100143孙伟健-控制轧制和控制冷却技术在高速线材生产上的应用解决方案.docVIP

河北工业职业技术学院毕业论文 第  PAGE 14 页 共  NUMPAGES 14 页 控制轧制和控制冷却技术在高速线材生产中的应用 摘 要：介绍了线材控制轧制和控制冷却工艺的理论基础及其目的，控制轧制和控制冷却在高速线材生产过程中各个环节的应用特点及发展趋势，控制扎制和控制冷却技术是直接关系到产品力学性能及其均匀性的关键工艺。采用控制轧制和控制冷却技术增加了产品的附加值，同时实现了生产节能。在我国新建的高速线材车间得到了广泛的采用。 关键词：高速线材；控制轧制控制冷却；理论基础；特点 一、前言 20世纪60年代以来，国外出现无扭轧制新技术使得线材轧机终轧速度大大提高，单盘卷重也随之增加，导致了卷线机与高速度轧制和大卷重无法相适应的矛盾。另外，由于轧制速度的提高，终轧温度高于1000℃，若仍在精轧后直接卷取，则出现氧化铁皮增多，晶粒粗大，机械性能不均匀等问题。为此开发出了控制轧制和控制冷却技术，可使线材轧后的冷却速度和进程因钢种、规格及最终产品性能不同而不同，减少氧化铁皮的生成，改善线材的机械性能和拉拔性能。 高速线材控制轧制和控制冷却技术，也被称为在线热处理，是直接关系到最终产品力学性能及其均匀性的关键工艺。对提高线材的社会经济效益和促进金属制品生产发展，开拓线材使用的新领域起到良好的作用。 二、线材控制轧制和控制冷却的目的 线材热轧有两个目的：首先是热轧成形，满足尺寸、规格要求，达到轧机的生产能力；其次是控制钢材的组织和性能。前者是由轧机特点、产品的孔型系统、轧制工艺而决定的。而钢材的组织性能是通过钢的成分调整、控制轧制和控制冷却来达到的。 线材控制轧制的工艺是选择合适的化学成分，控制加热温度、各阶段的轧制温度及变形量，以获得所要求的组织和性能。 线材的控制冷却是控制轧后各段的冷却温度及冷却速度，及不同的冷却方法，以得到所要求的组织和性能。 三、线材控制轧制和控制冷却的理论基础 （一）钢材的强化机理 控制轧制的目的主要是提高钢材的强韧性。钢材的强化机理主要有：固溶强化、析出强化、位错强化及晶粒细化强化等。下面对各种强化分别做一简单介绍。 1、固溶强化 通过加入溶质元素使固溶体强度升高的现象称为固溶强化。其强化的金属学基础是由于运动的位错与溶质原子之间相互作用力加大的结果。 2、位错强化 根据位错理论表明，在生产条件下随着钢材晶内缺陷或晶格畸变程度的加强，钢的强度提高。位错密度随着变形程度增大而不断提高，特别是在未在结晶区轧制时或冷轧时效果更明显。 奥氏体钢不同于铁素体钢或铁素体-珠光体钢，它的冷变形能力特别高。这是由于奥氏体变形导致位错密度增加较大而引起的。 3、沉淀强化 在普通低合金钢中经常加入微凉的铌、钒、钛等元素可以形成碳的化合物、氮的化合物或碳氮化合物，在轧制中或轧制后冷却时他们可以析出，起到第二相沉淀强化的作用。这种强化在低合金钢线材的控制轧制中是很重要的强化手段。 第二相的沉淀强化过程也就是过饱和固溶体的分解过程。 第二相引起的强化效果与析出的质点的平均直径成反比，与其析出体积百分数的平方根成正比。沉淀相的部位、形状对强度都有影响。 4、晶界（细晶）强化 在多晶体中位错的滑移除了要克服晶格阻力、滑移面上的杂质原子的阻力外，还要克服晶界的阻力。晶粒愈小，晶界就相对越多，晶界的阻力也就越大，线材的屈服强度越高。 5、亚晶强化 低温轧制时因动态、静态回复形成亚晶，亚晶的数量、大小与变形温度、变形量有关。变形温度低、压下量大，则亚结晶数量多、细小、密度也高。亚晶本身是位错墙，亚晶细小位错密度也高。另外有些亚晶间的位错位向差稍大，也如同晶界一样阻止位错运动。 6、相变强化 钢经淬火转变成马氏体是使钢材强化的常用手段之一。马氏体能获得高强度和硬度是几种强化机制共同作用的结果。轧制变形对马氏体强化又复杂的影响。钢种珠光体类型组织的增加和渗碳体的增加也使钢的强度增加。 （二）提高钢材的韧性 钢材的韧性取决于的成分与晶内缺陷（位错、缺位、晶界、缺口裂纹）组成的结构，而钢材的整个生产的工艺（包括炼钢、连铸、热轧或控冷、轧后冷却及热处理等）又决定了钢的组织结构不同。为了改善钢的韧性，就必须调整成分，控制相关的工艺参数，以达到所要求的组织结构和强韧性能的目的。下面是常用的提高钢材韧性的方法： 1、控制钢的成分、气体和夹杂物 加入铁中的合金元素对基体形成间隙式、置换式固溶体，或强化析出相对钢的强化有明显的效果。但由于合金含量的增加引起基体内缺陷的增加，从而降低了线材的塑形和韧性。 钢中常含有硅、磷能提高钢的屈服强度，同时，脆性转变温度也提高。只有锰、镍几种元素除外。加入少量的钒、铌、钛、铝、锆等重要的控制元素。由于能细化晶粒，因而能在提高强度的同时又提高韧性。钢中的硫、磷元素对断裂韧性是有害的。 碳是钢中的重要成