材料加工组织性能控制（第十章PPT教案

1、会计学1材料加工组织性能控制（第十章材料加工组织性能控制（第十章第1页/共81页第2页/共81页第3页/共81页图10-1 热轧带钢机组中的控制轧制参数和作用 第4页/共81页图10-2 热轧带钢机组生产铌或钛合金钢时，各道次总动态再结晶临界变形率K和总变形率ges的比较 a一相同微合金化元素量的影响；b-典型的微合金化元素含量第5页/共81页第6页/共81页第7页/共81页第8页/共81页第9页/共81页第10页/共81页第11页/共81页第12页/共81页双相钢应力-应变曲线第13页/共81页第14页/共81页第15页/共81页第16页/共81页中温卷曲冷却工艺第17页/共81页图10-1

2、6 终轧温度和卷取温度对双相钢性能的影响第18页/共81页图10-16 终轧温度和卷取温度对双相钢性能的影响第19页/共81页工艺1：连铸坯直送轧制工艺(Continuous castin-Hot direct rolling，即CCHDR)。特点：第20页/共81页第21页/共81页第22页/共81页图3-1 CSP工艺设备布置简图第23页/共81页第24页/共81页图3-2 薄板坯连铸连轧工艺流程与传统连铸连轧工艺流程的对比a-薄板坯连铸连轧工艺流程；b-传统连铸连轧工艺流程第25页/共81页薄板坯连铸连轧：从钢水浇铸到板坯成品，经历了由高温到低温、由转变的单向变化过程；传统工艺：（1），

3、（2），（2）过程 。第26页/共81页第27页/共81页表10.2 薄、中、厚板坯3种连铸工艺的特性连铸工艺薄板坯连铸中板坯连铸厚板坯连铸铸坯厚度/mm结晶器类型铸速/mmin-1轧制线主要设备品种质量投资40-70漏斗型高，最大6.0精轧（4-6机架）以低碳钢为主较低（表面质量较差）小90-150平行板型中，最大5.0粗轧1-2机架+卷取精轧4-6机架与传统工艺相当与传统工艺相当中200-300平行板型低，最大2.5粗轧1-3机架，精轧7机架多高大第28页/共81页第29页/共81页图10-16 薄板坯连铸连轧产品与传统热轧产品的性能比较1-20个普通带卷的平均值；2-20个CSP带卷的平

4、均值第30页/共81页第31页/共81页第32页/共81页第33页/共81页第34页/共81页距离卷取机打包入库。第35页/共81页两条生产线的区别：铸坯厚度约为50-70mm，设计年产量多在150万t，产品最小厚度1.0mm。第36页/共81页连铸坯厚度大多数为70-90mm，设计年产量多在150万t，产品最小厚度0.8-1.2mm。第37页/共81页设备具有强大的轧制压力，允许采用厚度较大的铸坯，或者可以用于轧制难变形产品，如铁素体温度区轧制等产生高轧制力的产品。由于生产线采用双流连铸机配置，年产量可高达250万t。第38页/共81页缓冲时间的大小取决于步进炉内钢坯的存放量，一般设计上可以

5、考虑缓冲时间取1.5-2.0h。第39页/共81页适合多品种、低投资为目的的配置方式。铸坯厚度为50-70mm，最小产品厚度1.5mm，设计年产量为50万t。缺点：带钢表面粗糙度不好 。第40页/共81页第41页/共81页第42页/共81页第43页/共81页第44页/共81页控温轧制控制轧制的两种类型：（1）奥氏体再结晶型和未再结晶型两阶段的控轧工艺。加热温度；粗轧；精轧。（2）奥氏体再结晶型、未再结晶型和两相区轧制的三阶段的控轧工艺。粗轧；中 轧、精轧。第45页/共81页 连续小型棒材控制轧制时轧制表和冷却段布置C14水冷段；C5、C6附加水冷段（与钢种有关）第46页/共81页低温轧制目的：

6、技术要点：加热温度和粗轧工序。中轧机组与精轧机组。轧件的冷却强度必须在计算机控制下完成。第47页/共81页（1）开轧温度 钢坯出加热炉温度不低于950。（2） 粗、中轧工序 粗、中轧采用型控制轧制工艺。（3）精轧工序根据轧制钢种的不同， 精轧可采用型控制轧制或两相区控制轧制，统称为低温精轧工艺。第48页/共81页应注意的问题：（1）低温精轧变形率（2）低温精轧前轧件的均温 图10-21轧件表面及芯部温降示意图1-芯部温度; 2-1/4层温度; 3-表面温度第49页/共81页（3）低温精轧道次安排（4）低温精轧适合的产品范围 大于40mm的棒材不适于进行低温精轧。（5）低温精轧的温度范围钢种温度

7、范围 未再结晶轧制两相区轧制低碳钢880920800850中碳钢860900800850高碳钢850900750800齿轮钢850900780850冷镦钢850900780850轴承钢850900 第50页/共81页 巴西AFP厂低温精轧工艺的温度范围第51页/共81页高精度轧制存在两个矛盾： （1）为保证尺寸的高精度，在减定径轧制时需要采取相对小的变形量。(a)(b)(c)第52页/共81页（2）为充分发挥控冷的效果，控轧必须采用相对大的变形量。 解决方法： 1）紧凑式轧机的大压下与减定径机组的轻压下相组合，再配以较低的变形温度；2）采用2 架大变形量的减径轧机，与随后2 架小变形量的定径轧

8、机相结合。第53页/共81页晶粒度的差别不到1级，而且不存在粗大晶粒。图10-24三辊减定径机组上控制轧制后的组织第54页/共81页控制冷却在小型棒材生产中的应用在线热处理：优点：棒材表面淬火及自回火工艺，“QTB (Quenched and Tempered Bar) ”或“QTR (Quenched and Tempered Rod) ”定义：优点：第55页/共81页工艺过程：(1) 淬火阶段：(2) 回火阶段： 图1 Tempeore(表面预先淬火)工艺及其与CCT曲线的关系第56页/共81页(3) 最终冷却阶段：冷床上完成。关键工艺参数：终轧温度，淬火时间，水的流量或者压力。 最终棒材

9、产品的机械性能取决于：表面马氏体环形面积与总断面面积之比；回火马氏体机械性能；心部的组织形态。 回火马氏体的性能取决于：棒材化学成分和回火温度。 第57页/共81页（1）加热温度的影响：（2）变形速度的影响：（3）终轧温度及变形量的影响：（4）冷却工艺条件的影响： 未再结晶：延长时间，可能发生部分再结晶。 完全再结晶：应尽量缩短这一段时间。第58页/共81页图10-26 回火温度对轧后余热处理力学性能的影响第59页/共81页（5）棒材参数的影响： 1）棒材规格的影响： 大规格棒材：表层全部是回火索氏体，心部是珠光体加铁素体，并有明显的索氏体、珠光体和铁素体的过渡层。 小规格棒材：淬透层以回火索

10、氏体为主，偶尔有少量回火马氏体，心部以铁素体、珠光体为主，没有明显的过渡层。 第60页/共81页2）化学成分的影响： C含量，Ms ，回火马氏体厚度减薄，屈服强度。 Ms对调质边缘层厚度和力学性能的影响成分温 度/直 径/mm冷却条件力学性能C:0.2%，Mn:1.2%44026冷却时间1.20s水流量：950m3/hs705Mpa,b790Mpa, 517.5%C:0.3%，Mn:1.5%，Cr:0.17%350s675Mpa,b870Mpa, 518.5% Mn、Mo、Cr： V、Nb：第61页/共81页图10-27 微量元素对轧后余热处理TC55屈服强度的影响1-钢种I：0.15%Cr；

11、0.15%Ni；0.06%Mo2-钢种II：0.05%Cr；0.06%Ni；0.02%MoC当量=C+1/6Si+1/5Mn第62页/共81页棒材轧后余热处理冷却装置 套管式：湍流管式，又称为文氏管：图10-28 湍流管式冷却器结构示意图1-入口嘴；2-带空气剥离器的预冷箱；3-第一组喷头；4-第二组喷头；5-中间管；6-无压回水；7-回水箱；8-偏转箱；9-供高压水；10-压缩空气用于水的偏转；11-文氏管元件第63页/共81页 几种典型的控轧控冷工艺及设备配置 （1） 精轧机组前、后及机组内设置水冷装置 精轧机组前、后及机组内设置水冷装置1-中轧机; 2-精轧前水箱; 3-飞剪; 4-精轧

12、机;5-精轧间水箱; 6-精轧机; 7-精轧后水箱 适合于生产优质合金钢材， 生产操作灵活， 易于实现两相区控制轧制(又称热机轧制) ， 缺点是生产线长。第64页/共81页（2）精轧机组前、后设置水冷装置 适合于生产优质合金钢材， 生产线长度较前一种型式短， 但生产操作没有其灵活。精轧机组前、后设置水冷装置1-中轧机; 2-精轧前水箱; 3-飞剪;4-精轧机; 5-精轧后水箱第65页/共81页（3） 精轧机组为减定径机及其前后设置水冷装置 适合于生产高精度优质钢材，特点是生产所有规格产品均经过减定径机组，大大简化了粗中轧孔型系统，提高了轧辊共用性，减少了换辊及备辊数。精轧机组为减定径机及其前后

13、设置水冷装置1-中轧机; 2-减径机前水箱; 3-飞剪;4-减径机; 5-定径机; 6-定径机后水箱第66页/共81页（4）精轧机组为三辊轧机及其前、后设置水冷装置 适合生产高精度优质钢材，通过调整三辊轧机辊缝改变产品尺寸，大大简化了粗中轧孔型系统，提高了孔型共用性。产品尺寸精度高，缺点是轧机投资稍大。 精轧机组为三辊轧机及其前后设置水冷装置1-中轧机; 2-精轧前水箱; 3-飞剪;4-精轧机; 5-精轧后水箱第67页/共81页（5） 仅精轧机组后设置水冷装置 仅精轧机组后水冷装置1-中轧机; 2-飞剪; 3-精轧机; 4-精轧后水箱 适合于生产以建材为主的小型轧机。第68页/共81页第69页/共81页第70页/共81页第71页/共81页第72页/共81页第73页/共81页图10-21 穿水冷却线材断面温度的变化简图最终得到的中心为索氏体，表面为回火马氏体组织。第74页/共81页图10-22 斯太尔摩控冷工艺布置示意图1成品轧机；2一水冷箱；3一恢复段；4夹送辊；5一吐丝机；6一斯太尔摩运输机；7集卷简；8一升降梁；9一风机第75页/共81页第76页/共81页高碳钢、低合金高强度钢、中碳冷镦钢：高碳轴承钢、高碳工具钢：奥氏体不锈钢 ：第77页/共81页低（0.15C%）中（0.160.23C%