第7讲、中高碳钢棒线材控轧工艺特点
第七篇 高速轧机主控台控制操作技
第七篇高速轧机主控台控制操作技术第一章主控台操作分工与操作技术素质要求主控台是控制全轧线生产的中心操作室，是全厂的中央信息处理站，在高速线材轧机的连轧控制中，主控台对轧制的正常顺利进行起着关键作用。
下面以某钢厂高速线材轧机的主控台为例进行介绍。
一、主控台所管辖的区域设备主控台所管辖的区域设备有：（1）粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组以及夹送辊、吐丝机。
（2）粗轧机组后的飞剪、预精轧机组前的事故卡断剪、精轧机组前的飞剪、事故卡断剪及轧制平台下的事故碎断剪。
（3）轧线上所有活套控制器。
（4）轧制平台下载运废料的振动运输机。
二、主控台的职能与控制对象主控台的职能与控制对象有：（1）设定、调用、修改轧制程序。
（2）控制上述所有轧制区设备的动作及运行。
（3）监控轧制区的轧制过程，实现轧制工艺参数和程序控制最优化。
（4）控制轧机各机组的轧辊冷却水开与闭。
（5）组织、协调轧制生产工艺，保证生产的正常进行。
（6）担负轧制生产线的日常生产信息传递，进行轧制区物料跟踪方面的操作。
（7）有关生产数据报表的记录与汇总。
（8）监视全生产线的机械、电气、能源介质供应系统的设备运行状况与故障显示。
三、主控台与生产调度室及各操作台（点）的分工和关系1、主控台与生产调度室的关系主控台主要负责生产线上轧制生产的组织与协调，即偏重于轧钢生产人员本身的内部指挥；生产调度室主要负责轧制生产的总体指挥与协调，它的任务有：与公司总调系统的对口联系，与水、电、风、气等外部能源介质供应单位的联系，对高速线材厂（车间）3个专业（轧钢、电气、机修）的指挥与协调，即偏重于轧钢外部的联系。
2、主控台与各操作台（点）的关系根据高速线材生产工艺流程特点，一般说来，轧制生产线上配置有 5个操作台：入炉操作台（负责原料区原料的入炉与计量）；加热出钢操作台（负责加热炉加热工艺操作和出钢操作）；主控台（负责轧制区的轧制生产工艺操作和轧钢生产协调）；冷却控制台（负责冷却工艺操作）；卸卷操作台（负责成品盘卷的称量，标牌打印，卸卷等操作）。
棒材轧制中控制轧制和控制冷却的应用
棒材轧制中控制轧制和控制冷却的应用姓名：迟璐全班级：学号：棒材轧制中控制轧制和控制冷却的应用迟璐全材料成型及控制工程12级[摘要]控制轧制(Contorlled Rollign)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,使热朔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。
控制冷却(controlled Cooling)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。
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。
并介绍了棒材轧制过程中控制轧制和控制冷却工艺的特点，金属学理论。
分析了控制轧制和控制冷却工艺对热轧棒材的影响，并提出目前需要研究的问题。
[关键词]热轧棒材控制轧制控制冷却ABSTRACT:Controlled rolling is in the process of hot rolled through the metal heating system, reasonable control of the deformation and temperature, and to integrate the thermal plastic deformation and solid-state phase transformation to obtain fine grain structure, make the excellent comprehensive mechanical properties of steel rolling process. Is controlled cooling after controlled rolling steel cooling speed to achieve the purpose of improving the microstructure and mechanical properties of steel. Controlled rolling and controlled cooling could add those two kinds of reinforcement effect of hot rolling steel, further improve the tenacity of steel and have a reasonable comprehensive,mechanical,properties.Anintroductionwasmadetothefeaturesandmetallo graphicaltheoryofrollingcontrolandcoolingcontrolprocessesduringbarrolling.Theeffects oftherollingcontrolandcoolingcontrolprocessesonthehotrolledbarswereanalyzed.Proble mstoberesearchedatpresentwerealsoputforward.KEY WORDS: hotrolledbars rollingcontrol coolingcontrol1.引言控制轧制和控制冷却技术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。
控制冷却
棒材生产中的控制轧制技术摘要：控制轧制和控制冷却技术在棒材生产中具有重要作用，合理制定控轧控冷工艺就能改善棒材的组织和性能。
本文着重叙述了线材生产中控制冷却技术的机理、特点，目的、技术关键。
关键词：线材生产；控制轧制1 引言过去几十年来，作为热轧钢材性能的强化手段，或是添加合金元素，或是轧后再进行热处理。
这些措施既增加了成本，又延长了生产周期，对于产品使用性能，多数情况下是在提高强度的同时降低了韧性，对焊接性能也造成影响。
但控制轧制和控制冷却则不同，它是通过控制热轧过程中的变形及轧后钢材的冷却速度，达到充分细化晶粒和改善钢材组织状态，从而提高钢材的综合性能。
它是通过优化工艺控制来大幅度提高钢材的综合性能，具有节约合金、简化工序、节能降耗等优点，由于它具有形变强化和相变强化的综合作用，所以既能提高钢材的强度，又能改善钢材的韧性和塑性。
2 控制冷却2.1控制冷却的概念控制冷却是利用相变强化以提高钢材的强度。
通过控制冷却能够在不降低韧性的前提下进一步提高钢的强度。
控制冷却是通过控制热轧钢材轧后冷却条件来控制奥氏体组织状态、相变条件、碳化物析出行为、相变后钢的组织和性能。
2.1控制冷却的阶段和特点热轧后控制冷却包括三个不同冷却阶段，一般称一次冷却、二次冷却及三次冷却(空冷)。
三个冷却阶段的目的和要求是不相同的。
一次冷却是指从终轧温度开始到奥氏体向铁素体开始转变温度Ar3或二次碳化物开始析出温度Arc。
范围内的冷却，控制其开始快冷温度、冷却速度和快冷终止温度。
一次冷却的目的是控制热变形后的奥氏体状态，阻止奥氏体晶粒长大或碳化物析出，固定由于变形而引起的位错，加大过冷度，降低相变温度，为相变做组织上的准备。
相变前的组织状态直接影响相变机制和相变产物的形态和性能。
一次冷却的开始快冷温度越接近终轧温度，细化奥氏体和增大有效晶界面积的效果越明显。
二次冷却是指热轧钢材经过一次冷却后，立即进人由奥氏体向铁素体或碳化物析出的相变阶段，在相变过程中控制相变冷却开始温度、冷却速度(快冷、慢冷、等温相变等)和停止控冷温度。
(金属轧制工艺学)11 棒线材生产
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线材产品介绍（2）
钢帘线用钢
➢ 成功生产LX72、LX82B 钢帘线专用盘条
➢ 夹杂物控制技术 ➢ 夹杂物无害化技术 ➢夹杂物宽度≤5μm的占
80%以上，100%控制在 10μm以下
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线材产品介绍（3）
弹簧钢
➢ 55SiCr、50CrV、60Si2Mn ➢ 60Si2Cr、65Mn ➢ 用途：气门簧、悬挂簧、普通用途 ➢ 夹杂物控制技术 ➢ 夹杂物最大宽度控制在15μm以内 ➢ 盘条表面脱碳控制技术 ➢ 60Si2Mn疲劳寿命≥20万次 ➢ 55SiCr疲劳寿命≥1000万次
焊条钢
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用
途
一般机械零件、标准件 钢筋混凝土建筑
汽车零件、机械零件、标准件
重要得汽车零件、机械零件、标准件 汽车、机械用弹簧 机械零件和标准件
切削刀具、钻头、模具、手工工具 轴承
各种不锈钢制品 冷拔各种丝材、钉子、金属网丝
汽车轮胎用帘线 焊条
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棒、线材的种类和用途
建筑结构用线材 Q235
连铸坯以650~800℃热装热送，提高加热 炉能力30%~45％，同时减少钢坯的库存 量，减少设备和操作人员，缩短生产周 期，加快资金周转，有巨大的经济效益。
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连铸坯热装热送或连铸直接轧制
直接轧制定义：连铸坯不经过再加热而 直接送至成品轧机轧制成材的一种方法；
直接轧制可省掉钢坯冷却和清理仓库存 放及中间加热工序；
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余热淬火的工艺过程
余热淬火的工艺过程
➢钢筋的余热淬火工艺是首先在表面生成一定 量的马氏体（要求不大于总面积的33%，一 般控制在10-20%之间），然后利用心部余热 和相变热使轧材表面形成的马氏体进行自回 火。
线材控温轧制
线材控温轧制在车间长度受限条件下的解决方案摘要：根据线材轧制特点，结合实现控温轧制所需的条件，详细介绍了几个现场在车间长度受限的条件下利用环形导槽解决控温轧制中水冷后轧件均温的方案。
关键词：线材轧制；控冷；均温；长度受限1、线材控温轧制概述线材是热轧工艺中断面最小的产品，为了提高产量，线材生产线在最初的技术发展中以提高速度为第一要素，随着线材轧机设备和自动化控制技术的提高，线材的生产速度不断提升，最小规格线材的稳定轧制速度早已超过每秒百米。
线材的产量可以满足生产者的要求，市场对于产品质量的改善要求日益迫切，因为高速轧制的变形热使得线材在生产过程中升温，线材显微组织得不到控制，性能不尽如人意，因此出现的控温轧制技术使线材产品的性能也可以按照生产者的意愿进行控制。
控温轧制有以下优点：减少脱碳、控制氧化铁皮、细化晶粒组织、改善钢的冷变形性能、控制抗拉强度及显微组织、免除或简化后续热处理工序。
控温轧制有如下两种变形制度[1]：1）奥氏体再结晶型和未再结晶型两阶段的控温轧制工艺。
2）奥氏体再结晶型、未再结晶型和奥氏体与铁素体双相区轧制的三阶段控温轧制工艺。
2、线材控温轧制工艺对车间长度的要求若采用二段变形制度，在生产中可在粗、中、预精轧阶段采用再结晶型轧制，在精轧机前设置控冷段，控制精轧入口温度使精轧在950℃~Ar3温度区间轧制。
如采用三段变形制度，在生产中可在粗、中、预精轧阶段采用再结晶型轧制，在精轧机组前设置控冷段，保证精轧温度控制在未再结晶区轧制，在减定径机组前设置控冷段，使最终轧制温度控制在奥氏体与铁素体双相区，施以足够的压下量，可实现三阶段轧制。
为实现控温轧制，必须在轧制线上相应位置设置水冷箱，以保证进入各段机组轧制的温度要求，如某厂单线水冷箱数量多达九个，同时为保证进入后续轧制的轧件表面和芯部温差不大于50℃[2]，还需要在冷却段留出足够的距离使轧件均温，这就要求车间相当长才能实现上述工艺，使得总图条件受限的新建生产线或某些老生产线改造的高线车间实现控温轧制相当困难。
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。
棒线材生产工艺培训
生产工艺-加热
加热：线材生产属于热轧一种形式，轧制 之前的钢坯原料需要先经过加热到一定温 度。
加热目的：提高塑性，降低变形抗力，改 善内部组织，消除铸锭缺陷。
加热要求：严格执行加热制度，钢坯整体 温度均匀，无过热、过烧等现象。
生产工艺-开轧温度
开轧温度：咬入第一架轧机时的轧件温度。 我们经常把开轧温度和加热温度混为一谈，这是
精轧机组前后设置有轧件控冷装置，精轧机组后设有剪切、 精整、收集等装置。
主要设备
两条高线主要设备的选择，根据钢坯断面、产品规 格及其尺寸精度的要求，全线均采用无扭轧制。共 分4个机组，由粗轧6架、中轧6架、预精轧6架、精 轧10架、共28个机架组成。
A、B线轧机配置相同，B线和A线的不同在于B线考 虑了预留减定径机组，A线不设减定径机组也不考 虑预留。粗轧机组由4架Φ610/520mm和2架 Φ480/420mm轧机组成；中轧机组由4架 Φ480/420mm和2架Φ380/320mm轧机组成；预精轧 机组前4架由Φ380/320mm轧机组成。以上轧机均为 短应力线轧机，平立交替布置。
高速无扭精轧
高速无扭精轧工艺是现代线材生产的核心 技术之一，它是针对以往各种线材轧机存 在诸多问题，综合解决产品多品种规格、 高断面尺寸精度、大盘卷和高生产率的有 效手段。唯精轧高速度才能有高生产率。 才能解决大盘重线材轧制过程的温降问题。 精轧的高速度要求轧制过程中轧件无扭转， 否则事故频发，轧制根本无法进行。因此， 高速无扭精轧是高速线材轧机的一个基本 特点。
棒材主要设备及工艺特点
全轧线共有18架轧机，分为粗轧、中轧、精轧机组。
轧机平-立交替布置的轧机组成，其中：1－10架为闭口轧机， 11－18架为短应力线轧机，第14、16、18架为平/立可转换轧 机，各架轧机均由直流电机单独传动，在中轧机组及精轧机 组前各设一台启停式飞剪对轧件进行切头、切尾及事故碎断。 整个轧线采用全连续、全无扭轧制，粗、中轧机组采用微张 力轧制，精轧机组之间和精轧机组各架轧机之间均设置立活 套，实行无张力控制轧制。根据产品规格的不同，粗轧机组 轧出的Ф72mm圆轧件在中轧和精轧机组轧制6～12道次， Ф12～40mm带肋钢筋（其中：Ф12～22mm带肋钢筋用切分 法生产） 、Ф18-22树脂锚杆用热轧钢筋。成品最大轧制速 度为18m/s。
控制轧制于控制冷却
1、控制轧制: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，使热塑性形变与固态相变相结合，以获得细小的晶粒组织，使钢材具有优异的综合力学性能的轧制技术2、控制冷却:通过对控制轧后的钢材的冷却速度来改善钢材的组织性能.3、金属的强化：通过合金化，塑性变形和热处理等手段来提高金属的强度.4、固溶强化：添加溶质元素使固溶体强度提高的方法。
5、韧性：材料在塑性变形和断裂所吸收能量的能力。
6、微合金钢：钢种的合金含量小于0。
1%。
7、IF钢：无间隙原子钢8、不锈钢：具有良好的抗腐蚀性能和抗氧化性的钢.9、变形抗力：在一定条件下材料变形单位面积的抵抗变形的力。
10、在线常化工艺：在热轧无缝钢管中在轧管延伸工序后将钢管按常化热处理要求冷却到某一温度后在进加热炉然后就行减径轧制按照一定的速度冷却到常温。
11、变形温度贝氏体处理化工艺：在钢管轧制过程中不直接加热到马氏体温度一下,而是快速冷却带中温以后再置于静止的空气中冷却、以变形奥氏体转变为贝氏体省去回火工序。
12、高温变形淬火：钢管在稳定的奥氏体区域变形，而且一般温度在再结晶温度以上然后进行淬火，已获得马氏体组织。
13、低温相变淬火:将钢管加热到奥氏体状态，经一段保温冷却到Ac1高于M的某一中间温度进行变形后淬火的工艺。
14、非调质钢：将调质钢的化学成分进行调解并对轧制过程进行控制不进行调制其性能达到调制的水平。
1、控制轧制是指在热轧过程中通过对金属加热制度，温度制度，保险制度的控制而获得细小的晶粒2、控制冷却是控制轧后钢材的冷却速度来改善组织性能。
3、钢材的强化方法有固溶强化，变形强化，沉淀强化，弥散强化，亚晶强化,细晶强化，相变强化.4、影响材料韧性有,化学成分，气体和夹杂物，晶粒细化,形变的影响，形变细化5、动态结晶是晶粒细化提高扩孔性的手段6、控制轧制的目标是为了获得较小的铁素体组织7、加快冷却速度可以获得细小的铁素体晶粒所以不产生奥氏体组织为界限8、贝氏体是结构性能钢有校坏的塑形焊接性能强韧性微合金钢是指钢中的合金元素总量小于0.1%的钢在控制轧制中使用最多的微合金元素有银,钛，钒9、钢通常是指含碳量在0.28-2。