控軋控冷核心技術(shù)

1、RAL中厚板控軋控冷技術(shù)發(fā)展中厚板控軋控冷技術(shù)發(fā)展東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室.chttp:/ n中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座RAL講講 座座 內(nèi)內(nèi) 容容1 概概 述述 2 控軋控冷的基本原理控軋控冷的基本原理3 中厚板控軋控冷的特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)中厚板控軋控冷的特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)4 控軋控冷的數(shù)學(xué)模型與自動(dòng)控制控軋控冷的數(shù)學(xué)模型與自動(dòng)控制 5 國(guó)外典型厚板軋機(jī)的控軋控冷介紹國(guó)外典型厚板軋機(jī)的控軋控冷介紹6 結(jié)結(jié) 語(yǔ)語(yǔ)RAL概概 述述中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座RAL1 概概

2、 述述 - 控冷的意義控冷的意義兩個(gè)通俗說(shuō)法兩個(gè)通俗說(shuō)法: 1 水是最廉價(jià)的合金元素水是最廉價(jià)的合金元素 (可以用水替代合金元素來(lái)改變鋼材的性能可以用水替代合金元素來(lái)改變鋼材的性能) 2 中國(guó)的多數(shù)中板軋機(jī)是世界上最干旱的軋機(jī)中國(guó)的多數(shù)中板軋機(jī)是世界上最干旱的軋機(jī) (目前我們還沒(méi)有充分利用好水的作用目前我們還沒(méi)有充分利用好水的作用) 川崎水島：川崎水島：12000 m3/h，迪林根：，迪林根：14000 m3/h 寶鋼寶鋼2050：14000 m3/h， 1580: 13000 m3/h RAL1.1 控軋控冷的必要性控軋控冷的必要性 用戶要求：產(chǎn)品性能（強(qiáng)度、韌性、焊接性、沖擊性能用戶要求：

3、產(chǎn)品性能（強(qiáng)度、韌性、焊接性、沖擊性能） 決定性能的因素：組織結(jié)構(gòu)（晶粒、析出、組織分?jǐn)?shù)決定性能的因素：組織結(jié)構(gòu)（晶粒、析出、組織分?jǐn)?shù)） 決定組織的因素：成分和工藝（壓下率、溫度、冷卻速度）決定組織的因素：成分和工藝（壓下率、溫度、冷卻速度）材料加工過(guò)程是冶金過(guò)程柔性制造技術(shù)材料加工過(guò)程是冶金過(guò)程柔性制造技術(shù)鋼種鋼種成分成分加工工藝加工工藝3加工工藝加工工藝2加工工藝加工工藝1組織特征組織特征3組織特征組織特征2組織特征組織特征1用戶需求用戶需求3用戶需求用戶需求2用戶需求用戶需求1RAL 急需通過(guò)控軋控冷改變性能的鋼種急需通過(guò)控軋控冷改變性能的鋼種 管線鋼：開(kāi)發(fā)西部，西氣東輸工程管線鋼：開(kāi)發(fā)

4、西部，西氣東輸工程 高級(jí)別船板高級(jí)別船板 高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼 抗震耐火鋼（日本阪神大地震后提出）抗震耐火鋼（日本阪神大地震后提出） 新一代鋼鐵材料：超級(jí)鋼新一代鋼鐵材料：超級(jí)鋼1.1 控軋控冷的必要性控軋控冷的必要性產(chǎn)品開(kāi)發(fā)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)RAL 新一代鋼鐵材料：超級(jí)鋼簡(jiǎn)介新一代鋼鐵材料：超級(jí)鋼簡(jiǎn)介 思路：超潔凈、超細(xì)晶、超均勻，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度翻番思路：超潔凈、超細(xì)晶、超均勻，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度翻番 國(guó)家重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目國(guó)家重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(973)，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)（日、美、韓），參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)（日、美、韓） RAL承擔(dān)通過(guò)軋制和冷卻控制細(xì)化晶粒，提高性能承擔(dān)通過(guò)軋制和冷卻控制細(xì)化晶粒，提高性能 經(jīng)過(guò)經(jīng)

5、過(guò)RAL實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、寶鋼現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)、小批量生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、寶鋼現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)、小批量生產(chǎn) 工藝改進(jìn)：重新分配壓下量，控制終軋溫度，卷取溫度工藝改進(jìn)：重新分配壓下量，控制終軋溫度，卷取溫度 效果：效果：Q235屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度400MPa， 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度510MPa 延伸率延伸率28，寬冷彎合格，晶粒尺寸：，寬冷彎合格，晶粒尺寸：3.9微米微米1.1 控軋控冷的必要性控軋控冷的必要性產(chǎn)品開(kāi)發(fā)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)RAL超級(jí)鋼實(shí)驗(yàn)情況：超級(jí)鋼實(shí)驗(yàn)情況：Super-SS400寶鋼首批試制寶鋼首批試制200200噸，為一汽供貨噸，為一汽供貨投料沖壓作發(fā)動(dòng)機(jī)前置橫梁投料沖壓作發(fā)動(dòng)機(jī)前置橫梁40004000件，成品率件，成

6、品率10010020012001年千噸級(jí)供貨，年千噸級(jí)供貨，20022002年萬(wàn)噸級(jí)；年萬(wàn)噸級(jí)；500MPa500MPa級(jí)超級(jí)鋼研究工作已經(jīng)取得良好進(jìn)展；級(jí)超級(jí)鋼研究工作已經(jīng)取得良好進(jìn)展；預(yù)期效果：預(yù)期效果： 第一步第一步: :通過(guò)控軋控冷，節(jié)省合金元素，通過(guò)控軋控冷，節(jié)省合金元素，降成本降成本(200(200元元/ /噸噸) ) 第二步第二步: :減小鋼板厚度，減輕車重，降低油耗減小鋼板厚度，減輕車重，降低油耗 第三步第三步: :改進(jìn)車型設(shè)計(jì)，遠(yuǎn)景：改進(jìn)車型設(shè)計(jì)，遠(yuǎn)景：3 3升車升車（寶鋼參加國(guó)際行動(dòng)）（寶鋼參加國(guó)際行動(dòng)）1.1 控軋控冷的必要性控軋控冷的必要性產(chǎn)品開(kāi)發(fā)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)RAL1.1

7、控軋控冷的必要性控軋控冷的必要性產(chǎn)品開(kāi)發(fā)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)10001000，保溫，保溫3min3min，900900、20% 20% 變形變形850850、25% 25% 變形變形770770、67% 67% 變形變形 道次間道次間10 /s10 /s冷卻冷卻變形后變形后 7 /s 7 /s冷卻冷卻25m25mm超級(jí)鋼超級(jí)鋼Super-SS400工業(yè)生產(chǎn)條件下顯微組織工業(yè)生產(chǎn)條件下顯微組織晶粒晶粒3.9卷取溫度卷取溫度400，抗拉強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度500實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)果工業(yè)生產(chǎn)結(jié)果工業(yè)生產(chǎn)結(jié)果RAL國(guó)外厚板控軋?jiān)O(shè)備發(fā)展情況國(guó)外厚板控軋?jiān)O(shè)備發(fā)展情況 - 淘汰第一代中板軋機(jī)，建設(shè)強(qiáng)力型軋機(jī)板凸度控制

8、功能淘汰第一代中板軋機(jī)，建設(shè)強(qiáng)力型軋機(jī)板凸度控制功能 * 德國(guó)迪林根：德國(guó)迪林根：10000kW2，10000噸噸 *瑞典瑞典SSAB：4000mm，10000kW2，10000噸噸 - 特點(diǎn)各異的待溫冷卻工藝和裝置特點(diǎn)各異的待溫冷卻工藝和裝置 * 側(cè)輥道側(cè)輥道 * 中間噴淋中間噴淋 * 交叉軋制工藝交叉軋制工藝 - 強(qiáng)力型矯直機(jī)強(qiáng)力型矯直機(jī)1 概概 述述 - 國(guó)外控制軋制技術(shù)發(fā)展情況國(guó)外控制軋制技術(shù)發(fā)展情況RAL國(guó)外厚板控冷設(shè)備發(fā)展情況國(guó)外厚板控冷設(shè)備發(fā)展情況 - 控冷已經(jīng)成為提高鋼材性能的基本手段控冷已經(jīng)成為提高鋼材性能的基本手段 * TMCP率：住友鹿島：率：住友鹿島：52，曼海姆：，曼

9、海姆：80 - 很多公司形成了自己獨(dú)特的技術(shù)很多公司形成了自己獨(dú)特的技術(shù) * 新日鐵的新日鐵的CLC技術(shù)技術(shù) * 川崎制鐵的川崎制鐵的MACS技術(shù)技術(shù) * 住友金屬的住友金屬的DAC技術(shù)技術(shù) * 歐洲：歐洲：MACOS(曼海姆曼海姆)， ISC(蒂森蒂森)， ADCO(法國(guó)法國(guó)) - DQ的研究和應(yīng)用取得良好效果的研究和應(yīng)用取得良好效果1 概概 述述 - 國(guó)外發(fā)展控制冷卻設(shè)備情況國(guó)外發(fā)展控制冷卻設(shè)備情況RAL現(xiàn)代中厚板軋機(jī)外觀現(xiàn)代中厚板軋機(jī)外觀RAL中厚板軋機(jī)側(cè)視中厚板軋機(jī)側(cè)視RAL軋制中的中厚板軋機(jī)軋制中的中厚板軋機(jī)RAL1 概概 述述 - 國(guó)外厚板軋機(jī)的控冷系統(tǒng)國(guó)外厚板軋機(jī)的控冷系統(tǒng)RAL

10、 強(qiáng)力型軋機(jī)強(qiáng)力型軋機(jī) -濟(jì)鋼濟(jì)鋼3500mm，7000噸，噸，7000kW2 -首鋼首鋼3500mm，7000噸，噸，7000kW2 -鞍鋼鞍鋼4300mm， 8000噸，噸，6000kW2 -寶鋼寶鋼5000mm，10000噸，噸，10000 kW2 強(qiáng)力型矯直機(jī)強(qiáng)力型矯直機(jī) -鞍鋼鞍鋼3000mm -首鋼首鋼2100噸噸1 概概 述述 - 國(guó)內(nèi)軋機(jī)發(fā)展情況國(guó)內(nèi)軋機(jī)發(fā)展情況RAL 對(duì)控軋控冷的重要作用已有認(rèn)識(shí)對(duì)控軋控冷的重要作用已有認(rèn)識(shí) 很多廠家利用國(guó)內(nèi)力量裝備控軋控冷設(shè)備很多廠家利用國(guó)內(nèi)力量裝備控軋控冷設(shè)備(強(qiáng)力軋機(jī)強(qiáng)力軋機(jī)ACC) -鞍鋼，首鋼，濟(jì)鋼，南鋼，舞陽(yáng)，新余鞍鋼，首鋼，濟(jì)鋼，

11、南鋼，舞陽(yáng)，新余 一些廠家在觀望，一些廠家在觀望， 有矛盾心情有矛盾心情: - 引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，引進(jìn)國(guó)外技術(shù)， 價(jià)格昂貴，價(jià)格昂貴， 難以承受難以承受 - 使用國(guó)內(nèi)技術(shù)，使用國(guó)內(nèi)技術(shù)， 擔(dān)心可靠性，擔(dān)心可靠性， 承擔(dān)責(zé)任承擔(dān)責(zé)任 “ 狹路相逢勇者勝狹路相逢勇者勝”， 敢于抓住機(jī)遇，敢于抓住機(jī)遇， 邁出第一步者，邁出第一步者， 將在產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)中走在前面將在產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)中走在前面1 概概 述述 - 國(guó)內(nèi)控制冷卻設(shè)備發(fā)展情況國(guó)內(nèi)控制冷卻設(shè)備發(fā)展情況RAL國(guó)內(nèi)中厚板控軋控冷研究狀況國(guó)內(nèi)中厚板控軋控冷研究狀況: - 中厚板軋制及冷卻過(guò)程溫度場(chǎng)的中厚板軋制及冷卻過(guò)程溫度場(chǎng)的FEM模擬模擬 - 中厚板組織性能演變與

12、控制的模擬研究中厚板組織性能演變與控制的模擬研究 - 組織性能預(yù)報(bào)數(shù)學(xué)模型與軟件開(kāi)發(fā)組織性能預(yù)報(bào)數(shù)學(xué)模型與軟件開(kāi)發(fā) - 中厚板新鋼種的開(kāi)發(fā)中厚板新鋼種的開(kāi)發(fā)(高強(qiáng)鋼、耐火鋼、橋梁鋼高強(qiáng)鋼、耐火鋼、橋梁鋼.) - 軋制與冷卻實(shí)驗(yàn)設(shè)備開(kāi)發(fā)（鞍鋼、酒泉、寶鋼）軋制與冷卻實(shí)驗(yàn)設(shè)備開(kāi)發(fā)（鞍鋼、酒泉、寶鋼） - 控冷設(shè)備開(kāi)發(fā)研制（控冷設(shè)備開(kāi)發(fā)研制（RAL + 營(yíng)口流體設(shè)備集團(tuán)）營(yíng)口流體設(shè)備集團(tuán)） * 水幕裝置，管層流裝置（水幕裝置，管層流裝置（ 直管式，直管式， U型管式，氣霧式）型管式，氣霧式） * 快速響應(yīng)閥（氣動(dòng)薄膜閥）快速響應(yīng)閥（氣動(dòng)薄膜閥） * 水處理系統(tǒng)水處理系統(tǒng) （大流量反沖洗過(guò)濾器）（大流

13、量反沖洗過(guò)濾器）1 概概 述述 - 國(guó)內(nèi)發(fā)展情況國(guó)內(nèi)發(fā)展情況RAL控軋控冷的基本原理控軋控冷的基本原理中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座RAL2.1 控軋控冷機(jī)理控軋控冷機(jī)理2.2 控制軋制控制軋制 軋制溫度制度（加熱、粗軋、精軋，待溫）軋制溫度制度（加熱、粗軋、精軋，待溫） 軋制壓下制度（粗軋、精軋壓下量，方向）軋制壓下制度（粗軋、精軋壓下量，方向） 液壓彎輥等板凸度控制制度液壓彎輥等板凸度控制制度2.3 控制冷卻控制冷卻ACC 冷卻模式，冷卻溫度制度冷卻模式，冷卻溫度制度2.4 直接淬火直接淬火DQ 淬火溫度，回火制度（溫度、時(shí)間）淬火溫度，回火制度（溫度、時(shí)

14、間）2 控軋控冷的基本原理控軋控冷的基本原理RAL控軋控冷工藝圖示控軋控冷工藝圖示K2.1(DQ)(DQ)(ACC)RAL組織、成分、性能、組織、成分、性能、TMCP條件的關(guān)系條件的關(guān)系K2.24切變切變多邊形鐵素體多邊形鐵素體 RAL控軋控冷的組織變化控軋控冷的組織變化K2.2RAL加熱溫度（碳氮化物溶解，晶粒長(zhǎng)大）加熱溫度（碳氮化物溶解，晶粒長(zhǎng)大）粗軋變形制度：粗軋壓下量（變形深入，粗軋變形制度：粗軋壓下量（變形深入，RCR）精軋階段軋制溫度控制精軋階段軋制溫度控制 進(jìn)入未再結(jié)晶區(qū)進(jìn)入未再結(jié)晶區(qū) 合理的精軋溫度合理的精軋溫度 待溫制度的確定待溫制度的確定精軋階段軋制變形控制精軋階段軋制變形

15、控制 未再結(jié)晶區(qū)總變形量未再結(jié)晶區(qū)總變形量 精軋道次壓下量精軋道次壓下量控軋控冷中工藝制度制訂原則控軋控冷中工藝制度制訂原則RAL三種控制軋制的策略、參數(shù)和機(jī)理三種控制軋制的策略、參數(shù)和機(jī)理軋制后奧軋制后奧氏體晶粒氏體晶粒鐵素體鐵素體形核形核相變后相變后控冷后控冷后形變硬化的鐵素體形變硬化的鐵素體RAL2.1 控制軋制和控制冷卻機(jī)理示意控制軋制和控制冷卻機(jī)理示意變形前奧氏體晶粒變形前奧氏體晶粒變形后晶粒被拉長(zhǎng)變形后晶粒被拉長(zhǎng)鐵素體形核鐵素體形核相變完成相變完成冷卻冷卻軋制軋制RAL變形帶與其上的析出變形帶與其上的析出T4.10變形帶變形帶變形帶上變形帶上的析出的析出RAL珠光體的不同形核地點(diǎn)珠

16、光體的不同形核地點(diǎn)T4.15變形工具鋼a) 晶界b) 退火孿晶c) 變形帶d)晶內(nèi)RAL奧氏體晶粒尺寸與鐵素體晶粒尺寸的關(guān)系奧氏體晶粒尺寸與鐵素體晶粒尺寸的關(guān)系試樣為7mm厚的空冷鋼板空心符號(hào)：無(wú)變形實(shí)心符號(hào)：熱變形后空冷RAL三種控制軋制的策略、參數(shù)和機(jī)理三種控制軋制的策略、參數(shù)和機(jī)理再結(jié)晶區(qū)控軋：再結(jié)晶區(qū)控軋： 微合金鋼微合金鋼 950，普碳鋼基本在再結(jié)晶區(qū)軋制，普碳鋼基本在再結(jié)晶區(qū)軋制 總變形量總變形量 60%機(jī)機(jī) 理：理： 變形區(qū)內(nèi)有動(dòng)態(tài)恢復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶變形區(qū)內(nèi)有動(dòng)態(tài)恢復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶 道次間歇期間完成再結(jié)晶道次間歇期間完成再結(jié)晶 反復(fù)軋制再結(jié)晶使晶粒變細(xì)反復(fù)軋制再結(jié)晶使晶粒變細(xì) 低溫再

17、結(jié)晶區(qū)晶粒細(xì)化明顯。低溫再結(jié)晶區(qū)晶粒細(xì)化明顯。RAL三種控制軋制的策略、參數(shù)和機(jī)理三種控制軋制的策略、參數(shù)和機(jī)理未再結(jié)晶區(qū)控軋：未再結(jié)晶區(qū)控軋： 空冷或噴淋控制軋制溫度到奧氏體未再結(jié)晶區(qū)空冷或噴淋控制軋制溫度到奧氏體未再結(jié)晶區(qū) 溫度范圍通常為溫度范圍通常為Ar3900（950） 總變形量大于一定數(shù)值（總變形量大于一定數(shù)值（70） 道次變形量大于一定的數(shù)值道次變形量大于一定的數(shù)值機(jī)機(jī) 理：理： 變形奧氏體晶粒被拉長(zhǎng)變形奧氏體晶粒被拉長(zhǎng) 形成大量變形帶、孿晶和位錯(cuò)形成大量變形帶、孿晶和位錯(cuò) 增加形核點(diǎn)，相變后細(xì)化晶粒增加形核點(diǎn)，相變后細(xì)化晶粒RAL未再結(jié)晶區(qū)變形量與奧氏體晶界面積和未再結(jié)晶區(qū)變形量

18、與奧氏體晶界面積和變形帶密度的關(guān)系變形帶密度的關(guān)系T4.11含鈮鋼，Nb: 0.03%低于30：變形帶密度增加緩慢高于30：迅速增加RAL鐵素體晶粒尺寸與奧氏體界面面積的關(guān)系鐵素體晶粒尺寸與奧氏體界面面積的關(guān)系T4.12奧氏體晶粒尺寸有效的奧氏體晶界面積鐵素體晶粒尺寸變形量晶界變形帶RAL為什么要低溫軋制為什么要低溫軋制中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座RAL軋制溫度對(duì)組織和力學(xué)性能的影響軋制溫度對(duì)組織和力學(xué)性能的影響K230.18C1.36Mn鋼各道次壓下量20總計(jì)9道次軋制到20mm軋制溫度變化范圍200RAL熱變形奧氏體的溫度壓下量再結(jié)晶圖熱變形奧氏體的溫度

19、壓下量再結(jié)晶圖K213壓下量壓下量/壓下量壓下量/CMn鋼軋制后1s水冷含鈮鋼軋制后3s水冷RAL900以下變形量與韌脆轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系以下變形量與韌脆轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系K52鋼板厚度10mm2mm切口夏氏值橫向RAL軋制溫度對(duì)晶粒尺寸和性能的影響軋制溫度對(duì)晶粒尺寸和性能的影響K2413050MPaRAL三種控制軋制的策略、參數(shù)和機(jī)理三種控制軋制的策略、參數(shù)和機(jī)理兩相區(qū)控軋：兩相區(qū)控軋： 如需進(jìn)一步的提高強(qiáng)度，可降低終軋溫度如需進(jìn)一步的提高強(qiáng)度，可降低終軋溫度750 在奧氏體和鐵素體兩相區(qū)軋制在奧氏體和鐵素體兩相區(qū)軋制機(jī)機(jī) 理：理： 奧氏體繼續(xù)被拉長(zhǎng)，晶粒內(nèi)形成變形帶及位錯(cuò)奧氏體繼續(xù)被拉長(zhǎng)，晶粒內(nèi)形

20、成變形帶及位錯(cuò) 在變形帶及位錯(cuò)處形成新的等軸鐵素體晶粒在變形帶及位錯(cuò)處形成新的等軸鐵素體晶粒 先析出鐵素體變形后內(nèi)部形成亞晶，使強(qiáng)度提高先析出鐵素體變形后內(nèi)部形成亞晶，使強(qiáng)度提高RAL為什么進(jìn)行兩相區(qū)軋制為什么進(jìn)行兩相區(qū)軋制中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座RALAr3以下壓下量與力學(xué)性能關(guān)系以下壓下量與力學(xué)性能關(guān)系實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)（）：實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)（）：0.17C1.6Mn鋼，鋼，1150加熱，加熱，Ar3為為730兩相區(qū)軋制，利用鐵素兩相區(qū)軋制，利用鐵素體的位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)強(qiáng)化體的位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)強(qiáng)化K2.7RAL兩相區(qū)軋制對(duì)組織和性能的影響兩相區(qū)軋制對(duì)組織和性能的影響K62Nb

21、鋼在1070、1020 進(jìn)行62.5的軋制，在850 進(jìn)行50的軋制后，以710 進(jìn)行軋制。YS提高60MPa（30）; FATT降低70 。第三階段變形量第三階段變形量/200織構(gòu)的織構(gòu)的反射強(qiáng)度反射強(qiáng)度RAL為什么需要強(qiáng)力軋機(jī)為什么需要強(qiáng)力軋機(jī)低溫大壓下低溫大壓下中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座RAL不同鋼種的變形抗力不同鋼種的變形抗力T6.10溫度降低溫度降低RAL變形抗力與含碳量的關(guān)系變形抗力與含碳量的關(guān)系T6.6Si0.25%, Mn1.10%溫度低于900時(shí)，由于碳含量引起的變形抗力發(fā)生明顯變化。1000 時(shí)，碳含量的變化對(duì)變形抗力不產(chǎn)生影響。附帶說(shuō)

22、明：氮通過(guò)形成氮化鈦和氮化鋁等氮化物，細(xì)化晶粒而影響變形抗力溫度降低溫度降低RAL變形抗力與固溶合金元素含量的關(guān)系變形抗力與固溶合金元素含量的關(guān)系T6.7C0.10%, Si0.25%, Mn1.10%MoSiCrCuNiMn提高變形抗力RAL變形抗力與微合金元素含量的關(guān)系變形抗力與微合金元素含量的關(guān)系T6.8變形條件Tr加熱溫度1250T1第一階段變形溫度1050 T2第二階段變形溫度900 NbTiV變形抗力增大RAL控軋控冷中軋制溫度控制措施控軋控冷中軋制溫度控制措施粗軋機(jī)架粗軋機(jī)架 待溫輥道待溫輥道 精軋機(jī)架精軋機(jī)架方案方案1粗軋機(jī)架粗軋機(jī)架 噴淋冷卻噴淋冷卻 精軋機(jī)架精軋機(jī)架方案方案

23、2粗軋機(jī)架粗軋機(jī)架 交叉軋制交叉軋制 精軋機(jī)架精軋機(jī)架方案方案3RAL實(shí)行大壓下道次數(shù)減少后軋制負(fù)荷的增大實(shí)行大壓下道次數(shù)減少后軋制負(fù)荷的增大Blue10板凸度、板形控制的作用板凸度、板形控制的作用RAL板形控制手段的作用板形控制手段的作用 板形、板凸度控制手段是強(qiáng)力型軋機(jī)的必備手段板形、板凸度控制手段是強(qiáng)力型軋機(jī)的必備手段 強(qiáng)力型軋機(jī)實(shí)行大壓下強(qiáng)力型軋機(jī)實(shí)行大壓下 與普通軋機(jī)相比，大軋制力造成板凸度增大與普通軋機(jī)相比，大軋制力造成板凸度增大 利用板形和板凸度調(diào)整手段，保證比例凸度達(dá)到利用板形和板凸度調(diào)整手段，保證比例凸度達(dá)到設(shè)定要求設(shè)定要求 如果無(wú)板凸度調(diào)整手段，凸度無(wú)法保證，大壓下如果無(wú)板

24、凸度調(diào)整手段，凸度無(wú)法保證，大壓下形同虛設(shè)形同虛設(shè)RAL比例凸度放松的效果比例凸度放松的效果hPhn力矩限制軋制力限制比例凸度恒定限制RAL板凸度控制手段雙錐度板凸度控制手段雙錐度BUR最大改善30mmRAL板凸度調(diào)整手段液壓彎輥板凸度調(diào)整手段液壓彎輥BURBWRBRALCVC軋機(jī)的凸度調(diào)整軋機(jī)的凸度調(diào)整等效凸度橫移距離RALPC軋機(jī)P的原理與特點(diǎn)C CS S- S- S b b2 2tantan2 2 2Dw 2DwScScSSDwDwb b2 2tantanb b2 2 2 22 Dw2 DwC=C=式中：式中： b帶鋼寬度 b帶鋼寬度 軋輥交叉角 軋輥交叉角 Dw工作輥直徑 Dw工作輥直

25、徑 b bDwDw80070060050040030020010000 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2Cr(um)Cr(um)(deg）(deg）RALHCW軋機(jī)軋機(jī)BURWRSSRAL改造后軋制范圍擴(kuò)大改造后軋制范圍擴(kuò)大Blue13RAL為什么要進(jìn)行控制冷卻為什么要進(jìn)行控制冷卻中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座RAL2.3 控制冷卻組織變化（細(xì)晶與相變強(qiáng)化）控制冷卻組織變化（細(xì)晶與相變強(qiáng)化）RAL再結(jié)晶區(qū)控軋未再結(jié)晶區(qū)控軋兩相區(qū)控軋控制冷卻35m5 10 m1020m加熱溫度時(shí)間2.3 控制冷卻晶粒細(xì)化和相變強(qiáng)化控制冷卻晶粒細(xì)化和相變強(qiáng)化RALH

26、SLA控制冷卻的作用控制冷卻的作用對(duì)于添加微合金元素的鋼，如果對(duì)于添加微合金元素的鋼，如果IAC的冷卻速度為的冷卻速度為10 /s時(shí)，與時(shí)，與空冷相比，其強(qiáng)度可以增加空冷相比，其強(qiáng)度可以增加50100MPa；IAC材的材的vTs基本由合金成分和控制軋制程度決定；基本由合金成分和控制軋制程度決定；由空冷到由空冷到12 /s增加冷卻速度時(shí)，組織變化的順序?yàn)殍F素體晶粒增加冷卻速度時(shí)，組織變化的順序?yàn)殍F素體晶粒細(xì)化、珠光體帶消失及其微細(xì)分散、珠光體消失和生成取代它的細(xì)化、珠光體帶消失及其微細(xì)分散、珠光體消失和生成取代它的貝氏體；貝氏體；IAC引起強(qiáng)化的因素有：引起強(qiáng)化的因素有：1）鐵素體晶粒細(xì)化；）鐵

27、素體晶粒細(xì)化；2）析出強(qiáng)化量增）析出強(qiáng)化量增大；大；3）貝氏體的體積分?jǐn)?shù)增大。其中前）貝氏體的體積分?jǐn)?shù)增大。其中前2相引起屈服點(diǎn)提高，抗相引起屈服點(diǎn)提高，抗拉強(qiáng)度決定于拉強(qiáng)度決定于3）。微合金元素的添加使淬透性提高，從而增大）。微合金元素的添加使淬透性提高，從而增大特定冷卻速度下的貝氏體量；特定冷卻速度下的貝氏體量；如果想提高韌性，重要點(diǎn)在于細(xì)化鐵素體晶粒的同時(shí)，生產(chǎn)微細(xì)如果想提高韌性，重要點(diǎn)在于細(xì)化鐵素體晶粒的同時(shí)，生產(chǎn)微細(xì)分散的貝氏體，為此必須優(yōu)化加熱溫度或控制軋制條件，細(xì)化奧分散的貝氏體，為此必須優(yōu)化加熱溫度或控制軋制條件，細(xì)化奧氏體的晶粒。氏體的晶粒。RAL加速冷卻對(duì)性能的影響加速冷卻

28、對(duì)性能的影響K29對(duì)再結(jié)晶奧氏體進(jìn)行水冷效果并不明顯，對(duì)未再結(jié)晶奧氏體進(jìn)行水冷，會(huì)產(chǎn)生明顯的晶粒細(xì)化效果。利用10/s的冷卻速度進(jìn)行冷卻，可以明顯提高強(qiáng)度，韌性可以保持不變。使用的設(shè)備：OLAC (On Line Accelerated Cooling), NKK冷卻參數(shù)：開(kāi)冷：760終冷：550鋼種：Nb鋼與Nb、V鋼RAL加速冷卻對(duì)材料性能的影響加速冷卻對(duì)材料性能的影響K7.7壓下率壓下率/沖擊功沖擊功/J貝氏體相變貝氏體相變通過(guò)控制冷卻，得到微細(xì)的貝氏體；同樣的壓下率，強(qiáng)度可以提高6070MPa；同樣的沖擊功，利用控制冷卻可以將強(qiáng)度提高5060MPa.RAL精軋控冷對(duì)力學(xué)性能的影響精軋控

29、冷對(duì)力學(xué)性能的影響K7.1RAL控冷終止溫度對(duì)性能的影響控冷終止溫度對(duì)性能的影響K7.2SiMn鋼：厚度25mmNb鋼：19mm軋制與冷卻條件：終軋溫度：760開(kāi)冷溫度：760 終冷溫度：450 室溫效果：沖擊性能：保持不變YS提高：70100MPaTS提高：5060MPaRAL控制軋制對(duì)橫向沖擊性能的影響控制軋制對(duì)橫向沖擊性能的影響KF12厚度14mm2mm，V形缺口，實(shí)物尺寸試樣實(shí)現(xiàn)控制軋制，沖擊功有下降的趨勢(shì)。原因：控制軋制使強(qiáng)度升高，因而沖擊性能會(huì)有所降低。MnS在軋制溫度低的區(qū)域更加容易伸展，會(huì)使夏氏試樣的斷裂面出現(xiàn)微細(xì)剝離裂紋現(xiàn)象。RAL控制冷卻對(duì)力學(xué)性能的影響控制冷卻對(duì)力學(xué)性能的

30、影響KF21CR材的YS隨Nb/V含量的增加而上升，達(dá)到X60X70的強(qiáng)度水平。抗拉強(qiáng)度Nb-V鋼上升的幅度比C-Mn鋼大。原因： Nb-V量增大，淬透性增大，高冷速段貝氏體的生成量增大。在冷卻速度為10/s的情況下，比 CR軋制可以提高強(qiáng)度50100MPa.當(dāng)加熱溫度相同時(shí)，冷卻與控制軋制的效果大致相同，甚至可能稍有改善。加熱到1200時(shí)，韌脆轉(zhuǎn)變溫度隨冷速提高而變差，而1100 時(shí)，會(huì)改善。韌性主要由CR條件決定。低溫CR時(shí)，夏氏沖擊斷口產(chǎn)生明顯的分離，它會(huì)因精軋溫度的降低和兩相區(qū)軋制而增大發(fā)生的頻率。RAL控制冷卻的效果控制冷卻的效果KF22RAL鈮含量對(duì)力學(xué)性能的影響鈮含量對(duì)力學(xué)性能的

31、影響KF23加熱溫度1100冷卻速度7 /sNb0.03%, 強(qiáng)度出現(xiàn)飽和趨勢(shì)IAC和CR的強(qiáng)度差別為5060MPa.影響因素：加熱溫度固溶鈮的數(shù)量；相變前奧氏體的微細(xì)程度；快速冷卻引起貝氏體生成數(shù)量。韌性隨鈮含量增大而提高，到0.08%出現(xiàn)飽和。影響因素：晶粒細(xì)化。包括初始晶粒細(xì)化，粗軋中抑制晶粒粗化，奧氏體再結(jié)晶溫度升高造成未再結(jié)晶區(qū)的累計(jì)壓下量增大。加熱溫度1200和1100時(shí)，韌脆轉(zhuǎn)變溫度差30。RAL鈦對(duì)控制冷卻效果的影響鈦對(duì)控制冷卻效果的影響KF24Ti0.02%, Ti與N完全結(jié)合，在凝固和奧氏體高溫區(qū)形成TiN。此時(shí)強(qiáng)度變化甚少。RAL為什么要添加微合金元素為什么要添加微合金元

32、素中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座RAL溶度積溶度積T9.1各種氮化物在奧氏體和鐵素體中的溶解度均低于相應(yīng)金屬的碳化物。溶解度依 V，Nb，Al，Ti 的順序降低。故 Ti 在高溫區(qū)即已析出；V 在低溫區(qū)析出。除 AlN 之外，碳化物和氮化物均為立方晶體結(jié)構(gòu)，可以忽溶，故常以碳氮化物析出。除極低含碳量的高氮鋼外，很少形成VN，NbN; 含鈦鋼中，首先形成TiN，當(dāng)全部鈦以. TiN的形式與鈦結(jié)合之后，TiC才隨鈦含量的增加而發(fā)生沉淀。溶解度降低RAL奧氏體晶粒尺寸與加熱溫度的關(guān)系奧氏體晶粒尺寸與加熱溫度的關(guān)系T9.2RAL微合金元素抑制奧氏體晶粒長(zhǎng)大微合金元素抑

33、制奧氏體晶粒長(zhǎng)大K25RALHSLA鋼的再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)鋼的再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)T9.3SiMn鋼0.04Nb鋼預(yù)應(yīng)變0.50.08TI鋼0.10V鋼預(yù)應(yīng)變0.5變形溫度900T9.4RAL含鈮鋼的靜態(tài)再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)含鈮鋼的靜態(tài)再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)T9.5900, 0.002%C900, 0.10%Nb, 預(yù)變形0.5RAL含鈮鋼和含鈦鋼的力學(xué)性能含鈮鋼和含鈦鋼的力學(xué)性能T9.6基本化學(xué)成分：0.01%C0.25Si1.50MnTR:1100TF: 780 900 以下的總壓下率70鈮含量大于0/03時(shí)，強(qiáng)度飽和鈮含量或鈦含量大于0.06%時(shí)，沖擊韌性趨于飽和鈦與氮結(jié)合階段（鈦低于0.02%）RALT9.7含釩的鈮

34、鋼和鉬、鈦鋼的力學(xué)性能含釩的鈮鋼和鉬、鈦鋼的力學(xué)性能通過(guò)添加V，促進(jìn)沉淀強(qiáng)化，性能進(jìn)一步提高；沖擊韌性保持不變注意：厚規(guī)格的鋼板適于用V強(qiáng)化，因?yàn)樗膹?qiáng)化機(jī)制以低溫析出為主，與晶粒細(xì)化強(qiáng)化的機(jī)制不同，與控制冷卻的速度關(guān)系不大。RAL微合金元素抑制晶粒長(zhǎng)大微合金元素抑制晶粒長(zhǎng)大K214鋼種成分：C-Mn鋼：0.13C, 1.2MnNb鋼：0.16C, 1.4Mn, 0.03NbTi鋼：0.13C, 1.1 Mn, 0.02Ti碳錳鋼隨軋制溫度的提高，晶粒長(zhǎng)大明顯；Nb鋼1050以下，不發(fā)生再結(jié)晶。1150 發(fā)生明顯的長(zhǎng)大；Ti鋼晶粒無(wú)明顯的長(zhǎng)大RAL微合金元素抑制再結(jié)晶作用微合金元素抑制再結(jié)晶作

35、用K28微合金元素添加4大作用：抑制加熱時(shí)奧氏體晶粒長(zhǎng)大抑制再結(jié)晶相變行為析出硬化固溶在奧氏體中的鈮和鈦能很好的控制加工后的再結(jié)晶，再結(jié)晶溫度提高100以上。再結(jié)晶臨界壓下量/RALNb對(duì)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的抑制作用對(duì)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的抑制作用K2110.08C-1.5Mn-Nb鋼RAL考慮韌性要求的軋制計(jì)劃實(shí)例考慮韌性要求的軋制計(jì)劃實(shí)例K64管線鋼控制點(diǎn)：待溫點(diǎn)：待溫溫度，待溫厚度終軋點(diǎn)：終軋溫度RAL溫度、含碳量與軟化率的關(guān)系溫度、含碳量與軟化率的關(guān)系T4.5T4.6RAL應(yīng)變誘導(dǎo)碳氮化鈮析出過(guò)程應(yīng)變誘導(dǎo)碳氮化鈮析出過(guò)程T4.6RAL再結(jié)晶與沉淀過(guò)程的相互作用再結(jié)晶與沉淀過(guò)程的相互作用T4.7RAL析出

36、與再結(jié)晶的相互作用析出與再結(jié)晶的相互作用T4.7T4.8（a）普碳鋼與含鈮鋼再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的比較（b）溶質(zhì)Nb對(duì)含鈮鋼再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的影響（c）PPT曲線與RRT曲線的疊加注意：釩鋼不會(huì)發(fā)生此種效應(yīng)，因?yàn)殁C的碳氮化物在低溫階段析出，此時(shí)，再結(jié)晶已經(jīng)完成RAL為什么要進(jìn)行為什么要進(jìn)行DQ？中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座RALDQ與與AC及及TEMPERM10.06C-0.25Si-1.4Mn，Nb/V/Ti最多0.08加熱溫度：1100，900以下軋制壓下量75精軋溫度：800 板厚：19 mmRAL?；c淬火回火組織?；c淬火回火組織T4.13RAL直接淬火鋼的組

37、織特點(diǎn)直接淬火鋼的組織特點(diǎn)K2.25直接淬火或淬火回火鋼的組織特點(diǎn)：M或B的位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)，析出物。更加微小的尺度。主要組織要素：M: 舊奧氏體的晶界、馬氏體束（bundle）、馬氏體包(packet)、板條(lath)、板條內(nèi)的位錯(cuò)B:B-F析出物見(jiàn)于舊奧氏體的邊界，板條邊界，板條內(nèi)。RAL淬火鋼組織因素與力學(xué)性能關(guān)系圖淬火鋼組織因素與力學(xué)性能關(guān)系圖K2.26組織變化對(duì)強(qiáng)度與韌性的影響 回火引起組織與性能的變化RAL軋制條件對(duì)直接淬火鋼性能的影響軋制條件對(duì)直接淬火鋼性能的影響K2.27RH軋制溫度高M(jìn)H軋制溫度中LH軋制溫度低（奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制）a由于合金元素完全固溶引起的淬透性的提高b由于

38、奧氏體粗化引起淬透性提高causforming（強(qiáng)化與組織細(xì)化）d促進(jìn)鐵素體相變，淬透性降低，組織細(xì)化軋制條件、材料軋制條件、材料本身的淬透性對(duì)本身的淬透性對(duì)淬火鋼的性能有淬火鋼的性能有重要影響！重要影響！RAL冷卻速度與貝氏體相變強(qiáng)化冷卻速度與貝氏體相變強(qiáng)化K2230.01C1.5Mn0.04Nb0.09VSv有效奧氏體晶界面積（代有效奧氏體晶界面積（代表變形量的大?。┍碜冃瘟康拇笮。┩ㄟ^(guò)加速冷卻，抑制鐵素體相通過(guò)加速冷卻，抑制鐵素體相變，促進(jìn)貝氏體相變，實(shí)現(xiàn)相變，促進(jìn)貝氏體相變，實(shí)現(xiàn)相變強(qiáng)化。變強(qiáng)化。RAL合金元素對(duì)力學(xué)性能影響合金元素對(duì)力學(xué)性能影響M30.06C-0.25Si-1.4Mn

39、Nb/V/Ti最多0.08加熱溫度：1100900以下軋制壓下量75精軋溫度：800 板厚：19 mmRALDQ材材B體積分?jǐn)?shù)與加熱時(shí)固溶合金元素量的關(guān)系（左）體積分?jǐn)?shù)與加熱時(shí)固溶合金元素量的關(guān)系（左）DQ材材TS與與Vs的關(guān)系（右）的關(guān)系（右）M6M7RAL合金元素通過(guò)冷卻對(duì)力學(xué)性能的影響合金元素通過(guò)冷卻對(duì)力學(xué)性能的影響K710基本成分：0.06C, 1.4Mn20mm厚鈮、鈦對(duì)提高強(qiáng)度有效，V效果不大。淬火組織為貝氏體微細(xì)鐵素體的混合組織。通過(guò)降低Ae3增加貝氏體的體積分?jǐn)?shù)，提高強(qiáng)度。RAL不同溫度直接淬火與調(diào)質(zhì)的比較不同溫度直接淬火與調(diào)質(zhì)的比較K7.90.11C-1.2Mn-0.6Cr-

40、0.5Mo鋼回火：575，1hA: RQB: DQ(加熱溫度下50壓下)C;DQ(820 下50壓下)DQ的重要性在于此的重要性在于此RAL控軋壓下量對(duì)淬火鋼性能的影響控軋壓下量對(duì)淬火鋼性能的影響K7.11基本成分：0.06C, 1.4Mn20mm厚通過(guò)控制軋制，強(qiáng)度略有降低，但是韌性大幅度改善。通過(guò)控軋，鐵素體的體積分?jǐn)?shù)僅僅少量增長(zhǎng)，通過(guò)鐵素體的對(duì)奧氏體的階段效果，將貝氏體變成更小的單元，貝氏體鐵素體板條的長(zhǎng)度變短，故大大改善了韌性。注意：在30之前，上述效果并不明顯，在大于50以后，其效果急劇增大。RAL控軋壓下量對(duì)控軋壓下量對(duì)B-F長(zhǎng)度的影響長(zhǎng)度的影響K7.12RAL加熱與精軋溫度對(duì)直接

41、淬火鋼力學(xué)性能影響加熱與精軋溫度對(duì)直接淬火鋼力學(xué)性能影響K7.130.13C, 1.4Mn, 0.025Nb比再加熱淬透性提高。隨軋制溫度的降低，強(qiáng)度降低，但是韌性大幅度提高。原因：奧氏體晶粒細(xì)化；未再結(jié)晶區(qū)變形引起淬透性降低。若進(jìn)一步增加未再結(jié)晶區(qū)的變形量，可以看到TMT的效果。Nb可以提高淬透性（有利于貝氏體相變），回火時(shí)析出，可以利用。RAL淬火回火后淬火回火后Nb含量含量TS的關(guān)系的關(guān)系K7.140.01%Nb以下，隨Nb的增加，強(qiáng)度提高。原因：淬透性提高，沉淀析出。大于0.01%Nb后，降低。原因：奧氏體再結(jié)晶溫度提高，未再結(jié)晶區(qū)變形淬透性降低。大于0.02%Nb之后，強(qiáng)度提高。原因

42、：未再結(jié)晶狀態(tài)下加工量增加，TMT的效果顯現(xiàn)。280MPaRAL控制軋制控制冷卻實(shí)例控制軋制控制冷卻實(shí)例中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座RAL控制軋制的軋制制度控制軋制的軋制制度KF1材料為鋁鎮(zhèn)靜鋼，0.14C-0.30Si-1.30Mn, 其中單獨(dú)或復(fù)合添加Nb, V, Cu, Cr, Ni。150mm厚度的板坯預(yù)先軋制到60mm，冷卻后沿相同方向繼續(xù)軋制到12mm。加熱溫度：1250，1150按每道次20的壓下量進(jìn)行7個(gè)道次的精軋。CRIII與HR相同的加熱溫度，但是進(jìn)行低溫軋制，900的以下總壓下量達(dá)到60。CRIV的加熱溫度為1150.RALNb對(duì)對(duì)YS

43、和脆性轉(zhuǎn)變溫度的影響和脆性轉(zhuǎn)變溫度的影響KF20.14C-0.30Si-1.30Mn在0.01Nb以下，隨著Nb含量的增加，脆性轉(zhuǎn)變溫度急劇降低。到0.03%Nb之前，隨隨著Nb含量的增加，強(qiáng)度提高。CRIII和CRIV效果最為顯著。RAL控制軋制的效果控制軋制的效果KF30.14C-0.30Si-1.30Mn添加Nb和V，均使材料的YS和TS升高。但是添加V，對(duì)韌性的改進(jìn)不大。V對(duì)對(duì)YS和脆性轉(zhuǎn)變溫度的影響和脆性轉(zhuǎn)變溫度的影響RALYS和和vTs與晶粒尺寸的關(guān)系與晶粒尺寸的關(guān)系KF4RAL細(xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化對(duì)細(xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化對(duì)YS的影響的影響細(xì)晶強(qiáng)細(xì)晶強(qiáng)化化析出強(qiáng)析出強(qiáng)化化細(xì)晶強(qiáng)細(xì)晶強(qiáng)化化

44、析出強(qiáng)析出強(qiáng)化化HR048342CRII1535535CRIII351520300.01Nb0.033VRALC含量對(duì)含量對(duì)CRIII材料力學(xué)性能的影響材料力學(xué)性能的影響KF50.50%Si-1.4%Mn-0.045Nb, 改變C含量。采用CRIII規(guī)程進(jìn)行控制軋制。C從0.13%降低到0.05%YS幾乎不發(fā)生變化，因?yàn)榫Я３叽缱兓跷ⅲ鶠?mm左右TS有一定的降低沖擊功增加1.5倍珠光體的量由2427降低到78，故沖擊功增加。RAL900以下總壓下量與脆性轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系以下總壓下量與脆性轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系KF6厚度厚度14mmRALKF7900以下總壓下量與脆性轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系以下總壓下量與脆性

45、轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系0.14C-0.24%Si-1.23%Mn厚度10mmRALS含量對(duì)沖擊功的影響含量對(duì)沖擊功的影響KF8厚度14mm2mmV形缺口實(shí)物尺寸試樣S含量控制到0.01以下時(shí)，沖擊性能明顯提高改善L、C方向的壓下比，可以顯著改善C方向的沖擊性能RALS含量對(duì)沖擊性能的影響含量對(duì)沖擊性能的影響KF11TS:550-650MPa2mm，V形缺口，實(shí)物尺寸試樣RAL縱橫方向壓下比對(duì)沖擊性能影響縱橫方向壓下比對(duì)沖擊性能影響KF9厚度915mmTS:550-650MPaRALKF10縱橫方向壓下比對(duì)沖擊性能影響縱橫方向壓下比對(duì)沖擊性能影響厚度：12mm成分： 0.17C-0.13%Si-1.12

46、%Mn- 0.2Cu-0.2%Cr-0.019%Nb改變橫軋比實(shí)際上是將MnS夾雜物向各個(gè)不同的延伸方向分配，從而將S所決定的各方向的延展性向L，C方向分配。RAL變形對(duì)變形對(duì)CCT曲線的影響曲線的影響KF26RAL3.1 中厚板中厚板 控軋控冷的特點(diǎn)控軋控冷的特點(diǎn) 3.2 控制冷卻的關(guān)鍵技術(shù)控制冷卻的關(guān)鍵技術(shù) 橫向溫度均勻性控制橫向溫度均勻性控制 縱向溫度均勻性控制縱向溫度均勻性控制 上下表面溫度均勻性控制上下表面溫度均勻性控制3.3 控制冷卻裝置及其布置控制冷卻裝置及其布置3 中厚板中厚板 TMCP的特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)的特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)RAL3.1 中厚板中厚板 控軋控冷的特點(diǎn)控軋控冷的特點(diǎn) 厚

47、度大，表面與中心溫差大，對(duì)模型精度的要求高厚度大，表面與中心溫差大，對(duì)模型精度的要求高 厚度大，內(nèi)部熱量傳到表面需要時(shí)間，提高冷卻速度困難厚度大，內(nèi)部熱量傳到表面需要時(shí)間，提高冷卻速度困難 寬度大，橫向均勻性要求高寬度大，橫向均勻性要求高 上下表面冷卻條件不對(duì)稱，導(dǎo)致上下面性能不對(duì)稱，瓢曲上下表面冷卻條件不對(duì)稱，導(dǎo)致上下面性能不對(duì)稱，瓢曲 軋件短，頭尾占長(zhǎng)度的比例大，對(duì)頭尾的控制要求高軋件短，頭尾占長(zhǎng)度的比例大，對(duì)頭尾的控制要求高 無(wú)張力，容易瓢曲無(wú)張力，容易瓢曲RAL核心問(wèn)題：核心問(wèn)題： 1 鋼板冷卻均勻性控制鋼板冷卻均勻性控制 * 縱向溫度均勻性縱向溫度均勻性 （頭尾、梯形冷卻、（頭尾、梯

48、形冷卻、U型冷卻）型冷卻） * 橫向溫度均勻性橫向溫度均勻性（遮蔽、凸度控制）（遮蔽、凸度控制） * 上下表面溫度均勻性上下表面溫度均勻性（水量配比、可調(diào)）（水量配比、可調(diào)） 2 提高冷卻效率提高冷卻效率 * 冷卻裝置的參數(shù)設(shè)計(jì)冷卻裝置的參數(shù)設(shè)計(jì) （閥門響應(yīng)性、壓力、流速、水量）（閥門響應(yīng)性、壓力、流速、水量） 3.2 中厚板中厚板 控軋控冷的關(guān)鍵技術(shù)控軋控冷的關(guān)鍵技術(shù)RAL3.2 長(zhǎng)度方向的冷卻的均勻性長(zhǎng)度方向的冷卻的均勻性時(shí)間開(kāi) 關(guān)頭尾冷卻部分尾遮蔽頭遮蔽噴射冷卻點(diǎn)RAL3.2 頭尾部水量控制頭尾部水量控制供水管路三通閥溢流閥回水管路分流管路噴嘴鋼板RAL控冷裝置的閥門控制控冷裝置的閥門控

49、制雙薄膜快速開(kāi)閉氣動(dòng)閥電動(dòng)調(diào)節(jié)閥手動(dòng)調(diào)節(jié)閥流量調(diào)節(jié)范圍： 25 100（水幕） 15% 100（高密直集管）RAL3.2 加速運(yùn)動(dòng)和溫度梯度的消除加速運(yùn)動(dòng)和溫度梯度的消除VtTtVtTt頭580尾520恒速加速RAL3.2 橫向均勻性橫向均勻性邊部遮蔽及凸型水量邊部遮蔽及凸型水量凸型水量分布凸型水量分布邊部遮蔽邊部遮蔽(3000以上的寬板效果明顯以上的寬板效果明顯)RAL形成水量凸度由前饋和自適應(yīng)控制遮蔽寬度3.2 橫向均勻性橫向均勻性邊部遮蔽及凸型水量邊部遮蔽及凸型水量RAL3.3 CLC系統(tǒng)上下面流量控制系統(tǒng)上下面流量控制RAL3.3 上下面流量控制上下面流量控制下冷卻系統(tǒng)流量上冷卻系統(tǒng)流

50、量流量比1:2.5流量比1:1.5最大流量最小流量RAL3.3 冷卻強(qiáng)度和表面與芯部的冷卻不均勻性冷卻強(qiáng)度和表面與芯部的冷卻不均勻性芯部臨界冷卻溫度表面臨界冷卻溫度冷卻強(qiáng)度過(guò)高RAL3.3 冷卻強(qiáng)度和表面與芯部的冷卻不均勻性冷卻強(qiáng)度和表面與芯部的冷卻不均勻性芯部臨界冷卻溫度表面臨界冷卻溫度冷卻強(qiáng)度適宜芯部臨界冷卻溫度表面臨界冷卻溫度冷卻強(qiáng)度過(guò)低RAL方式方式噴射噴射冷卻能力差管式層流管式層流冷卻能力較強(qiáng)水幕層流水幕層流冷卻能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單氣霧式冷卻氣霧式冷卻冷卻范圍寬，結(jié)構(gòu)復(fù)雜噴射噴射氣霧氣霧水幕層流水幕層流管式層流管式層流3.4 控制冷卻裝置控制冷卻裝置冷卻方式冷卻方式RAL1.鋼板鋼板2.

51、上噴上噴3.下噴下噴 4.手動(dòng)蝶閥手動(dòng)蝶閥 5. 流量調(diào)節(jié)閥流量調(diào)節(jié)閥6.氣動(dòng)薄膜閥氣動(dòng)薄膜閥7.冷卻過(guò)濾器冷卻過(guò)濾器8.蓄水池蓄水池9.新水新水10.供水泵供水泵 11.高位水箱高位水箱12.回水管回水管1324679810121154543.4 控制冷卻裝置控制冷卻裝置單水箱供水系統(tǒng)單水箱供水系統(tǒng)RAL1324679810121154543.4 控制冷卻裝置控制冷卻裝置雙水箱供水系統(tǒng)雙水箱供水系統(tǒng)RAL系統(tǒng)布置簡(jiǎn)圖系統(tǒng)布置簡(jiǎn)圖高位水箱輸水管RALU形管噴頭的結(jié)構(gòu)形管噴頭的結(jié)構(gòu)3.4 控制冷卻裝置管式層流控制冷卻裝置管式層流 直管式層流噴頭的結(jié)構(gòu)直管式層流噴頭的結(jié)構(gòu)直管式層流冷卻裝置的優(yōu)點(diǎn)：

52、直管式層流冷卻裝置的優(yōu)點(diǎn)：1 容易制作；容易制作；2 不易堵塞；容易通堵不易堵塞；容易通堵RAL定位孔板定位孔板水水 枕枕層流管層流管層流管層流管進(jìn)水管進(jìn)水管阻尼孔阻尼孔溢流孔溢流孔正視圖正視圖橫截面視圖橫截面視圖高密度直集管原理圖高密度直集管原理圖RAL控制冷卻的數(shù)學(xué)模型控制冷卻的數(shù)學(xué)模型中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)講座RAL4.1 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 基本方程基本方程 邊界條件邊界條件 熱傳導(dǎo)系數(shù)熱傳導(dǎo)系數(shù)4.2 自動(dòng)控制自動(dòng)控制 控制策略控制策略 控制方式控制方式 控制系統(tǒng)構(gòu)成控制系統(tǒng)構(gòu)成4 數(shù)學(xué)模型與自動(dòng)控制數(shù)學(xué)模型與自動(dòng)控制 RAL T-溫度溫度 t-時(shí)

53、間時(shí)間 q-內(nèi)熱源強(qiáng)度內(nèi)熱源強(qiáng)度 x，y，z-坐坐標(biāo)標(biāo)-導(dǎo)溫系數(shù)導(dǎo)溫系數(shù) c/ k -密度密度 c-比熱比熱 k-導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)tT1qzTyTxT2222224.1 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 熱傳導(dǎo)方程熱傳導(dǎo)方程軋件內(nèi)部熱傳導(dǎo)軋件內(nèi)部熱傳導(dǎo)過(guò)程的控制方程過(guò)程的控制方程RAL 這里這里：Tt，Tt-t分別為分別為t，t-t時(shí)刻的溫度場(chǎng)時(shí)刻的溫度場(chǎng) KT溫度剛度矩陣溫度剛度矩陣 K3變溫矩陣變溫矩陣 p與內(nèi)熱源有關(guān)的常數(shù)項(xiàng)與內(nèi)熱源有關(guān)的常數(shù)項(xiàng)利用上式，可以由利用上式，可以由t-t時(shí)刻的溫度場(chǎng)求出時(shí)刻的溫度場(chǎng)求出t時(shí)刻的溫度場(chǎng)時(shí)刻的溫度場(chǎng)4.14.1數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型-有限元求解公式有限元求解公式 )13

54、3pTKTKtKtttTRAL1 對(duì)稱面對(duì)稱面假設(shè)幾何對(duì)稱面的兩側(cè)溫度分布也對(duì)稱，即在對(duì)稱面上沒(méi)有熱量交換，假設(shè)幾何對(duì)稱面的兩側(cè)溫度分布也對(duì)稱，即在對(duì)稱面上沒(méi)有熱量交換，故為絕熱邊界條件故為絕熱邊界條件 Q=04.14.1數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型溫度場(chǎng)邊界條件BAABRAL2 自由表面自由表面通過(guò)輻射與對(duì)流與外界進(jìn)行熱交換，放熱系數(shù)分別為通過(guò)輻射與對(duì)流與外界進(jìn)行熱交換，放熱系數(shù)分別為 hr， hc 輻射：輻射：hrA( T4- )4.14.1數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型溫度場(chǎng)邊界條件4T對(duì)流：對(duì)流：Qc= hc A ( T - T w ) hc與冷卻介質(zhì)、表面、溫度等有關(guān)與冷卻介質(zhì)、表面、溫度等有關(guān)AABRAL4

55、.14.1數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型溫度場(chǎng)求解實(shí)例溫度場(chǎng)求解實(shí)例yT zyxABCDB1超薄單元板坯側(cè)表面板厚中心板寬中心軋輥表面接觸表面RAL4.14.1數(shù)學(xué)模型熱交換系數(shù)數(shù)學(xué)模型熱交換系數(shù)熱交換系數(shù)表征鋼材和周圍介質(zhì)的熱交換的強(qiáng)弱，依賴于表面溫度熱交換系數(shù)表征鋼材和周圍介質(zhì)的熱交換的強(qiáng)弱，依賴于表面溫度和水量，是確定冷卻規(guī)程的最重要的參數(shù)之一。熱交換系數(shù)強(qiáng)烈的和水量，是確定冷卻規(guī)程的最重要的參數(shù)之一。熱交換系數(shù)強(qiáng)烈的依賴于帶鋼表面的溫度和水量密度，同時(shí)與水溫、控冷裝置的結(jié)構(gòu)依賴于帶鋼表面的溫度和水量密度，同時(shí)與水溫、控冷裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)有密切的關(guān)系。參數(shù)有密切的關(guān)系。對(duì)于水幕層流冷卻，在同樣的水流密度

56、的情況下，其冷卻能力是管對(duì)于水幕層流冷卻，在同樣的水流密度的情況下，其冷卻能力是管式層流的式層流的1.32倍。倍。對(duì)于管式層流冷卻，熱交換系數(shù)可以表示為：對(duì)于管式層流冷卻，熱交換系數(shù)可以表示為：645. 0clwsu355. 05wppDTlog15. 150. 2TTw1072. 9hwRAL熱交換系數(shù)和鋼板表面溫度、水流速熱交換系數(shù)和鋼板表面溫度、水流速 率和水溫的關(guān)系率和水溫的關(guān)系4.14.1數(shù)學(xué)模型熱交換系數(shù)數(shù)學(xué)模型熱交換系數(shù)RAL空冷溫降模型側(cè)噴（SIDESPRAY）溫降模型層流水冷（BANK LAMINOR）溫降模型4.1 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型應(yīng)用模型應(yīng)用模型RALairairbHFa

57、BPCBAX2KKFDTRTIMEHFAXCTair3311000/31B軋件熱幅射系數(shù)； aair空冷回歸系數(shù)；bair空冷回歸系數(shù)；HF板厚，mm；STEFAN BOLTZMAN常數(shù)； Cp平均比熱 ，kJ/kgC； 比重，kg/m3；CTair空冷溫降量，C； TIME空冷時(shí)間；FDTR精軋出口溫度，C；K絕對(duì)溫度換算值。式中：空冷溫降模型空冷溫降模型RAL側(cè)噴溫降模型側(cè)噴溫降模型HFCVQKXLTpSDSS36001000式中： TS側(cè)噴溫降量，C； LSD側(cè)噴噴射幅，m； KX側(cè)噴個(gè)數(shù)； QS側(cè)噴熱流密度，kJ/m2h。RAL層流水冷溫降模型層流水冷溫降模型HFCVQXLTpbnk3

58、6001000 式中： Lbnk層流冷卻區(qū)長(zhǎng)度，m； QX上下噴嘴總熱流密度（QX=Q+Q），kJ/m2h；RAL3020)7371. 51 (fVENNaCTWffQ式中： Q層冷上半部分噴嘴的熱流密度，kJ/m2h； f0熱流密度系數(shù)，kJ/m2h ； f2上部噴嘴熱流密度修正系數(shù)； CTW水溫修正系數(shù)； a前面噴嘴噴水狀況修正值； N上面部分的計(jì)算對(duì)象的組數(shù)（集管）； N0上面部分的實(shí)際的組數(shù)（集管）； f3壓力修正系數(shù)（1：通常壓力 ，0.5：1/2壓力）。上部噴嘴熱流密度模型上部噴嘴熱流密度模型RAL020NNaCTWffQ式中： f2下部噴嘴的熱流密度修正系數(shù)； a下面部分的前面噴

59、嘴噴水狀況修正值； N下面部分的計(jì)算對(duì)象的組數(shù)（集管）； N0下面部分的實(shí)際組數(shù)（集管）；下部噴嘴熱流密度模型下部噴嘴熱流密度模型RAL)(08765VLLCCTFDTRCVCTCWCTCFDTRCWFCHFCCff4321010式中： f1基本熱流密度系數(shù).(學(xué)習(xí)系數(shù))； C0C8基本熱流密度修正系數(shù)； WF帶鋼寬度，mm； CT卷取溫度，C； V帶鋼速度，m/s； LL0 FDTCT之間的距離，m；熱流密度系數(shù)模型熱流密度系數(shù)模型RAL比熱數(shù)學(xué)模型比熱數(shù)學(xué)模型CTFDTRRGCTRGFDTCp式中： Cp平均比熱，kJ/kgC； RGFDTFDT的含熱量，kJ/kgC； RGCTCT的含熱

60、量，kJ/kgC； 1) 1(1212 RGRTFDTRRTRTRGRGRGFDT RAL控制冷卻過(guò)程自動(dòng)化控制冷卻過(guò)程自動(dòng)化過(guò)程跟蹤過(guò)程跟蹤v 啟動(dòng)冷卻過(guò)程預(yù)計(jì)算、再計(jì)算、后計(jì)算啟動(dòng)冷卻過(guò)程預(yù)計(jì)算、再計(jì)算、后計(jì)算v 啟動(dòng)側(cè)噴裝置啟動(dòng)側(cè)噴裝置v 啟動(dòng)端部吹掃裝置啟動(dòng)端部吹掃裝置v 啟動(dòng)輥道啟動(dòng)輥道v 啟動(dòng)相應(yīng)噴水集管啟動(dòng)相應(yīng)噴水集管冷卻過(guò)程設(shè)定：冷卻過(guò)程設(shè)定：v 噴嘴流量設(shè)定噴嘴流量設(shè)定v ON噴嘴數(shù)量設(shè)定噴嘴數(shù)量設(shè)定v 輥道速度設(shè)定輥道速度設(shè)定v 控冷寬度設(shè)定控冷寬度設(shè)定RAL自適應(yīng)v輥道速度自適應(yīng)v閥門流量自適應(yīng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：vPDI數(shù)據(jù)存儲(chǔ)v模型參數(shù)存儲(chǔ)v自適應(yīng)參數(shù)存儲(chǔ)v層別數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制冷卻