钢带和钢板热轧机上的热机械处理



商悦传媒   2019-04-27 03:19

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  与普通热轧相比,在热机械处理中,具有良好强度、延性和韧性的钢板或钢带通常是在轧制状态下,通过诱发额外强化(由沉淀、位错以及贝氏体、马氏体或残余奥氏体代替珠光体造成)的细晶粒组织的成形而制成的。化学成分与所用处理方法决定强化机理。下面将讨论在热轧钢板和钢带上进行的普通热机械处理。

  为了生产比钢板轧机产品更薄的产品,并用高Ar。温度的钢制成冷轧用卷,设计的带钢热轧机具有较高的处理速度以限制温度损失并避免临界区轧制。再者,钢带较钢板狭窄,这就意味着钢带热轧比钢板热轧的每道次压下量更大,在精轧机组内的道次间隔时间更短,且轧制速度更快。

  在实际生产过程中,总是需要在两方面一以冶金观点看是否理想,以成本观点看是否可能一之间进行综合考虑。TMP钢种的生产成本应降至最低程度以便有能力与种类和供货商竞争。精确控制尺寸、形状、外形、平直度、表面质量、高屈服点和均匀的力学性能是普通热轧或正火产品的冶金要求,而TMP还另有要求。此外,对于许多的钢种和尺寸,客户需要量虽小,但还要求运输时间短而精确。为了满足种种要求,炼钢者选择了最适合自身生产设备、产品范围和经营策略的TMP生产方法。

  与热轧产品相比,TMP的冶金要求需要在炼钢车间直至冷矫机之间增加更为复杂的工艺控制。现代的炼钢和连铸技术能生产杂质含量低、化学成分范围有限的洁净钢。钢包炉和真空罐脱气适于TMP钢板和钢带产品,能降低S、H、N、P和O含量。如有要求,S含量可降至10ppm以下,同时,Ca处理改善洁净度和板坯表面质量并防止伸长硫化夹杂物的形成,从而改善耐冷成形与氢致裂纹(HIC)性。从钢水中去除氢省却了高强度TMP钢板所需的长板坯脱氢处理。钢带薄且带卷缓冷意味着即使在700MPa的屈服强度时,氢也不致成为钢带产品中的一大问题。而且实际上,钢带轧制与钢板轧制不同,前者是单向的,所以钢带轧机更适于耐HIC钢种。使用动态软压下后,更容易防止板坯的中心偏析,TMP钢种低的C含量亦降低微观偏析,并提高韧性。

  经热机械处理的产品的某些特殊性能具有经济效益,所以该类产品可以为客户提供节约成本的有效方法。除了TMP产品的强度与韧性高于普通钢种之外,其焊接性和冷成形性、抗应变时效和HIC性以及表面质量也极出色。由于润滑成本的降低或者因为能制成更轻、更安全或更耐用的更具价值的产品,因此为客户带来了经济效益。TMP钢板和钢带品种的碳当量。在规定强度范围时,低的TMP钢种的碳含量和碳当量降低焊接成本,

  热机械轧制钢板的典型用途包括海洋结构、桥梁和建筑;现在还开始用于造船。由于在焊接制作成本低的同时具有高的结构完整性,因此海洋工业处于TMP结构钢用途的最前沿。目前普遍使用屈服强度为355和420MPa的海洋结构用钢,对460和500MPa钢种的兴趣也在不断提高。在桥梁和建筑方面,使用S420M/ML和S460M/ML(EN10113—3)钢。在造船领域,TMP钢种的应用仍然相当有限,对于造船人员而言,他们最感兴趣的是不断寻找能减轻重量和降低生产成本的方法。

  合适的钢成分与TMP相结合能生产出强度级范围广,冷成形性、焊接性和韧性具佳,尺寸与形状公差小的热轧带钢。这种钢可用于制造移动提升设备的轻型部位与结构以及气体输送管道。

  适于冷成形的高强度热轧钢的屈服强度范围为315~700MPa,厚度为2~15mm。各方向上优良的冷成形性能可通过控制钢的C和S含量获得。所有钢种的C一般为0.069,6,而对S的限制则随强度级提高而更为严格。结合硫化物形状控制的Ca处理,便能确保在整个强度范围内保持极好的冷弯性。根据钢带的厚度调节成分和工艺参数使这类钢达到一定的强度。较高浓度的微合金化元素和Mn可提高强度。强度级别较低时,添加微量合金元素Nb就足够了,对于中等级别的强度,要进行Nb+V微合金化,而Nb+Ti被发现对最高的强度最为有利,因为从TiC沉淀物中能达到高的强化程度。除成分外,整个轧制过程都受到控制,尤其是再加热温度、再加热均匀性、粗轧道次程序、FRT、冷却形态及卷取温度。输出辊道上的冷却率因钢带厚度增加而下降,从而造成较高的相变温度和较低的强度。因此,可以通过较高的微合金化添加剂或较低的卷取温度补偿钢带厚度增加带来的影响。这类钢被固溶体、晶界、亚晶界、位错和沉淀物中的方向提高强度。钢的细晶粒度确保良好的冲击韧性。就最高强度的钢种而言,最重要的是控制以合金化精度及钢的洁净度开始的工艺参数。

  前十年,激光切割因其利用系数高、切割质量高以及尺寸精度高而不断得到应用。虽然许多种钢均可用激光切割,但TMP钢种更适宜激光切割,因为激光切割的质量对钢的表面质量非常敏感。尤其是为了防止激光束散射,表面氧化铁皮应薄、均匀且附着紧密,而用TMP,即通过较低的轧制温度和加速冷却,最容易达到这一点。这种氧化铁皮性能亦有助于确保水冷均匀和降低力学性能损失,反之,这又能保证成功冷矫直和低的内应力。无内应力材料是高效激光切割的前提,因为在整个过程中,激光束必须以工件为准,保持精确聚焦。最高切割速度时的最佳结果是有利于保持极低的钢中Si含量。

  在对低成本、长距离气体输送管道的需求将继续成为开发更强、更具韧性TMP钢的动力的同时,对更轻、更安全运输工具的需求已成为发展新的TMP概念的主要灵感源泉。将来,增长的需求可能会预先考虑强度和韧性得到改善的钢,如TRIP钢,作为热轧和冷轧钢带。普通TMP产品因其性能扩大而将不断应用于运输、提升装置以及建筑。在欧洲,可能在压力设备工业中开辟TMP产品新的应用领域。在TMP钢带和钢板的生产中,炼钢者将继续寻找提高钢的性能均匀性的途径,在某些情况下,这将会导致显微组织和静态基础的数学模型的使用以再线控制力学性能。

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