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计算机控制在进口耐磨钢板热轧超快速冷却工艺中的应用

发布时间:2014/6/17 10:24:23信息来源:www.20sylhg.com点击:

控轧控冷进口耐磨钢板工艺之所以能够提高钢材的质量和性能,这是与TMCP技术独特的强韧化机理密不可分的。在控制轧制时,通过添加C、Mn、Si、Ni等合金元素产生固溶强化作用;通过添加Nb、V、Ti等微合金元素及采用控制轧制工艺可实现细晶强化、析出强化和位错强化;同时细晶强化又可以使脆性转变温度降低,大幅提高钢材的韧性。尽管控制轧制能有效地改善钢材的性能,但由于热变形因素的影响,使得钢的相变温度(Ar3)升高,致使铁素体在较高温度下析出,在空冷过程中铁素体晶粒长大,从而使控制轧制效果受到限制。因此,钢板在控制轧制后必须配合控制冷却工艺,降低相变温度,进一步细化铁素体及珠光体组织,同时使Nb、Ti、V微合金元素的碳氮化合物更加弥散析出,进一步提高析出强化效应。尤其是对未再结晶的奥氏体进行控制冷却时,强韧化效果非常明显。从上世纪80年代初日本首次将控轧控冷技术投入使用,到现在控轧控冷技术已经广泛用于我国轧钢实际生产,对人类经济和社会的发展都产生了重要影响。 传统的TMCP工艺采用“低温大压下”, 与我们长久以来形成的“趁热打铁”的传统观念背道而驰,不可避免地受到各种限制。其中**主要的缺陷是在“低温大压下”条件下,轧制过程的能耗过大,因而受到轧机设备能力的限制;同时传统“低温大压下”需要添加昂贵的合金元素,增加钢铁生产过程的成本。 社会的高速发展,使人类面临越来越严重的资源、能源短缺问题,承受着越来越大的环境压力。人类必须解决这些问题,才能与自然和谐发展,保持人类社会的长治久安和子孙后代的幸福安康。针对这样的问题,在制造业领域,提出了4R原则,即减量化、再循环、再利用、再制造。具体到TMCP技术本身,必须坚持减量化的原则,即采用节约型的成分设计和减量化的生产方法,获得高附加值、可循环的钢铁产品。这种TMCP技术就是以超快速冷却技术为核心的新一代TMCP技术,其中心思想是:在奥氏体区间,趁热打铁,在适于变形的温度区间完成连续大变形和应变积累,得到硬化的奥氏体;轧后立即进行超快冷,使轧件迅速通过奥氏体相区,保持轧件奥氏体硬化状态;在奥氏体向铁素体相变的动态相变点终止冷却;后续依照材料组织和性能的需要进行冷却路径的控制。新一代TMCP技术避免了“低温大压下”,贯彻实行“趁热打铁”的思想,因而可以减轻生产设备负荷,确保了轧制过程的稳定性,降低了轧制过程的能耗。由于可以少加或者不加微合金元素和合金元素,所以可以节省大量的资源和能源,实现减量化的轧制,降低钢材生产成本,这对于钢铁工业的可持续发展和协调发展具有重要的作用。 钢板轧后的超快速冷却是一个非常复杂的过程。钢板在进入水冷区前经历空冷过程,此过程钢板的热交换包括钢板的辐射换热,钢板和输出辊道的热传导,钢板和周围空气的对流换热,但辐射换热占据主导地位;钢板进入水冷区后主要是和冷却水的对流换热,在此过程中钢板上下表面的换热机制是不同的,在不同的钢板表面温度下,钢板和冷却水的对流换热机制也有很大差异。钢板出水冷区后的换热主要是钢板的辐射传热以及钢板和输送辊道之间的热传导。在钢板的冷却过程之中,钢板内部的相变生热是不能忽略的,相变所产生的热量由奥氏体的转变速率确定。钢板的热辐射由波尔茨曼规律处理,这种换热由钢板的表面温度,钢板表面黑度和环境温度确定。在钢板终轧后的控制冷却过程之中,水冷所带走的热量占整个热量损失的80%以上。钢板与冷却水的对流换热比较复杂,换热系数随水流状态、水温、钢板表面温度、钢板运行速度的不同呈现出复杂的变化趋势。在进行超快速冷却的过程中,需要对冷却过程的温度和冷却速度进行****的控制,如果执行出现偏差不仅钢板的板形,而且对钢板的组织性能也有直接影响。因此,必须采用****数学模型描述冷却过程,同时使用计算机对钢板进行过程跟踪和控制。

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