新一代控制轧制和控制冷却技术与创新的热轧过程.docVIP

新一代控制轧制和控制冷却技术与创新的热轧过程 王国栋 作者单位： ?? 文??摘： 针对传统控制轧制控制冷却（TMCP）技术存在的问题，提出了以超快冷为核心的新一代的TMCP 技术，并详述了作为实现新一代TMCP 技术核心手段的超快冷技术的科学内涵和工业装备开发情况。 关键词： 钢;热轧;新一代控制轧制和控制冷却;超快冷;强化 ?? 东北大学 王国栋 摘　要：针对传统控制轧制控制冷却（TMCP）技术存在的问题，提出了以超快冷为核心的新一代的TMCP 技术，并详述了作为实现新一代TMCP 技术核心手段的超快冷技术的科学内涵和工业装备开发情况。关键词：钢；热轧；新一代控制轧制和控制冷却；超快冷；强化 New generation TMCP and innovative hot rolling processWANG Guo-dong( Northeastern University ) Abstract：A new-generation TMCP(thermo-mechanical control process) with ultra fast cooling as core technique was suggested instead of the conventional TMCP in which some problems are to be solved. Describes the ultra fast cooling technique theoretically and relevant equipment developed for commercial applications in detail.Key words：steel；hot rolling；new generation TMCP；ultra fast cooling；strengthening 1 新一代NG-TMCP 的科学内涵1.1 传统TMCP　　控制轧制和控制冷却技术，即TMCP，是20 世纪钢铁业最伟大的成就之一。正是因为有了TMCP 技术，钢铁业才能源源不断地向社会提供越来越优良的钢铁材料，支撑人类社会的发展和进步。　　控制轧制和控制冷却技术的核心是晶粒细化和细晶强化。在控制轧制和控制冷却技术的发展历程中，人们首先认识到的是控制轧制。所谓控制轧制，是对奥氏体硬化状态的控制，即通过变形在奥氏体中积累大量的能量，在轧制过程中获得处于硬化状态的奥氏体，为后续的相变过程中实现晶粒细化做准备。硬化的奥氏体内存在大量的“缺陷”，例如变形带、位错、孪晶等，它们是相变时铁素体形核的核心。这种“缺陷”越多，则铁素体的形核率越高，得到的铁素体晶粒越细。得到硬化奥氏体的基本手段是“低温大压下”和添加微合金元素。“低温”是为了抑制奥氏体的再结晶，保持其硬化状态，“大压下”则是为了增加硬化奥氏体所储存的变形能。增加微合金元素，例如Nb，可以提高奥氏体的再结晶温度，使奥氏体在比较高的温度即处于未再结晶区，因而便于利用常规的轧制( 温度) 制度实现奥氏体的硬化。　　为了突破控制轧制的限制，同时也是为了进一步强化钢材的性能，在控制轧制的基础上，又开发了控制冷却技术。控制冷却的核心思想，是对硬化奥氏体的相变过程进行控制，以进一步细化铁素体晶粒，以及通过相变强化得到贝氏体等强化相，进一步改善材料的性能。控制冷却的理念可以归纳为“水是最廉价的合金元素”这样一句话。　　作为控制冷却的极限结果，DQ 的作用早已为人们所认识。但是，其潜在的能力一直未得到发挥，原因在于直接淬火条件下冷却均匀性的问题一直没有得到很好解决，DQ 情况下板形控制一直困扰人们。　　为了提高再结晶温度，利于保持奥氏体的硬化状态，同时也为了对硬化状态下奥氏体的相变过程进行控制，控制轧制和控制冷却始终与微合金化紧密联系在一起。由于铌等微合金元素的加入，显著提高了钢材的再结晶温度，使材料很大一部分热加工区间位于未再结晶区，这大大强化了奥氏体的硬化状态。应当注意的是，微合金元素的加入，甚至合金元素的加入，会提高材料的碳当量。显然，这会恶化材料的焊接性能。加入的微合金和合金元素，除了部分固溶强化奥氏体外，还经常会以碳氮化物的形式析出，对材料实行沉淀强化，从而对材料强度的提高做出贡献。例如Nb通常在800 ～ 950 ℃的温度区间内，在进行材料变形的同时，析出Nb 的碳氮化物，即产生所谓“形变诱导析出”，一方面提高了材料的再结晶温度，另一方面也强化了材料本身。　　采用“低温大压下”，与人们长久以来形成的“趁热打铁”的观念背道而驰。它必然受到设备能力等的限制，操作方面的问题也自然不容回避。为了实现“低温大压下”，人们需要付出代价。长期以来，人们为此而大幅提升轧制设备能力，投入