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控制軋制
來源:互聯網

控制軋制是一種旨在提高熱軋鋼材強度、韌性和其他綜合性能的軋制技術。它通過對加熱溫度、軋制溫度、變形制度等工藝參數的精細控制,以及強化壓下和控制冷卻等手段,使得鋼材的性能能夠達到甚至超越傳統熱處理鋼材。

工藝原理

控制軋制是在調整鋼的化學成分的基礎上,通過控制加熱溫度、軋制溫度、變形制度等工藝參數,控制奧氏體狀態和相變產物的組織狀態,從而達到控制鋼材組織性能的軋制方式。控制軋制也可以更廣泛地理解為對從軋前的加熱到最終軋制道次結束為止的整個軋制過程進行最佳控制,以使鋼材獲得預期良好的性能。控制軋制的任務是通過加熱溫度、軋制過程中各個道次的軋制溫度、壓下量等軋制參數的控制與優化來進行奧氏體狀態的控制,為后面冷卻過程中得到細小的相變組織等積累條件。控制軋制的要點是奧氏體狀態的控制,主要包括奧氏體晶粒尺寸的大小,內含能量的高低、內部缺陷的多少等。

優缺點

優點

控制軋制具有常規軋制方法所不具備的突出優點。歸結起來大致有如下幾點:

- 許多試驗資料表明,用控制軋制方法生產的鋼材,其強度和韌性等綜合機械性能有很大的提高。例如控制軋制可使鐵素體晶粒細化,從而使鋼材的強度得到提高,韌性得到改善。

- 簡化生產工藝過程。控制軋制可以取代常化等溫處理。

- 由于鋼材的強韌性等綜合性能提高,自然地鋼材使用范圍和產品使用壽命也得到了擴大和增長。從生產過程的整體來看,由于生產工藝過程的簡化,產品質量的提高,在適宜的生產條件下,鋼材的成本就會降低。

- 用控制軋制生產的鋼材制造的設備質量輕,有利于設備輕型化。

缺點

盡管控制軋制有許多優點,但也有一些缺點,包括:

- 對有些鋼種,要求低溫變形量較大,需加大軋機負荷,對中厚板軋機單位輥身長度的壓力由0.01 MN/mm加大到0.02 MN/mm。

- 由于要嚴格控制變形溫度、變形量等參數,因之要有齊全的測溫、測壓、測厚等儀表。

- 為了有效地控制軋制溫度,縮短冷卻時間,必須有較強的冷卻設施,加速冷卻速度。

- 控制軋制并不能滿足所有鋼種、規格對性能的要求。

分類

控制軋制是以細化晶粒為主,來提高鋼強度和韌性的方法。控制軋制后奧氏體再結晶的過程,對獲得細小晶粒組織起決定性作用。根據奧氏體發生塑性變形的條件,控制軋制可分為三種類型:

再結晶型控制軋制

這是將鋼加熱到奧氏體化溫度,然后進行塑性變形,在每道次的變形過程中或者在兩道次之間發生動態或靜態再結晶,并完成其再結晶過程。經過反復軋制和再結晶,使奧氏體晶粒細化,這為相變后生成細小的鐵素體晶粒提供了先決條件。為了防止再結晶后奧氏體晶粒長大,要嚴格控制接近于終軋幾道的壓下量、軋制溫度和軋制的間隙時間。終軋道次要在接近相變點的溫度下進行。為防止相變前的奧氏體晶粒和相變后的鐵素體晶粒長大,特別需要控制軋后冷卻速度。這種控制軋制適用于低碳優質鋼和普通碳素鋼及低合金高強度鋼

未再結晶型控制軋制

這是鋼加熱到奧氏體化溫度后,在奧氏體再結晶溫度以下發生塑性變形,奧氏體變形后不發生再結晶(即不發生動態或靜態再結晶)。因此,變形的奧氏體晶粒被拉長,品粒內有大量變形帶,相變過程中形核點多,相變后鐵素體晶粒細化,對提高鋼材的強度和韌性有重要作用。這種控制工藝適用于含有微量合金元素的低碳鋼,如含鈮、鈦、釩的低碳鋼。

兩相區控制軋制

這是加熱到奧氏體化溫度后,經過一定變形,然后冷卻到奧氏體加鐵素體兩相區再繼續進行塑性變形。實驗表明:在兩相區軋制過程中,可以發生鐵素體的動態再結品;當變形量中等時,鐵素體只有中等回復而引起再結晶;當變形量較小時(15%~30%),回復程度減小。在兩相區的高溫區,鐵素體易發生再結晶;在兩相區的低溫區只發生回復。經軋制的奧氏體相轉變成細小的鐵素體和珠光體。由于碳在兩相區的奧氏體中富集,碳以細小的碳化物析出。因此,在兩相區中只要溫度、壓下量選擇適當,就可以得到細小的鐵素體和珠光體混合物,從而提高鋼材的強度和韌性。

技術要點

控制軋制是一項人為地使奧氏體中盡可能多地形成鐵素體相變核的晶格異質,并有效地將鐵素體晶粒細化的技術。控制軋制的技術要點具體歸納為:

- 盡可能降低加熱溫度,即將開始軋制前的奧氏體晶粒微細化。

- 使中間溫度區(例如900℃以上)的軋制道次程序(道次壓下量)最佳化,通過反復再結晶使奧氏體晶粒微細化。

- 加大奧氏體未再結晶區的累計壓下量,增加奧氏體每單位體積的晶粒面積和變形帶面積。

從機理上考慮,關于鐵素體晶粒的微細化,上述(1)、(2)、(3)的效果可以認為是疊加的。

參考資料 >

【技術】控制軋制過程的基本原理.搜狐網.2024-11-05

王國棟院士:我國軋制技術的主要技術發展方向.搜狐網.2024-11-05

控制軋制和控制冷卻技術的新發展.道客巴巴.2024-11-05

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