钢材的控制轧制和控制冷却()

第一篇控制轧制及

控制冷却理论7钢材控制冷却理论基础§7钢材控制冷却理论基础热轧钢材轧后控制冷却的目的是为了改善钢材的组织状态，提高钢材性能，缩短热轧钢材的冷却时间，提高轧机的生产能力。轧后控制冷却还可以防止钢材在冷却过程中由于冷却不均产生不均匀变形，而使钢材扭曲或弯曲。控制冷却的介质可以是气体、液体以及它们的混合物，其中水最为常用。§7.1钢材水冷过程中的物理现象一、水冷时的沸腾换热现象1、基本概念大容器沸腾：高温物体浸在具有自由表面的液体中所发生的沸腾，此时产生的气泡能自由浮升，穿过液体自由表面进入空间。饱和沸腾：液体温度达到饱和温度ts，冷却物表面温度tw高于饱和温度所发生的沸腾。§7.1钢材水冷过程中的物理现象饱和沸腾的换热规律单相自然对流：核态沸腾（或称泡状沸腾）：温压小、换热强过渡沸腾：热流密度随△t的增大而减小稳定膜态沸腾：热流密度随△t的增大而增大§7.1钢材水冷过程中的物理现象2、水冷方法：高温钢材的水冷却有三种主要方法，即喷水冷却，连续水流冷却和浸入水冷1）浸入冷却：钢浸入静止水中。§7.1钢材水冷过程中的物理现象2）喷水冷却：包括小水滴的雾状冷却核大水滴的喷水冷却。100℃以下，强制对流；100－300℃，泡状沸腾；300－800℃，过渡沸腾；800℃以上，膜状沸腾。§7.1钢材水冷过程中的物理现象3）连续水冷却§7.1钢材水冷过程中的物理现象二、相变热释放现象

钢在高温A区进行轧制，随后在冷却过程中由FCC结构的A组织向BCC结构的F转变，体积发生膨胀，同时释放相变热。这种相变热释放的温度范围和释放的热量主要受钢的化学成分和冷却速度影响。§7.2对流换热系数及其确定方法一、基本概念对流换热系数：表示钢材冷却时冷却介质冷却能力的指标。对流换热：钢材冷却时，流动的冷却介质通过与热钢材表面的接触，利用两者之间温度的不同，产生热量传递的过程，既具有流体分子间的微观导热作用，又具有流体宏观位移的热对流作用，所以它受到导热规律和流体流动规律的支配。§7.2对流换热系数及其确定方法二、热量计算Q＝αA△tQ－热流量(W)；α－对流换热系数(W/m2·℃)；A－换热表面积(m2)；△t－流体与钢材表面之间的温度差。对流换热系数的测定一般由水冷时钢材冷却曲线求出，即所谓非稳定实验方法，或者通过加热使钢材保持一定温度，即稳定冷却实验方法。§7.3控制冷却各阶段的冷却目的和冷却方式的选择一、控制冷却的目的

控制冷却的目的在于能够在不降低材料韧性的前提下进一步提高材料的强度。低碳钢、低合金钢和微合金钢：改善材的强韧性；高碳钢和高碳合金钢：防止变形后的A晶粒长大，降低以至阻止网状碳化物的析出量和降低级别，减小P团尺寸，改善P形貌和片层间距，从而改善钢材的性能。§7.3控制冷却各阶段的冷却目的和冷却方式的选择二、轧后的冷却阶段1、一次冷却：从终轧温度开始到变形A向F开始转变温度Ar3或二次碳化物开始析出温度Arcm。

目的：是控制变形A的阻止状态，阻止A晶粒的长大，阻止碳化物析出，固定因变形而引起的位错，降低相变温度、为相变做组织上的准备。一次冷却的开始温度越接近终轧温度，细化变形A和增大有效晶界面积的效果越明显。§7.3控制冷却各阶段的冷却目的和冷却方式的选择2、二次冷却：从相变开始温度到相变结束温度范围内的控制冷却。

目的：控制钢材相变时的冷却速度和停止控冷的温度，即控制相变过程，以保证钢材快冷后得到所要求的金相组织和力学性能。§7.3控制冷却各阶段的冷却目的和冷却方式的选择3、三次冷却：从相变后至室温范围内的冷却。对于碳钢，相变结束后的冷却速度对组织没有什么影响。对于含Nb钢、高碳钢和高碳合金钢，空冷时会有碳氮化物的析出，引起弥散强化；快速冷却则可阻止化合物的析出，达到固溶强化目的。§7.3控制冷却各阶段的冷却目的和冷却方式的选择三、高温钢材的具体冷却方法1、喷水冷却（喷流冷却）

水流连续，适用于中厚板轧后冷却和钢板淬火。由于水的喷溅厉害，水的利用率较差。2、喷射冷却水流发生破断，形成液滴群。3、雾化冷却为了提高冷却能力用空气加速水滴；为了控制冷却用空气使水滴微细化。§7.3控制冷却各阶段的冷却目的和冷却方式的选择4、层流冷却水喷射出口的速度较低，形成平滑的喷水喷流。5、浸水冷却将钢材直接浸入水中进行快速冷却的方法。6、管内流水冷却§7.3控制冷却各阶段的冷却目的和冷却方式的选择§7.4轧后快速冷却的强韧化机制快速冷却强化机理与控制冷却的机理有本质不同。轧后快速冷却实质上是控制轧制后细化了变形A组织经过快速冷却，相变组织相应变化，钢中析出物的大小、数量、析出部位发生变化，从而使钢材的强韧性得以提高。一、轧后快速冷却对钢材强度的影响

控制冷却钢材的强化主要是由于F晶粒细化、P片层间距减小、B量的增多和C、N化合物的析出而引起的。而组织的变化又与材料的成分、冷却工艺相关。§7.4轧后快速冷却的强韧化机制1、轧后冷却速度的影响§7.4轧后快速冷却的强韧化机制2、Nb、Ti含量的影响§7.4轧后快速冷却的强韧化机制二、轧后快速冷却对钢材韧性的影响1、轧后冷却速度的影响§7.4轧后快速冷却的强韧化机制2、Nb、Ti含量的影响§7.5热轧钢材水冷后温度场的计算一、基本概念温度场：各时刻物体中各点温度分布的总称，一般的讲是坐标和时间的函数。

x，y，z－空间坐标，－时间坐标。非稳态温度场：物体温度随时间改变的温度场；稳态温度场：物体温度不随时间改变的温度场，t=f(x,y,z)。§7.5热轧钢材水冷后温度场的计算二、计算温度场的目的用作轧制时轧件温度变化的理论计算方法；确定轧件水冷后的返红温度；温度场的计算是温度应力计算的前提条件；轧件温度场的计算可给出轧件断面上各点的冷却曲线，确定组织和预测轧件性能。小论文参考题目控制轧制和控制冷却技术在钢板生产中的应用；控制轧制和控制冷却技术在型钢生产中的应用；控制轧制和控制冷却技术在钢管生产中的应用；控制轧制和控制冷却技术的新发展、控制轧制技术的新进展－低碳贝氏体钢、现代化宽厚板厂控制轧制和控制冷却技术、微合金化与控制轧制的进展、厚板的控制轧制和控制冷却、微合金控制轧制钢、控制冷却技术在实际生产中的应用小论文参考题目控制冷却在板带材开发生产中的应用、控制冷却技术在中厚板生产中的应用、中厚板控制冷却技术、提高中厚板控制冷却精度的策略、