热轧大压下量对18Cr2Ni4WA钢树枝状晶形态的影响.doc

热轧大压下量对18Cr2Ni4WA钢树枝状晶形态的影响霍晓阳Effect of Heavy Reduction on Morphology of Dendrite ofHot Rolled Steel 18Cr2Ni4WAHuo Xiaoyang (Fushun Special Steel (Group) Co Ltd, Fushun 113001)1热轧18Cr2Ni4WA钢的试验条件及方法轧制设备为850 mm可逆式初轧机，箱型孔型系统，使用2.7t矩型镇静钢锭，钢锭尺寸为(540 mm460 mm460 mm380 mm)1 590 mm，钢坯尺寸为160 mm160 mm。钢锭的化学成分见表1。钢锭出炉温度为1 220 。表1钢锭的化学成分/%Table 1Chemical compositions of ingot tested/%炉号CMnSiSPNiCrWCuA0.1650.390.290.0090.0114.271.500.910.12B0.1650.350.250.0050.0094.131.470.890.09采用2种变形方案进行对比试验：方案1采用大压下量轧制，其压下规程及工艺参数如表2；方案2采用平均压下量轧制，其压下规程及工艺参数如表3。 表2大压下量轧制18Cr2Ni4WA 160 mm160 mm钢坯压下规程Table 2Reduction schedule of 160 mm x 160 mm billet of steel 18Cr2Ni4WA rolling with heavy reduction孔型号道次指针示数/t轧件尺寸/mm压下量h/mm宽展量b/mmB/Hh/HH/D1/HB01235033054049044046046047050500101.070.0930.1020.6880.6240.2720.301翻钢345629024019013543038033027545046047048040505055101010101.750.0850.1660.1320.1670.5990.5480.4840.4200.2780.3460.3940.486翻钢7891027022017012044039034029028529536532040505050101010151.100.0830.1140.1280.1470.6360.5830.5170.4500.2670.3310.3760.436翻钢11128050250220310320703020101.450.2190.1200.4240.3310.5700.453翻钢13149055250215240250703520101.160.2190.1400.4180.3270.5740.498翻钢1516200180160230240702015101.500.2800.1110.3270.2350.7610.514翻钢171825空回161185790251.150.32900.3040.8800翻钢19281641642130.1140.2360.552表3平均压下量轧制18Cr2Ni4WA 160 mm160 mm钢坯压下规程Table 3Reduction schedule of 160 mm160 mm billet of steel 18Cr2Ni4WA rolling with equal reduction孔型号道次指针示数/t轧件尺寸/mm压下量h/mm宽展量b/mmB/Hh/HH/D1/HB111210050270220300310503010101.450.1560.1850.4240.3580.4660.561翻钢131410055260215230240504510101.120.1610.1730.4050.3400.4850.522翻钢1516405200165225235403510101.420.1670.1750.3140.2610.5620.687翻钢17186026196162170180393410101.110.1660.1730.2980.2480.5750.647翻钢19281641641620.0990.2280.462注：前10道次各参数同表2。2试验结果与分析低倍树枝状晶形貌如图1，大压下量轧制的钢坯树枝状晶分枝少，纤维性好且均匀。平均压下量轧制的钢坯树枝状晶分枝较多，纤维性差且不均匀。图1大压下量(a)和平均压下量(b)轧制的方钢树枝状晶形貌Fig.1Dendrite morphology of square bar rolling with heavy reduction (a) and with equal reduction (b)只有在三向压应力的作用下，才能破碎钢锭树枝状晶。从表2、表3可以看出，前10道次虽然压下量较大，达到50 mm，但相对变形量较小，即h/H0.2。此时，轧件表面层受三向不等压应力作用，中心部受拉应力作用，这种应力状态对破碎树枝状晶影响不大。从11道次开始，相对变形量明显增加，轧件除两侧表面受两向拉应力作用外，其他部位均受三向不等压应力作用。此时，方案1相对变形程度达到0.2190.329 mm；而方案2相对变形程度仅为0.185 mm。所以，方案1轧制的变形程度大，三向应力也大，树枝状晶容易被破碎，且纤维性好(见图1)。轧制中无法直观地看出树枝状晶的变化情况，通过对变形区形状系数的分析，便能较清楚地了解热轧变形对树枝状晶形态的影响。由于两个方案中前10道次的变形情况相同，因此仅对1119道次的变形区形状系数作对比分析。变形区形状系数的变化曲线如图2所示。大压下量轧制时，为增加1/值，奇数道的压下量较大，偶数道次采用小的压下量(甚至为0)。因此，1/出现峰值与谷值，最大值达0.88 mm，轧件断面高度接近于变形区接触弧长，压缩变形完全深入到轧件内部1，树枝状晶容易被破碎。而在平均压下量轧制时，各道次1/值的变化比较平缓，最大值仅为0.68 mm。变形不深，树枝状晶破碎程度差。因此，1/值越大，越有利于破碎树枝状晶。当1/值接近于1.0时效果更佳。图2大压下量(1)和平均压下量(2)轧制18Cr2Ni4WA钢坯的1/曲线Fig.21/ curves of square bar rolling with heavy reduction (1) and equal reduction (2)变形的第一阶段为第15道次，其H/D0.40.5(H：轧件高度，D轧辊直径)，此阶段为表面变形2，对树枝状晶形态影响不大。变形第二阶段为第611道次，此阶段是由中间层开始变形到相对均匀阶段，其H/D=0.40.5，变形逐渐深透，有利于破碎树枝状晶。变形的第三阶段为第1219道次，其H/D0.40.5，此阶段为中间层金属变形大于表面层变形的阶段，这是使对树枝状晶形貌产生变化的关键性阶段。此时，随着轧件高度越来越小，相对压下量增大，轧件沿高度方向上的变形也越来越均匀，最后