晶粒细化及相变前形变给晶 粒细化带来的不利影响， 粒细化带来的不利影响，有力地增加了相 变细化晶粒作用。 变细化晶粒作用。这要求在控轧实践中对 冷却制度进行控制。 冷却制度进行控制。
控轧控冷的物理冶金基础
钢中溶质原子及第二相粒子: 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 细化奥氏体晶粒. 等微合金元素, Nb、Ti等微合金元素,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. 金基础.
控轧控冷的物理冶金基础
钢材控制轧制和控制冷却
钢材控制轧制和控制冷却（一）姓名：蔡翔班级：材控12学号：钢材控制轧制和控制冷却：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: controlled rolling is controlled cooling of hot rolled steel organization performance control technology, has been widely used in the hot rolled strip steel, plate, steel, wire rod and steel pipe and other steel products production fields.Controlled rolling technology of controlled cooling can pass over assaulting a police officer, phase transformation strengthening and so on, to improve the strength of the steel toughness.关键词:宽厚板厂，控制轧制，控制冷却1.引言：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。
钢铁的控轧控冷工艺(TMCP)介绍
4.控制轧制的效应
（1）使钢材的强度和低温韧性有较大幅度的改善
控制轧制对细化晶粒有明显的作用，按常规轧制工艺， 铁素体晶粒最好的情况为7～8级，晶粒直径>20m，而 按控制轧制工艺，铁素体晶粒可达12级，其直径可为 5m。仅从这方面就可使钢材的强韧性能得到明显的改 善。
（2）可以充分发挥微量合金元素的作用
5.控制冷却的介绍
➢ 控制冷却存在的主要问题是高冷却速率下材料冷 却不均而发生较大残余应力、甚至翘曲的问题。 例如，作为控制冷却的极限结果，直接淬火的作 用早已为人们所认识。但是，其潜在的能力一直 未得到发挥，原因在于直接淬火条件下冷却均匀 性的问题一直没有得到解决，板形控制一直因扰 着人们。
5.控制冷却的介绍
对于控制冷却，有两个通俗说法:
（1）水是最廉价的合金元素 (可以用水替代合金元素来改变钢材的性能)
控制冷却的理念可以归纳为“水是最廉价的合金元素” 这样一句话。
（2）中国的多数（中板）轧机是世界上最干旱的轧机 (目前我们还没有充分利用好水的作用) －川崎水岛：12000 m3/h，迪林根：14000 m3/h －宝钢2050：14000 m3/h，1580: 13000 m3/h
钢铁的控轧控冷 工艺介绍
知识求索人
目录
1. 何为控轧控冷工艺？ 2. 控轧控冷工艺的优势和应用 3. 控制轧制的类型 4. 控制轧制的效应 5. 控制冷却介绍
1.何为控轧控冷工艺？
➢ 控轧控冷工艺，又称TMCP（Thermo Mechanical Control Process：热机械控制工艺），是将控制轧制和控制冷却 技术结合起来的工艺，该工艺能够进一步提高钢材的强 韧性和获得合理的综合性能，并能够降低合金元素含量 和碳含量，节约贵重的合金元素，降低生产成本。TMCP 是20世纪钢铁业最伟大的成就之一！
钢材的控制轧制和控制冷却
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。
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（C）部分再结晶奥氏体(Ｄ)奥氏体和铁素体的两相区
４、Nb(C、N)析出质点固定亚晶界而阻止奥氏体晶粒再结晶阶段是在：(C)
(A）出炉前(B)出炉后冷却到轧制前
(C）变形奥氏体中（D)变形奥氏体向铁素体转变过程中
５、抑制奥氏体再结晶作用最强的微合金元素是:(A)。
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。
6、相变强化:主要是指马氏体强化。马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
碳原子固溶强化是马氏体最基本的强化机制。
2、请画出奥氏体热加工时的真应力—真应变曲线示意图，并说明曲线共分为几个阶段。
１、第一阶段（加工硬化）：当塑性变形小时，随着变形量增加变形抗力增加,直到达到最大值。另一方面，由于材料在高温下变形，变形中产生的位错能够在热加工过程中通过交滑移和攀移等方式运动，使部分位错消失,部分重新排列，造成奥氏体的回复。加工硬化超过动态软化。
(C)部分再结晶奥氏体（过渡型)(Ｄ）未再结晶奥氏体区(Ⅱ型)
四、简答:
１、简述钢材强化的几种主要机制,并说明对钢材韧性的影响。
钢的强化机制：固溶强化、位错强化、晶界强化、沉淀强化、亚晶强化、相变强化等
1、固溶强化:溶质原子溶入基体金属使材料强度增加的现象。
机理 ：运动的位错与溶质原子之间的交互作用的结果。效果： 提高强度、降低塑属性。
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。
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。
机理：位错和第二相颗粒相互作用。
(１)对提高强度有积极作用的绕过过程；(2）对提高强度作用较小的切割／剪切过程。 它们都会增加运动阻力,可以提高材料的强度。
4、细晶强化:随晶粒细化,屈服应力变高,基体强度上升的现象。
晶界强化本质:晶界对位错运动的阻碍作用。
晶界强化能同时提高材料的强度和韧性。
5、亚晶强化:位错密度增高,阻止位错运动。
(A）Nｂ（B)V(Ｃ)Tｉ（D)B
6、控制轧制的关键点在于控制（C）。
（A)奥氏体的形核与长大(B）铁素体的形核与长大
(C）变形奥氏体的状最大的是:（D）。
（A)再结晶奥氏体粗晶粒区（IＡ型）（B）再结晶奥氏体细晶粒区（IＢ型)
钢材的控制轧制和控制冷却
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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。。
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。
2、第二阶段(动态再结晶）：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,畸变能达到一定程度后在奥氏体中将发生另一种转变，即动态再结晶。动态再结晶的发生与发展使更多的位错消失,材料的变形应力很快下降。随着变形的继续进行，在热加工过程中不断形成再结晶核心并继续成长直到完成一轮再结晶，变形应力降到最低值。从动态再结晶开始,变形应力开始下降,直到一轮再结晶全部完 成并与加工硬化相平衡,变形应力不再下降为止，形成了真应力一真应变曲线的第二阶段。动态软化速度大于加工硬化速度。
三、选择:
１、控制冷却的关键点在于控制（A)。
(A）奥氏体发生的组织转变（Ｂ）奥氏体的再结晶
(Ｃ)变形奥氏体（D）奥氏体的形核和长大
2、对于动态再结晶发生的条件，动态再结晶能否发生，主要由温度补偿因子Z和(A）来决定。
（A）变形程度(B)待温厚度(C)设备能力（D）晶粒尺寸
3、在（B)进行变形后的奥氏体中由于有变形带的存在,铁素体不仅在晶界上成核而且在变形带上成核。
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。
8、一般可把轧后控制冷却过程分为三个阶段，称为(一次冷却）、（二次冷却)和(三次冷却)。
9、对于中高碳钢，如果要同时提高强度和韧性，不仅须进行控制轧制，同时要进行轧后(控冷),使珠光体在低温下产生，得到(细片层状态）的珠光体。
间隙式固溶强化使强度↑，但塑性↓、韧性↓;置换式固溶强化强化效果小，但对塑性、韧性影响不大。
２、位错强化：在塑性变形中，随变形程度↑,基体强度↑的现象。
机理:变形量ε↑，位错密度ρ↑,位错的移动阻力↑，强化↑。
效果：提高强度、降低塑韧性。
３、沉淀强化:第二相微粒从过饱和固溶体中沉淀析出使材料强度↑的现象。