控轧空冷综述.doc

控轧控冷在棒线材中的应用班级： 摘要：线材为了获得高强度、高韧性的综合性能, 可以采用不同的控制轧制工艺来达到。关键词：控轧空冷 应用 线材 前言控制轧制和控制冷却技术作为提高产品的组织性能,降低钢材生产成本,提高企业经济效益上起着巨大的作用。正文一控轧控冷概述1.控轧控冷概念（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，使热塑性变形与固态相变相结合，以获得细小晶粒组织，从而得到较高的综合性能的轧制工艺。（2）控制冷却：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。2.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。（2）可以充分发挥铌、钒、钛等微量元素的作用。3.控制轧制工艺的缺点：（1）要求较低的轧制变形温度和一定的道次压下率，因此增大了轧制负荷。（2）由于要求较低的终轧温度，大规格产品需要在轧制道次之间待温，降低轧机生产率。4.控制冷却工艺的优点（1）节约能耗、降低生产成本。利用轧后钢材余热，给予一定的冷却速度控制其相变过程，从而可以取代轧后正火处理和淬火加回火处理，节省了二次加热的能耗，减少了工序，缩短了生产周期，从而降低了生产成本。（2）可以降低奥氏体相变温度，细化室温组织。轧后控制冷却能够降低奥氏体相变温度，对同一晶粒度级别的奥氏体，低温相变后会使，晶粒明显细化，使珠光体片层间隔明显变薄。（3）可以降低钢的碳当量。采用轧后控制冷却工艺有可能减少钢中的碳含量及合金元素加入量，达到降低碳当量的效果。（4）道次间控制冷却可以减少待温时间，提高轧机小时产量。在道次间采用控制冷却，可以精确地控制终轧温度，减少轧件停下来等待降温的时间。5.控制轧制、控制冷却工艺参数控制特点（1）控制钢坯加热温度。根据对钢材性能的要求来确定钢坯加热温度，对于要求强度高而韧性可以稍差的微合金钢，加热温度可以高于1200，对以韧性为主要性能指标的钢材，则必须控制其加热温度在1150 以下。（2）控制最后几个轧制道次的轧制温度。一般要求终轧道次的轧制温度接近Ar3温度，有时也将终轧温度控制在（A+F）两相区内。（3）要求在奥氏体未再结晶区域内给予足够的变形量。对于微合金钢要求在900950 以下的总变形量大于50%，对于普通碳钢通过多道次变形累积达到奥氏体发生再结晶。（4）要求控制轧后的钢材冷却速度、开始快冷温度、快冷终了温度或卷取温度，以便保证获得必要的显微组织。6. 提高控轧、控冷钢材强韧性的措施二、控轧控冷在工业中的应用1.应用举例2. 控轧控冷的变形制度：（1）二段变形制度：粗轧在奥氏体再结晶区轧制， 通过反复变形及再结晶细化奥氏体晶粒； 中轧及精轧在950以下轧制， 是在 相的未再结晶区变形， 其累计变形量为60%70%， 在Ar3附近终轧， 可以得到具有大量变形带的奥氏体未再结晶晶粒， 相变以后能得到细小的铁素体晶粒。（2）三段变形制度：粗轧在 再结晶区轧制， 中轧在950以下的 未再结晶区轧制， 变形量为70%， 精轧在Ar3与Ar1(之间的双相区轧制。这样得到细小的铁素体晶粒及具有变形带的未再结晶奥氏体晶粒， 相变后得到细小的铁素体晶粒并有亚结构及位错。为了实现各段变形，必须严格控制各段温度， 在加热时温度不要过高， 避免奥氏体晶粒长大， 并避免在部分再结晶区中轧制形成混晶组织， 破坏钢的韧性。3.控制轧制和控制冷却的机理线材的控轧控冷实质上是通过控制轧制工艺参数和轧后冷却参数来控制钢材的相变点和组织形态以生产出满足人们需要的钢种。（1）控制轧制机理：热塑性变形过程中或变形之后的钢组织的再结晶在控制轧制中起着决定性的作用, 奥氏体晶粒的细化是控制轧制的基础。热变形从形变的角度考虑是降低材料的变形抗力和提高钢的塑性变形能力。从组织控制的角度考虑是: 完成钢的奥氏体组织的控制; 在一定的奥氏体组织条件下进行形变, 通过对形变条件的控制, 实现对变形过程中组织的控制为相变做组织准备; 控制相变过程, 以获得要求的组织和性能。不同的相变前的奥氏体组织, 相变后组织就会不同, 因而性能也就不同。奥氏体化条件和形变条件的不同, 热变形过程中会出现不同的动态回复过程(动态回复、动态再结晶)、静态回复过程(静态回复、静态再结晶), 而不同的回复过程会形成各种热变形条件下钢的组织变化。（2）控制冷却机理：高温终轧的线材, 轧后处于奥氏体完全再结晶状态,应采用轧后快速冷却。因为如果轧制后进行慢速冷却, 则变形奥氏体晶粒将在冷却过程中长大, 相变后得到粗大的铁素体组织。由于冷却缓慢, 所以奥氏体转变的珠光体粗大, 片层间距加厚。这种组织的力学性能较低。对于低温终轧的线材, 终轧时奥氏体处于未再结晶温度区域, 由于变形影响Ar3温度提高, 终轧后奥氏体很快就相变, 形成铁素体。这种在高温下形成的铁素体长大速度很快。如果轧后采用慢冷, 铁素体就有足够长大时间, 到常温时就会形成较大的铁素体, 从而降低了控制轧制细化晶粒的效果。轧后快冷实质上是控制轧制后细化了的变形奥氏体组织。经过快速冷却, 相变组织相应变化, 钢中析出物的大小、数量、析出部位发生变化, 从而使钢材的强韧性得以提高。对于高碳钢和高碳合金钢轧制后控制冷却的机理则是防止变形后奥氏体晶粒长大, 降低以致阻止网状碳化物的析出量和降低级别, 减少珠光体球团尺寸, 改善珠光体形貌和片层间距, 从而改善钢材的性能。4.线材控制轧制和控制冷却的方式（1）控制轧制第一阶段为再结晶奥氏体区域轧制(约950摄氏度以上)。在高温轧制后急速进行再结晶, 此阶段将因加热而粗化的奥氏体晶粒经反复轧制一再结晶进行细化, 再结晶区轧制是通过再结晶进行奥氏体晶粒的细化, 此阶段中奥氏体的进一步细化较为困难, 它是控制轧制的准备阶段。第二阶段是未再结晶奥氏体区域轧制(约950 Ar3之间)。随着轧制温度的下降, 奥氏体再结晶被抑制仍保持加工硬化状态。随着压下量的增加, 奥氏体晶粒伸长, 同时晶粒内有大量形变带和位错。这是控制轧制最重要的阶段。三阶段是在两相区轧制(约Ar3以下)。在此区轧制时, 未相变的奥氏体晶粒更加伸长, 同时, 晶粒内形成了形变带及位错, 在这些部位形成新的等轴铁素体晶粒。先析出的铁素体晶粒由于塑性变形, 在晶粒内部形成大量的位错, 经回复形成亚晶结构。这些亚晶结构使钢的强度提高, 韧脆转变温度降低。两相区轧制使相变后的组织更加细小, 同时产生了位错强化及亚晶强化, 从而进一步提高了钢的强度和韧性。第四阶段为轧后加速冷却。在特定温度区( 500 600 摄氏度)内增加冷却速度, 使未相变的奥氏体晶粒发生相变, 变成微细的多边化晶粒。铁素体晶粒更加细密, 且内部包含亚晶粒, 这种包含亚晶粒的混合组织可使强度增大。采用什么类型的控制轧制工艺, 取决于钢的化学成分, 对成品钢材组织性能的要求, 轧机的设备条件和工艺水平以及对轧机产量的要求等等。特别是轧机后面是否具备钢材控制冷却设备, 冷却设备能力的大小都直接影响到控制轧制工艺的选择。（2）控制冷却线材的控制冷却技术包括轧后水冷和风冷两部分,水冷普遍采用了温度自动闭环控制,而风冷在散卷运输辊道上来完成。一般情况下,将线材轧后控制冷却过程分为三个阶段,第一阶段的主要目的是为相变做组织准备及减少二次氧化铁皮,通常采用快速冷却,冷却到相变前温度,即吐丝温度;第二阶段为相变过程,主要控制冷却速度;第三阶段相变结束,除有时考虑到固溶元素的析出采用慢冷外,一般采用空冷。棒材的控制冷却工艺包括三个热处理阶段:1) 淬火阶段。棒材离开终轧机后立即进入有数个冷却水箱组成的淬火线,表面得到淬火组织;2) 回火阶段。棒材离开水冷箱之后,由于经过穿水急冷的钢筋横断面上温差很大,经随后的热传导过程,芯部的热量逐渐向表面扩散,使得表面淬火组织得到自回火处理;3) 自然冷却阶段。这个阶段在冷床上完成。5.吐丝温度的设定它是控制相变开始温度的关键参数。在斯太尔摩控冷工艺中，一般根据钢种和用途的不同将吐丝温度控制在760-900。对低、中碳钢为了提高强度，应降低吐丝温度，而对高碳钢， 则要提高吐丝温度才能获得强度的增加。对有些以强度为主的线材，如建筑用钢筋，为了提高其抗拉强度，有意将吐丝温度设定得很低（ 600以下），让其表面形成马氏体，然后在后续冷却中利用芯部余热进行自回火而得到回火马氏体。这样处理使线材抗拉强度大大提高。6. 集卷温度的确定集卷温度主要取决于相变结束温度及其后的冷却过程。为了保证产品性能，避免集卷后的高温氧化和FeO 的分解转变以及改善劳动环境，一般要求集卷温度在 250以下。有时由于受冷却条件的限制，集卷温度可能会高一些，但不应高于350。所以，多数情况下要求集卷段鼓风冷却，以降低集卷温度。三结语控制轧制和控制冷却体现了工艺可以改进材质,可以创新材质。材料成形过程也是物理冶金过程,为工艺改进和质量提高提供了新的思路。要获得满足人们需要的、理想的钢材,除了合理的成分设计外,还要重视冶炼、连铸、轧制工艺的各个环节。控制轧制和控制冷却技术在线材生产中具有举足轻重的作用, 因此正确制定控制轧制和轧后冷却工艺, 对线材轧制过程进