CN1094077C - 在轧制和冷却过程中控制轧件冷却的由模型支持的方法 - Google Patents

在轧制和冷却过程中控制轧件冷却的由模型支持的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用模型支持的方法，用于在有控制地轧制热轧带材或厚钢板的过程中控制冷却，按此方法，在有控制地轧制后，通过以一种确定的速度通过冷却设备输送，按照规定的冷却曲线有控制地冷却到一些温度范围，在这些温度范围不发生再结晶以及其组织由硬化的奥氏体组成。按本发明其特征在于一种金属物理的过程模型，它包含一种根据化学成分和变形及冷却参数计算时间/温度转变曲线图(ZTU曲线图)的材料模量，以及，此过程模型既确定在冷却段内部所需水量和分布的总体方案计算，又确定动态的给定参数变化过程，在这种情况下将冷却控制为，使冷却曲线在算得的被冷却材料的时间/温度转变曲线图内如此地在铁素体转变曲线和珠光体转变曲线的鼻点之间延伸，即，其结果是在钢中构成一种铁素体/贝氏体的组织，这一组织具有事先算出的在这两种组织成分之间的比例。

Description

在轧制和冷却过程中控制轧件冷却的 由模型支持的方法
本发明涉及一种由模型支持的方法，用于在受控制地轧制和冷却过程中，控制热轧带材或厚钢板的冷却，按此方法，在有控制地轧制后，通过以一种确定的速度通过冷却设备输送，按照规定的冷却曲线有控制地冷却到一些温度范围，在这些温度范围不发生再结晶，以及其结构由硬化的奥氏体组成。
本发明的目的是，在最终轧制温度FT和速度R改变时，借助于一种金属物理过程模型，保证如保持过程条件不变时那样相同的全相组织比例。
按本发明这一目的通过一种金属物理学过程模型达到，这一过程模型包含一种根据化学成分和变形参数及冷却参数计算时间/温度转变曲线(ZTU曲线图)的材料模量，以及，此过程模型既进行为确定在冷却段内部所需水量和分布的总体方案计算，又确定动态的给定参数变化过程，在这种情况下将冷却控制为，使冷却曲线在算得的被冷却材料的时间/温度转变曲线图内，在铁素体转变曲线和珠光体转变曲线的鼻点之间延伸，其结果是在钢中构成一种铁素体/贝氏体组织，这一组织具有事先算出的在这两种组织成分之间的比例。
按本发明方法的基本部分由此金属物理学过程模型构成，它可以按金属学控制冷却设备和改善调整与控制，以保持所要求的沿金属带长度的材料特性。
按本发明进一步建议，在用于生成珠光体的温度(相应曲线的珠光体鼻)时，通过比值XTAPS确定冷却曲线的位置，比值XTAPS是为生成珠光体所需的时间对数与将轧制材料从最终轧制温度冷却到用于生成珠光体的温度(鼻点)的时间对数之差，和为了开始珠光体转变(鼻点)所需的时间对数与为了开始铁素体转变(鼻点)所需的时间对数之差之比，其中，此XTAPS小于1和大于0。
微合金钢的最佳质量取决于，在没有或只有部分再结晶的奥氏体转变时在冷却段内形成一种晶粒极细的二次组织，它具有有利的特性组合。奥氏体这种硬化的最佳值通过在较低温度(低于900℃)时70-80％还原产生。其中重要的是，这种经变形和硬化的奥氏体的这种硬化状态一直保持到γ/α转变。将这种硬化一直保持到转变，取决于微合金元素分离的条件和由此引起的再结晶的延缓。除了细的奥氏体晶粒硬化外，还有必要保证正确地冷却，使转变后得到的组织绝大部分由铁素体和贝氏体组成。珠光体结构是不希望的。
本发明的其它特征在从属权利要求中说明。
下面借助于在唯一的附图中表示的在有控制地冷却时一种微合金钢算出的ZTU曲线图说明本发明。
轧制钢的特性主要通过在800和500℃之间温度范围内的冷却速度来影响。冷却速度CR(K/s)影响铁素体晶粒大小并因而影响弹性极限。为了达到轧制材料足够的冷却速度和在钢中实施γ/α转变，具有最终轧制温度FT的轧制材料在离开最后的轧机机座后用冷却水冷却。冷却强度取决于有效的冷却段长度L(m)和轧制材料在冷却区内的速度R(m/s)。将生成铁素体鼻的时间表示为SFS，生成珠光体鼻的时间表示为SPS，以及轧制带从FT到生成珠光体鼻的温度TPS的冷却时间表示为SUMTAPS(见附图)，则由用于生成珠光体的时刻SPS与冷却时间SUMTAPS之间的差值得出：
ln(DTAPS)＝ln(SPS)-ln(SUMTAPS)
与此类似，用于生成铁素体和生成珠光体的时刻之间的差值为
ln(DPSFS)＝ln(SPS)-ln(SFS)
在用于生成铁素体与生成珠光体的时刻之间冷却曲线的位置用值XTAPS表征：
XTAPS＝ln(DTAPS)/ln(DPSFS)
为获得纯的铁素体-贝氏体结构，XTAPS必须小于1和大于0。
上述用于冷却的过程条件涉及静态条件。然而在实际的轧制过程中，不可能完全避免变形参数方面的偏离，尤其是最终轧制温度FT和速度R涉及的都不是静态的。
提高最终轧制温度导致降低奥氏体的硬化，与此同时改变生成铁素体的时刻(SFS)或生成珠光体的时刻(SPS)。若保持由模型预调好的冷却条件不变，则终轧条件的改变促使改变XTAPS值。铁素体组织相与贝氏体组织相之比改变，由此也改变了热轧带所期望的特性。
本发明的目的，即在最终轧制温度FT和速度R改变时，保证组织拥有如同保持过程条件不变时相同的比例，通过金属物理的过程模型达到，这种过程模型具有所包含的材料模量，用于根据化学成分和变形与冷却参数计算时间/温度转变曲线图(ZTU曲线图)。
冷却设备由计算机控制，计算机尤其是可编程序的，它根据测得的从最后一个轧机机架排出的轧制材料的最终轧制温度FT和速度R的值，计算生成铁素体和珠光体的新的时间。对于此新的条件，计算机计算在冷却段中的冷却速度CR以及有效水管的长度。
这两个值这样计算，即，在增加或减小最终轧制温度FT和速度R时改变冷却速度CR。若轧件的最终轧制温度或速度改变，则缩短或加长在有效冷却段始端或终端处的有效冷却段的长度，以便使在一个通过设备的轧件横断面上的总的冷却时间，等于或小于这一时间，即，由事先所算出的冷却设备进口与出口温度之间的差值除以冷却速度CR得出的时间。通过组合所述的改变冷却速度和有效冷却段的长度，使得比值XTAPS，即使不完全是也至少大体上达到事先所计算的最佳值。

Claims (5)

1.一种在有控制地轧制和冷却热轧带材或厚钢板的过程中控制冷却的用模型支持的方法，按此方法，在有控制地轧制后，通过以一种确定的速度通过冷却设备输送，按照规定的冷却曲线有控制地冷却到一些温度范围，在这些温度范围不发生再结晶以及其组织由硬化的奥氏体组成，其特征在于一种金属物理的过程模型，它包含一种根据化学成分和变形参数及冷却参数计算时间/温度转变曲线图的材料模量，以及，此过程模型既确定在冷却段内部所需水量和分布的总体方案计算，又确定动态的给定参数变化过程，在这种情况下将冷却控制为，使冷却曲线在算得的被冷却材料的时间/温度转变曲线图内如此地在铁素体转变曲线或珠光体转变曲线的鼻点之间延伸，即，其结果是在钢中构成一种铁素体/贝氏体的组织，这一组织具有事先算出的在这两种组织成分之间的比例。
2.按照权利要求1所述的在有控制地轧制和冷却热轧带材或厚钢板的过程中控制冷却的用模型支持的方法，其特征为：在用于生成珠光体的温度时，通过比值XTAPS确定冷却曲线的位置，比值XTAPS是为生成珠光体所需的时间对数与将轧件从最终轧制温度冷却到用于生成珠光体的温度的时间对数之差，和为了开始珠光体转变所需的时间对数与为了开始铁素体转变所需的时间对数之差之比，其中，此比值XTAPS小于1和大于0。
3.按照权利要求1或2所述的在有控制的轧制和冷却热轧带材或厚钢板的过程中控制冷却的用模型支持的方法，其特征为：如果预先调整好的最终轧制温度的值没有保持常数，则在每次增大或降低最终轧制温度时改变在冷却设备中的冷却速度。
4.按照权利要求1或2所述的在有控制地轧制和冷却热轧带材或厚钢板的过程中控制冷却的用模型支持的方法，其特征为：如果在最后的轧机机架出口处轧件实际的速度偏离预先调整好的值，则在每次增大或降低轧件速度时改变在冷却设备中的冷却速度。
5.按照权利要求1或2所述的在有控制地轧制和冷却热轧带材或厚钢板的过程中控制冷却的用模型支持的方法，其特征为：冷却段的有效总长度通过关闭或接通前部或后部区内的冷却单元来缩短或加长，以便使通过冷却设备的轧件横断面的冷却时间，等于或小于由事先算出的在冷却段进口和出口温度之间的差和除以冷却速度CR得出的时间。
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