專利名稱：含鈮鋼厚板軋制中中間冷卻及隨后軋制的模型支持方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是厚板軋制技術(shù)，具體地說是一種含鈮鋼厚板軋制中中間 冷卻及隨后軋制的模型支持方法，屬于材料成型專業(yè)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
厚板軋制是一個(gè)非常復(fù)雜的工藝過程，生產(chǎn)實(shí)踐表明，軋制過程中的工 藝參數(shù)對所軋制的材料性能有著重大的影響。在控制軋制過程中，為縮短待 溫時(shí)間，在待溫過程中有時(shí)需要進(jìn)行噴水冷卻。噴水冷卻縮短了待溫時(shí)間， 但加快了中間坯冷卻速度，并且中間坯表面和中間的溫差變大，在停止水冷 后表面有溫度回復(fù)過程，造成軋件表面和中間不同的溫度過程，這種變化對 成品組織性能有很大的影響。所以常常采用不同的中間冷卻工藝。在實(shí)際生 產(chǎn)中，控制軋制第一階段的停軋溫度和中間冷卻速度會因生產(chǎn)節(jié)奏的變化和 中間坯規(guī)格的變化而產(chǎn)生波動。對于含鈮鋼，鈮的突出作用是提高奧氏體的 再結(jié)晶溫度而使奧氏體晶粒細(xì)化，而工藝過程參數(shù)的變化將對鈮的析出行為 有很大的影響，從而影響軋制過程中組織變化和最終產(chǎn)品的組織性能。
目前在帶鋼軋制方面已具備較高的技術(shù)水平，比如，寶鋼在帶鋼熱連軋 機(jī)組上已成功開發(fā)和應(yīng)用了控制軋制和控制冷卻技術(shù)，并開發(fā)了管線鋼、汽 車用鋼以及高爐板和大橋板等許多含鈮鋼種。而厚板軋制由于自身工藝和產(chǎn) 品的特點(diǎn)，與普通帶鋼軋制有著顯著區(qū)別，其中中間中間冷卻等工藝過程是 其突出的特征，其總體的過程控制靈活性遠(yuǎn)大于帶鋼生產(chǎn)，目前對應(yīng)于厚板 軋制的中間加速冷卻等工藝過程還沒有完整的基于物理冶金原理的模型支 持，很多工作還處于基礎(chǔ)性研究開發(fā)階段，在實(shí)際生產(chǎn)上仍然以經(jīng)驗(yàn)和人為 判斷為主。
中國專利CN1205920A公布了在軋制和冷卻過程中控制軋件冷卻的由模 型支持的方法。該專利涉及一種用模型支持的方法，用于按照規(guī)定的冷卻曲 線在有控制地軋制和冷卻過程中冷卻熱軋帶鋼或厚鋼板，其特征在于一種金
屬物理的過程模型，它將冷卻過程控制為，使冷卻曲線在算得的被冷卻材料 的時(shí)間/溫度轉(zhuǎn)變曲線的鼻點(diǎn)之間延伸，S卩，其結(jié)果是在鋼中構(gòu)成一種鐵素體 /貝氏體的組織，這一組織具有事先算出的在這兩種組織成分。該專利主要對 軋后冷卻過程是用模型支撐，以控制最終的材料組織和性能，而本發(fā)明用模 型制成中間冷卻和隨后的軋制過程，兩者有本質(zhì)的不同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種含鈮鋼厚板軋制中中間冷卻及隨后軋制的模型 支持方法，在軋制含鈮鋼厚板時(shí)，借助本發(fā)明中的基于物理冶金原理的模型， 使中間冷卻后的軋制過程在未再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行，并獲得算定的累積應(yīng)變量，提 高最終產(chǎn)品性能穩(wěn)定性和軋制的生產(chǎn)效率。
本發(fā)明的特征在于一種金屬物理的過程模型，它將中間冷卻及隨后的軋 制過程控制為，使中間冷卻曲線在算得的被冷卻材料的/時(shí)間/析出/再結(jié)晶曲 線圖內(nèi)如此在動態(tài)析出和再結(jié)晶開始溫度之間延伸，即，其結(jié)果是使得中間 冷卻后的軋制過程在未再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行，獲得算定的累積應(yīng)變量。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是當(dāng)中間冷卻速度發(fā)生變 化時(shí)，由微合金元素析出計(jì)算模型支撐，確定第二階段軋制前奧氏體中固溶 鈮量，根據(jù)固溶鈮量，由奧氏體再結(jié)晶溫度計(jì)算模型支撐，確定奧氏體未再 結(jié)晶溫度，調(diào)整第二階段開始軋制溫度低于或等于未再結(jié)晶溫度，使得中間 冷卻后的軋制過程在未再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行，且軋制后的產(chǎn)品具有事先算定的累積 應(yīng)變量。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，在粗軋階段終軋溫度變化時(shí)，由微合金元素析 出計(jì)算模型支撐，確定第二階段軋制前奧氏體中固溶鈮量，根據(jù)固溶鈮量， 由奧氏體再結(jié)晶溫度計(jì)算模型支撐，確定奧氏體未再結(jié)晶溫度，調(diào)整第二階 段開始軋制溫度低于或等于未再結(jié)晶溫度，使得中間冷卻后的軋制過程在未 再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行，且軋制后的產(chǎn)品具有事先算定的累積應(yīng)變量。
作為本發(fā)明另外的改進(jìn)，當(dāng)粗軋階段終軋溫度變化，不改變第二階段開 始軋制溫度時(shí)，由奧氏體再結(jié)晶溫度計(jì)算模型支撐，確定奧氏體未再結(jié)晶溫 度大于第二階段開始軋制溫度所需要的固溶鈮量，再由微合金元素析出計(jì)算 模型支撐，確定保證第二階段軋制前奧氏體中固溶鈮量所需要的中間冷卻速
度，調(diào)整中間冷卻速度，使得中間冷卻后的軋制過程在未再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行，且 軋制后的產(chǎn)品具有事先算定的累積應(yīng)變量。
所述平衡條件下微合金元素鈮固溶量的計(jì)算模型，是根據(jù)材料的化學(xué)成 分，通過固溶度積公式確定。
所述微合金元素鈮析出計(jì)算模型，是根據(jù)被冷卻材料的化學(xué)成分計(jì)算時(shí) 間-析出的關(guān)系，由析出比Xp確定，為中間冷卻停止溫度下，中間冷卻停止 時(shí)間與開始析出時(shí)間的對數(shù)之差，和析出完成時(shí)間與析出開始時(shí)間的對數(shù)之 差的比值。
所述非平衡條件下固溶鈮量計(jì)算模型，由粗軋停軋溫度和中間冷卻條件 停止溫度下平衡固溶鈮量與析出比例Xp確定，即由粗軋停軋溫度下平衡固溶 鈮量減去中間冷卻條件停止溫度下平衡固溶鈮量得出可析出鈮量的未析出量 加上中間冷卻條件停止溫度下平衡固溶鈮量。
所述固溶鈮量與奧氏體未再結(jié)晶溫度關(guān)系模型，奧氏體未再結(jié)晶溫度隨 固溶鈮量的指數(shù)比例增加。
本發(fā)明由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的 優(yōu)點(diǎn)和積極效果
本發(fā)明提供的含鈮鋼厚板軋制中中間冷卻及隨后軋制的模型支持方法， 可用于含鈮鋼厚板軋制過程，中間冷卻及隨后軋制的依據(jù)，按此方法，可以 使中間冷卻后的軋制過程在未再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行，并獲得算定的累積應(yīng)變量，提 高最終產(chǎn)品性能。


圖1為一個(gè)計(jì)算的被冷卻材料的時(shí)間/析出曲線圖。
圖2為一個(gè)計(jì)算的固溶鈮量與未再結(jié)晶溫度曲線圖。 圖3為本發(fā)明的流程圖。
符號說明-
TRR—第一階段停軋溫度 CR—中間冷卻速度 TICST0P—中間冷卻停止溫度 TP—析出鼻點(diǎn)溫度
tICSTOP—中間冷卻停止時(shí)間
tPSP—析出鼻點(diǎn)開始一時(shí)間
tPFP—析出鼻點(diǎn)完成析出時(shí)間
tPSPl —中間冷卻停止溫度下析出開始時(shí)間
tPFPl —中間冷卻停止溫度下析出完成時(shí)間
Ps —析出開始
Pf—析出完成
TNR—奧氏體未再結(jié)晶溫度
TFS —第二階段開始軋制溫度
具體實(shí)施例方式
下面借助于附圖1至附圖3來進(jìn)一步說明本發(fā)明方法。 在第一階段完成軋制后，奧氏體發(fā)生再結(jié)晶形成多邊形晶粒，由于變形 的促進(jìn)作用，Nb的碳氮化物充分析出，趨近于平衡狀態(tài)。隨著溫度的降低， 由于固溶度降低，Nb具有進(jìn)一步以碳氮化物析出的趨勢。在沒有變形儲能的 奧氏體晶粒連續(xù)冷卻過程中，這種析出相對緩慢。其析出量的多少取決于冷 卻速度CR(K/s)和中間冷卻停止溫度(TICSTOP)。奧氏體連續(xù)冷卻過程中析出百 分比按以下過程確定
如圖1所示，曲線Ps和Pf分別是根據(jù)材料化學(xué)成分、第一階段停軋溫 度(TRR)以及中間冷卻參數(shù)計(jì)算的時(shí)間/析出開始和完成的材料模量。將析出 曲線鼻點(diǎn)的開始析出時(shí)間和析出完成時(shí)間分別表示為tPSP、 t^，中間冷卻停 止溫度下析出開始時(shí)間表示為tPSP1、 tPFP1，則中間冷卻停冷溫度(對應(yīng)時(shí)間表
示為t icst0p 下析出量的比例為
1n0冊)-ln(/，) 當(dāng)Tk;st。p《Tp吋，中間冷卻后析出量比如下確定
a p —-
lnO群)-lnO尸s尸)
當(dāng)Xp^1時(shí)，說明在中間冷卻過程中完成了析出過程，鋼中固溶Nb量停 冷溫度(當(dāng)T icstop 《Tp時(shí)，取T icstop— Tp)下平衡固溶量來確定
<formula>formula see original document page 8</formula>
其中a、 b、 s分別通過"^[C] —[M"、 "0 巧，'、S=Nb/C=7.735 來確定。
當(dāng)Xp《0時(shí)，說明在中間冷卻過程中尚未開始析出過程，鋼中固溶Nb 量第一階段停軋溫度下平衡固溶量來確定<formula>formula see original document page 8</formula>
其中a、 b、 s分別通過""[C]—[揚(yáng)、6 = -"0(，—罾)、S=Nb/C=7.735 來確定。
當(dāng)Xp》l時(shí)，取l時(shí)；當(dāng)Xp《0時(shí)，取0。
0《Xp《l時(shí)，說明在中間冷卻過程中產(chǎn)生析出過程，中間冷卻后鋼中固 溶Nb量固溶量來確定
根據(jù)中間冷卻停止溫度，按照以上方法確定的固溶Nb量，可以在根據(jù)成 分和變形條件算得的材料特性固溶Nb量與未再結(jié)晶溫度曲線圖上(圖2)， 兩條曲線的交點(diǎn)，即為第二階段軋制的最高溫度。
第二階段的軋制溫度在未再結(jié)晶區(qū)溫度以下，則可保證軋后奧氏體晶粒 處于拉長狀態(tài)，保證最終的產(chǎn)品性能。中間冷卻速度和第一階段停軋溫度變 化，就會造成固溶Nb量變化，進(jìn)而使得未再結(jié)晶溫度變化。當(dāng)?shù)谝浑A段停軋 溫度變化后，若不改變第二階段開始軋制溫度，則可通過計(jì)算機(jī)調(diào)整中間冷 卻速度，保證足夠的固溶Nb量。若當(dāng)?shù)谝浑A段停軋溫度和中間冷卻速度均發(fā) 生變化，則可通過計(jì)算機(jī)調(diào)整第二階段開始軋制溫度，保證最終的產(chǎn)品性能。
權(quán)利要求
1.一種含鈮鋼厚板軋制中中間冷卻及隨后軋制的模型支持方法，其特征在于當(dāng)中間冷卻速度發(fā)生變化時(shí)，由微合金元素析出計(jì)算模型支撐，確定第二階段軋制前奧氏體中固溶鈮量，根據(jù)固溶鈮量，由奧氏體再結(jié)晶溫度計(jì)算模型支撐，確定奧氏體未再結(jié)晶溫度，調(diào)整第二階段開始軋制溫度低于或等于未再結(jié)晶溫度，使得中間冷卻后的軋制過程在未再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行，且軋制后的產(chǎn)品具有事先算定的累積應(yīng)變量。
2. 如權(quán)利要求1所述的含鈮鋼厚板軋制中中間冷卻及隨后軋制的模型支持方 法，其特征在于粗軋階段終軋溫度變化時(shí)，由微合金元素析出計(jì)算模型 支撐，確定第二階段軋制前奧氏體中固溶鈮量，根據(jù)固溶鈮量，由奧氏體 再結(jié)晶溫度計(jì)算模型支撐，確定奧氏體未再結(jié)晶溫度，調(diào)整第二階段開始 軋制溫度低于或等于未再結(jié)晶溫度，使 得中間冷卻后的軋制過程在未再結(jié) 晶區(qū)進(jìn)行，且軋制后的產(chǎn)品具有事先算定的累積應(yīng)變量。
3. 如權(quán)利要求1所述的含鈮鋼厚板軋制中中間冷卻及隨后軋制的模型支持方 法，其特征在于當(dāng)粗軋階段終軋溫度變化，不改變第二階段開始軋制溫 度時(shí)，由奧氏體再結(jié)晶溫度計(jì)算模型支撐，確定奧氏體未再結(jié)晶溫度大于 第二階段開始軋制溫度所需要的固溶鈮量，再由微合金元素析出計(jì)算模型 支撐，確定保證第二階段軋制前奧氏體中固溶鈮量所需要的中間冷卻速度， 調(diào)整中間冷卻速度，使得中間冷卻后的軋制過程在未再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行，且軋 制后的產(chǎn)品具有事先算定的累積應(yīng)變量。
4. 如權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的含鈮鋼厚板軋制中中間冷卻及隨后軋制 的模型支持方法，其特征在于所述平衡條件下微合金元素鈮固溶量的計(jì) 算模型，是根據(jù)材料的化學(xué)成分，通過固溶度積公式確定。
5. 如權(quán)利要求2或3所述的含鈮鋼厚板軋制中中間冷卻及隨后軋制的模型支 持方法，其特征在于所述微合金元素鈮析出計(jì)算模型，是根據(jù)被冷卻材 料的化學(xué)成分計(jì)算時(shí)間-析出的關(guān)系，由析出比Xp確定，為中間冷卻停止 溫度下，中間冷卻停止時(shí)間與開始析出時(shí)間的對數(shù)之差，和析出完成時(shí)間 與析出開始時(shí)間的對數(shù)之差的比值。
6. 如權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的含鈮鋼厚板軋制中中間冷卻及隨后軋制 的模型支持方法，其特征在于所述非平衡條件下固溶鈮量計(jì)算模型，由 粗軋停軋溫度和中間冷卻條件停止溫度下平衡固溶鈮量與析出比例Xp確 定，即由粗軋停軋溫度下平衡固溶鈮量減去中間冷卻條件停止溫度下平衡 固溶鈮量得出可析出鈮量的未析出量加上中間冷卻條件停止溫度下平衡固 溶鈮量。
7.如權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的含鈮鋼厚板軋制中中間冷卻及隨后軋制 的模型支持方法，其特征在于所述固溶鈮量與奧氏體未再結(jié)晶溫度關(guān)系 模型，奧氏體未再結(jié)晶溫度隨固溶鈮量的指數(shù)比例增加。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種含鈮鋼厚板軋制中中間冷卻及隨后軋制的模型支持方法，用于按照規(guī)定的中間冷卻曲線和隨后軋制的工藝制度，在有控制的軋制和冷卻過程中冷卻和軋制含鈮鋼厚板，其特征在于一種金屬物理的過程模型，它將中間冷卻及隨后的軋制過程控制為，使中間冷卻曲線在算得的被冷卻材料的/時(shí)間/析出/再結(jié)晶曲線圖內(nèi)如此在動態(tài)析出和再結(jié)晶開始溫度之間延伸，即，其結(jié)果是使得中間冷卻后的軋制過程在未再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行，獲得算定的累積應(yīng)變量，提高最終產(chǎn)品性能穩(wěn)定性和軋制的生產(chǎn)效率。
文檔編號C21D8/02GK101168793SQ20061011751
公開日2008年4月30日 申請日期2006年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月25日
發(fā)明者尹小東, 沈建國, 焦四海, 聰 王 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司