轧钢控制冷却工艺
控轧控冷1
控制轧制与控制冷却
奥氏体状态控制 奥氏体状态： 晶粒尺寸：大？小？
奥氏体状态：蓄积能量
内含能量：高？低？ 内部缺陷：多？少？
铁素体、珠光体相变 贝氏体相变 马氏体相变 铁素体、贝氏体相变
相变方向 奥氏体相变条件的控制（阀门） 冷却条件的控制：冷却速度、 开始冷却温度、终止冷却温度、 冷却模式
TMCP的特征
微合金化元素在钢中的主要作用
1.2 控轧控冷强韧化机理
对钢的性能要求越来越高，不仅要求具有高的强度，并且要 具有良好的塑韧性、低的韧脆转变温度以及优异的加工性能 （焊接性能、冷成形性能等）。除对钢材性能的全面要求提 高之外，在钢材的使用上，不断要求降低材料用量、减少工 艺环节、削减生产成本。 在钢材应用上，其室温屈服强度σs、抗拉强度和韧脆转变温 度TC 是钢材的几项基本的力学性能指标。 在大多数条件下σs 和TC是设计选材的最基本标准。因此， 提高钢的σs和降低TC 一直是钢铁材料研究和开发的重点。
1.3 传统TMCP工艺的三个阶段
（1）奥氏体再结晶区变形阶段 t≥950℃ 对加热时粗化的奥氏体晶粒 反复进行轧制并反复再结晶 后使之得到细化 （2）奥氏体未再结晶区变形阶 2 段 t＝950℃ r3 950℃~A 奥氏体晶粒沿轧制方向伸长、 压扁，晶内产生形变带，这 种加工硬化状态的奥氏体具 有促进铁素体相变形核作用 （3）奥氏体＋铁素体两相区变 形阶段 t<Ar3 相变后为大角度晶粒和亚晶 粒的混合组织 图1 TMCP工艺的三阶段及其组织变化
通常研究的结构材料在室温工作条件下， 通常研究的结构材料在室温工作条件下，最需要考 虑的是屈服强度和断裂强度。 虑的是屈服强度和断裂强度。
屈服强度 σb≥σk 脆性材料 脆性材料的强度 通常以σ 通常以σk表示 断裂强度 σb≤σk 塑性材料 塑性材料的强度 通常以σ 通常以σb表示
热轧带钢技术论文（2）
热轧带钢技术论文(2)热轧带钢技术论文篇二热轧带钢轧后控制冷却技术的发展及比较摘要：本文对国内外热轧带钢轧后控制冷却技术从20世纪20年代到现在的发展做了介绍，同时对不同控制冷却方式进行了比较。
关键词：热轧带钢，控制冷却，喷水冷却，层流冷却，水幕冷却，超快速冷却UFC。
控制轧制和控制冷却技术已发展成为现代轧钢技术的一项重要工艺。
近年来，随着市场对热轧带钢的需求量增大，对钢材的质量要求也越来越高，不仅要求有很好的表面质量，对钢材的组织力学性能更是提出了更高的要求。
热轧带钢卷取温度的控制是整个热轧生产成品的最后一个环节，为了获得所需要的微观组织形态和力学性能，要求实现快速有效的轧后冷却，使得钢材冷却过程中的温度控制要求更严格。
轧后冷却是控制热轧带钢最终机械性能和板形质量的一个关键环节，这已成为全世界业内研究人员的共识。
控制冷却技术是从对控制冷却工艺及有关理论的系统研究、控制冷却系统、控制冷却装置三方面逐步发展起来的。
1.国内外轧后控制冷却的发展90年代，欧美各国也相继在现有设备改造、新技术的引进、全面生产跟踪、管理系统自动化等诸多方面做了大量的工作。
苏联伊里奇-日丹诺夫1700mm热带钢轧机层流冷却装置，采用了一种新型的“管套管”喷嘴，内管输送压缩空气，外管送水，形成细雾化的水汽混合物喷柱，实现了在线水-空冷却。
在供水量不变的条件下，解决了厚度5-10mm带钢冷却不足问题。
日本钢厂针对冷却设备存在的问题再次进行改造，使卷取温度的精度大幅度提高。
截止1994年，对于厚度2.4mm，卷取温度550℃的普碳钢，99%的热轧带钢卷取温度可控制在士20℃以内。
日本水岛厂热带钢轧机冷却设备进行了一系列改造，流量控制阀采用了响应时间仅为0.5秒，使用寿命超过75万次后仍不漏水的活塞阀，设计出I/D=28(过去为20)的新喷嘴，确定喷嘴最佳安装高度，从而提高了冷却能力，提高了冷却精度，尽管末架精轧机出口温度有波动，卷取温度仍控制在10℃目标范围内。
钢材的控制轧制和控制冷却(1)ppt课件
控制轧制和控制冷却概念
控制冷却（Controlled Cooling)：控 制轧制后钢材的冷却速度达到改善钢材组 织和性能的目的。 控制轧制和控制冷却相结合能将热轧钢 材的两种强化效果相加，进一步提高钢材 的强韧性和获得合理的综合力学性能。 目前，控制轧制和控制冷却工艺已应用 到中、高碳钢和合金钢的轧制生产中，取 得了明显的经济效果。
昆明理工大学多媒体课件
控制轧制与控制冷却
材料科学与工程学院 材料加工工程系
任课教师：王华昆 2012年9月
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§0 绪论（Introduction）
课程简介 教学要求 学习内容 教学安排 参考书目
控轧和控冷的概念 控轧和控冷技术的发展过程 我国控轧和控冷发展概况
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课程简介
除了强度之外，钢材还要求一定的韧性和 可焊性能，这两个指标和强度是相互关联甚 至互相矛盾的，很难单方面改变某一指标而 其它不变。
结构钢的最新发展方向是高强、高韧和 良好的焊接性能，控制控冷是满足这一要求 的一种较好的工艺。
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§1.1 钢的强化机制
强度：金属材料抵抗塑性变形或断裂的 能力，用给定条件下所能承受的应力来 表示。
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我国控轧控冷技术概况
我国控制控冷起步于60年代初，并取得了 初步成果，例如对含有Cr、Ni、V的超高 强度钢德形变热处理工艺研究，轴承钢轧 后快冷工艺研究等；
1978年开始对控制控冷进行系统研究； 武钢、鞍钢、重钢、太钢等钢铁企业采用
控制控冷技术生产高强度、高韧性的造船、 锅炉及压力容器用各种钢材，开发了新钢 种，填补了国内钢材的部分空白。
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控轧控冷技术发展过程
20世纪20年代开始研究钢在热加工时， 温度和变形条件对显微组织和力学性能的 影响；
钢材的控制轧制与控制冷却技术
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：***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。
控轧控冷技术的发展及在钢管轧制中应用的设想
写 Ｔ Ｐ技 术是 随着钢铁 材料性 能的提 高 和新 钢 种 ＭＣ ）
开发 的需要 而产 生 的 ，并 随之 得到 了持 续 的发 展 与
应 用 ，其 可在不 降低 韧性 的前 提下 获得更 高 的强度
王 国栋 （ ９ ２ ） １４ 一 ，男 ，教 授 ，博 士 生 导 师 ，中 国工 程 院 院士 ，中 国金 属 学 会 常 务理 事 ，中 国金 属 学 会 轧 钢 学
在 Ｔ Ｐ技 术 的发 展 历 程 中 ，人 们 首 先 认 识 ＭＣ 到 的是控 制轧 制 。控 制轧制 是 一种用 预定 的程序 来
控 制热 轧 钢 的变形 温度 、压 下量 、变 形道 次 、变 形
会副理事长 、轧制理论学术委 员会 主任 。长期从事钢铁 材料轧制理论 、工艺 、自动化等领域的应用基础和工程 技术研究。先后 主持 和完成多项 国家重点基础研究发展 计划 （ ７ ） 目、高技术 研究 发展计划 （６ ） 目、国 ９ ３项 ８ ３项
时间
（ 例如 Ｎ ） ｂ 是为了提高奥氏体 的再结晶温度 ，使奥 氏体在 比较 高 的温度下 还 处于未 再结 晶区 ，从 而增 大奥 氏体在 未再 结 晶区 的变形量 ，实现奥 氏体 的硬 化。 仅 通过控 制 轧制对 钢材 性能 的提 高有一 定 的局 限性 。比如 “ 温大 压 下 ” 长 久 以来 形成 的 “ 低 与 趁热 打铁” 的传统观念背道而驰 ，它必然受到设备能力 等 条件 的 限制 。操 作方 面 的 问题 也不 容 回避 。为 了 突破控 Ｎ￣Ｎ 的限制 ，同时也是 为 了进一 步强 化钢 Ｆ Ｌ 材 的性 能 ，在控 制轧制 的基 础上 ，又 开发 了利用 轧 材余 热 进行 热处 理 的控 制冷 却技 术 。控制冷 却 的核
控制轧制和控制冷却技术
控制轧制和控制冷却技术及生产工艺应用姓名:班级:学号:控制轧制和控制冷却技术及生产工艺应用臧简(辽宁科技大学)[摘要]阐述了控轧控冷工艺的原理理和工艺特点，控制轧制(TMCP技术是取代离线热处理生产高性能钢材的一种生产技术, 它的核心包括:(l) 控制轧制温度和轧后冷却速度、冷却的开始温度和终止温度;(2) 轧制变形量的控制;(3) 钢材的成分设计和调整。
指出TMC我术可以充分挖掘钢铁材料的潜力，节省资源和能源, 优化现有的轧制过程, 有利于钢铁工业的可持续发展。
最后给出了以新一代TMC为特征的创新轧制过程的案例，展示了该技术的广阔的应用前景。
[ 关键词] 控制轧制；控制冷却；轧制工艺；生产工艺Abstract：The principle and technological characteristics of controlled rolling and controlled cooling process are described. The control rolling (TMCP) technology is a kind of production technology, which is the core of the production of high performance steel. (1) controlling the rolling temperature and cooling rate, cooling the starting temperature and ending temperature; (2) rolling deformation quantity control; (3) the steel composition design and adjustment. It is pointed out that TMCP technology can fully tap the potential of steel materials, save resources and energy, optimize the existing rolling process, is conducive to the sustainable development of iron and steel industry. In the end, a case study is given to demonstrate the broad application of the technology in the new generation of TMCP.Key Words：controlled rollin g; controlled cooling; rolling technology; production engineering1 引言控制轧制和控制冷却技术，即TMCP是20世纪钢铁业最伟大的成就之一。
精选控制轧制和控制冷却工艺讲义
5.2.2现代化宽厚板厂控制轧制和控制冷却技术
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 ,国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。
获得细小铁素体晶粒的途径——三阶段控制轧制原理
奥氏体再结晶区域轧制 (≥ 950℃ )在奥氏体再结晶区域轧制时 ,轧件在轧机变形区内发生动态回复和不完全再结晶。在两道次之间的间隙时间内 ,完成静态回复和静态再结晶。加热后获得的奥氏体晶粒随着反复轧制——再结晶而逐渐变细。
图中第Ⅰ 阶段 ,由于轧件温度较高 ,奥氏体再结晶在短时间内完成且迅速长大 ,未见明显的晶粒细小。
不然，出于平整道次压下率确定不合适，引起晶粒严重不均，产生个别特大晶粒，造成混晶，导致性能下降。
道次变形分配
满足奥氏体再结晶区和未再结晶区临界变形量的要求，要考虑轧机设备能力及生产率的要求。压下量的分配一殷在奥氏体区采用大的道次变形量 ，以增加奥氏体的再结晶数量，细化晶粒。在未再结晶区在不发生部分再结晶的前提下，尽可能采用大的道次变形量，以增加形变带，为铁素体相变形核创造有利条件。在轧机能力比较小的条件下，采用在未再结晶区多道次、每道次小变形量并缩短中间停留时间的快轧控制方案，也取得较好的效果，而且不降低轧机产量。经验结论 在未再结晶区大于45—50％的总变形率有利于铁素休晶粒细化。
5.2板带钢控轧与控冷应用实例
5.2.1北极管线用针状铁素体钢
管线钢的发展历史
60年代末70年代初，美国石油组织在API 5LX和API 5LS标准中提出了微合金控轧钢X56、X60、X65三种钢 .这种钢突破了传统钢的观念，碳含量为0.1-0.14%，在钢中加入≤0.2%的Nb、V、Ti等合金元素，并通过控轧工艺使钢的力学性能得到显著改善。到1973年和1985年，API标准又相继增加了X70和X80钢，而后又开发了X100管线钢，碳含量降到0.01-0.04%，碳当量相应地降到0.35以下，真正出现了现代意义上的多元微合金化控轧控冷钢。
热轧钢筋控制冷却工艺研究
２热 轧 钢 筋 轧后 控 制 冷 却 的基 本 原 理 、 工 艺
过程及优点
２１ ． 热轧钢 筋 轧后控 制冷 却 的基本原 理 和工 艺过 程
路 径 ：一条是微合金化 。即在炼钢过程 中，加入
收稿 日期 ：２ １ —１ —２ ０１ ０ ４
钢筋 的控制冷却 又称轧后余 热淬火 。该工艺
或氮化合物有的在钢的凝固期析出，形成细小的原
始奥 氏体 晶粒 ，并在加 热过程 中强烈抑 制奥 氏体 晶 粒长大 ，有利 于获得细 晶组织 ；另一条技 术路径就 是控温 轧制和轧 后控制 冷却 。钢 筋 的轧 后控制冷却 又称轧 后余热 淬火 ，能明显地改 善和提 高钢材 的强
产工艺及其优化方法。本文结合韶钢炼轧厂小型 连轧生产线 的快速冷却装置生产实践 ，对热轧钢 筋控制冷却工艺展开探讨。
某些能起到沉淀强化和细晶强化作用的微量合金元
素 ，如 Ｖ、Ｔ、Ｎ 等 。这 些微量合 金元 素 的加入 提 ｉ ｂ
高了钢筋的综合机械陛能。因为 Ｖ ｉ ｂ 、Ｔ、Ｎ 和碳元
素有极 强 的亲 和力 ，是 强碳化物 形成元 素 。这些碳
明显地改善和提高钢材 的综合机械性能 ，从而达 到节 约金 属 、开 发钢材 新 品种 和节能 降耗 的 目
中图分类号：Ｔ ３ ５６４ Ｇ ３ ． 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ ０ ９—９ ９ ２ １） ３ ０ ９一ｏ ４ ２ｆ０ ２ ０ —０ ３ ４
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对控制冷却的认识及其应用
李子鹏
(冶金学院10轧2班07)
摘要：轧钢过程中除了控制轧制外，控制冷却也是非常重要的环节。
尤其在中厚板的生产过程中，控制冷却技术充分发挥了不可替代的作用。
控制冷却也应用到了实际生产的诸多方面。
关键词：控制冷却；中厚板；性能
1 引言
控冷技术已在我国的生产线上得到成功应用，宝钢2050mm(德国引进)和1580 mm(日本引进)轧制生产线上采用柱状层流冷却方式后,设备运行稳定,卷取温度控制精度提高;武汉钢铁集团公司(简称武钢)1700mm轧机的层流冷却装置是80年代从日本引进的,武钢将控冷模型改进移植到新一代计算机中,不仅得到了本厂的实践验证,而且在太原钢铁(集团)有限公司(简称太钢)和梅山钢铁公司得到推广。
2 控制冷却的特点
冷却方式概括起来主要有压力喷射冷却、层流冷却、水幕冷却、雾化冷却、喷淋冷却、板湍流冷却、水-气喷雾加速冷却以及直接淬火等几种。
各种冷却方式有其各自的优点和缺点。
采用哪种冷却方式应根据具体工艺环境和限定条件来确定[1]。
3 中厚板生产中的控制冷却
3.1我国中厚板控制冷却的现状
随着欧洲和日本80年代研制应用水幕的热潮，我国也紧随其后。
1985年,在鞍山钢铁集团有限公司(简称鞍钢)半连轧厂建成了国内第1套水幕冷却装置。
但由于此套装置的冷却区长度不足,冷却能力不够,冷却不均匀,达不到产品质量的要求,因此,该厂在1995年的改造过程中将水幕装置改为柱状层流装置。
90年代,重庆钢铁公司第五钢铁厂(简称重钢五厂)的中厚板生产线采用了控制轧制+可控的水幕冷却装置,邯郸钢铁集团有限公司(简称邯钢)、柳州钢铁厂(简称柳钢)和新余钢铁有限责任公司(简称新余钢厂)等也装备了水幕冷却装置,但都未能正常使用。
近几年,酒泉钢铁集团有限公司(简称酒钢)的气雾冷却、济南钢铁集团有限公司(简称济钢)的水幕冷却以及鞍钢的高密集管层流冷却等都应用成功,实现了应有的经济效益,而且目前首都钢铁集团有限公司(简称首钢)、南京钢铁股份有限公司(简称南钢)中板厂正在进行的改造项目中,都引进了控轧控冷技术。
3.2钢板长度方向上的均匀冷却
为使钢板长度方向冷却均匀,在板长允许的条件下,应采用同时冷却方式。
如果钢板长度接近或大于冷却装置长度,就应采用连续冷却方式。
采用同时冷却方式时,如果冲击区纵向间距较大,应选用较高的摆动速度,反之则改用较低的摆动速度。
采用连续冷却方式时,为了沿钢板长度方向获得一致的终冷温度,并尽量减小板长方向开始冷却的温差,可以选择如下措施:进入控冷区后,钢板以匀加速运动方式通过冷却装置,使钢板在整个长度方向上冷却的终止温度均匀;使钢板以匀速运动方式通过冷却装置,但要逐渐减少冷却装置的喷水量。
由于冷却水量的调节对钢板温度变化非常敏感,一般不易采用这种控制方式;由于钢板头部和尾部的温度低于板身温度,可以根据钢板的位置,对头部和尾部对应的区段采取减少水量或遮蔽措施;也可以根据钢板头尾位置使相应冷却段延迟开启或超前关闭,使头尾部的终冷温度和其它部位一致;为了克服冷却区之外的附加冷却,可在冷却装置的入口和出口端设置截水辊或吹扫机构[2]。
3.3钢板厚度方向上的均匀冷却
钢板厚度方向的均匀冷却包括两层含义:一是指钢板表面与其心部的冷却均匀;二是指钢板上、下表面的冷却均匀。
前者用温度梯度来衡量,后者用温度对称程度描述。
钢板冷却后的温度梯度是由冷却速度和板厚决定的,为使其控制在一定范围内,应根据钢板的材质、厚度以及对产品性能的要求选择适宜的冷却速度,并在冷却过程中适时调低冷却速度,这既可以缩小断面温度差,又有利于减小钢板变形。
由于水在钢板上、下表面的停留时间和流动状态不同,所以造成钢板上、下表面冷却的不均匀性。
如:冷却水以加速运动方式冲击钢板上表面,而以减速运动方式冲击钢板下表面。
冲击钢板表面后,冷却水在其上下表面的流动状态又有很大差别,上表面冷却水产生的二次冷却效果远大于下表面。
因此,对于上、下表面的冷却水量应当分段进行控制,设计时上、下冷却系统采用不同的水量(一般上水量与下水量之比约为1.5～2.5),可在线调整这一流量比。
3.4控制冷却对钢材性能的影响
控制冷却技术是控制轧后钢板的冷却速度从而达到控制钢板组织性能的目的。
控制冷却技术之所以受到重视并得到广泛应用推广,是因为它比经过再加热后的等轴奥氏体加速冷却能产生更大的强化韧性效果,在进一步细化铁素体的同时使珠光体分布均匀,消除带状珠光体,并且有可能形成细贝氏体组织。
此外在控制冷却过程中阻止或延迟了碳化物过早析出,使其在铁素体中弥散,提高钢板强度而不损害脆性转化温度[3]。
3.5关于冷却方式
高温钢板经过空冷阶段进入水冷区,开始接触冷却水时,瞬间表面温度急剧下降,在厚度方向产生较大温度梯度,随着冷却的继续,温度梯度逐渐减小。
有资料表明,钢板愈厚,愈要降低冷却速率才能使钢板端面温度梯度变小,增大钢板的淬透性,减小钢板表面和中心部硬度差。
对不同厚度、材质的钢板,要达到理想的冷却
速率,必须要求冷却装置能够提供可变的喷水强度。
因此冷却系统可设置以下三种可选冷却方式:(1)连续冷却方式:执行此方式时,工作集管呈连续分布状态,流量均匀分布;(2)连续冷却方式:执行此方式时,工作集管呈连续分布状态,但集管流量分布不均匀;(3)间断冷却:执行此方式时,根据冷却规程要求,集管进行分段喷水,各段集管流量可以不相同[4]。
3.6控制冷却所得粒状贝氏体的长大机制
贝氏体转变机制的研究一直是固态相变中争论的热点问题,存在扩散型相变、切变型相变及类平衡切变长大3种不同的相变学说。
本文通过对微合金化低碳贝氏体型非调质钢控制冷却后所得粒状贝氏体的TEM显微组织形貌观察,探讨低碳贝氏体非调质粒状贝氏体的长大机制。
粒状贝氏体中板条状的铁素体亚单元清晰可见,长条状铁素体与母相具有平直边界,这表明它可能属于共格或部分共格界面。
片条状铁素体通常不跨越母相奥氏体晶界。
由于晶界两侧奥氏体的晶体学位向关系不同,铁素体不可能与两侧奥氏体同时保持共格关系,长大必然在晶界处停止,故易于显示母相晶界。
观察发现,粒状贝氏体铁素体与奥氏体间近似K-S 关系,从而奥氏体的(111)面自然就成为铁素体的宽面或惯习面。
在与岛状组织相接触的铁素体宽面上可观察到小台阶,台阶宽面与惯习面平行,铁素体靠台阶阶面上存在的部分非共格界面的侧向迁移进行长大。
4.结束语
控制冷却技术是一个多影响因素并存的复杂过程。
为了更有效地指导生产,增加效益,有必要进行更深入的研究,从而更充分地挖掘钢材的潜力,大幅度提高钢材的综合性能。
参考文献：
[1] 蔡晓晖.控制冷却方式和设备的发展.
[2] 魏士政.中厚板控制冷却技术.
[3] 孙决定.控制冷却技术在中厚板生产中的应用.
[4] 魏士政.控制冷却技术在实际生产中的应用.。