韓剛 高社勇 苗素靜

摘要：本文選取影響冷軋板組織以及性能的一個(gè)主要因素-熱軋工藝，主要介紹熱軋工藝對(duì)于冷軋板組織性能的影響。本文首先介紹熱軋工藝的含義，其次介紹了冷軋板的歷史演進(jìn)過程、冷軋板的指標(biāo)介紹，以及其他影響冷軋板性能的因素，重點(diǎn)介紹了熱軋工藝對(duì)于冷軋板連退組織和性能的影響，在文章最后，論述了此研究的意義。意在通過這篇文章，真正認(rèn)識(shí)、熟悉熱軋工藝的操作步驟對(duì)于冷軋板組織性能的影響，為當(dāng)前冷軋板的制造方法提供一些參考，同時(shí)，此研究可以進(jìn)一步優(yōu)化冷軋板的制造流程、節(jié)約制造成本。

關(guān)鍵詞：熱軋工藝;冷軋板;組織性能影響因素

中圖分類號(hào)：TG142.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）14-0042-02

0? 引言

冷軋板組織以及性能狀況的影響因素有多種，制造過程中任何細(xì)微的差異，都可能導(dǎo)致冷軋板的組織以及性能發(fā)生變化。熱軋工藝是影響冷軋板組織性能的重要因素之一，熱軋工藝是指在溫度到達(dá)結(jié)晶溫度之上時(shí)再進(jìn)行鋼板的軋制，主要包括兩種形式，分別是鐵模鑄造式熱軋工藝以及半連續(xù)式熱軋工藝，這兩種熱軋方式，各自均有著各自的優(yōu)點(diǎn)與不足。本文將著重介紹熱軋工藝對(duì)于冷軋板組織性能的影響，具體分析熱軋工藝流程中的各個(gè)要素以及各種操作流程對(duì)于冷軋板連退組織以及冷軋板性能的影響。

1? 當(dāng)前煉鋼工藝中熱軋線操作步驟簡(jiǎn)述

熱軋工藝是指在溫度到達(dá)結(jié)晶溫度值之上時(shí)，在高溫條件下，對(duì)鋼板進(jìn)行軋制。熱軋線主要包括板坯保溫、高壓水去磷、粗軋、精軋、卷取等步驟。在軋制鋼材時(shí)，首先，要將鑄坯放置入加熱爐中進(jìn)行加熱、升溫;鋼鐵放置入加熱爐中，高溫環(huán)境會(huì)使得鋼材被氧化，鋼材表面會(huì)形成磷皮，這會(huì)影響鋼材的質(zhì)量，影響鋼材的光滑度?？梢圆扇「邏核チ走@一方式去除鋼材表面的磷皮，根據(jù)鋼材的材質(zhì)、磷皮的情況，來選取適當(dāng)?shù)乃恳约罢{(diào)整壓力的大小，然后利用變頻器來調(diào)節(jié)水量以及壓力大小，有針對(duì)性地去除鑄坯表面覆蓋的磷皮，進(jìn)一步提升鑄坯質(zhì)量，提高工作效果;其次，在對(duì)鑄坯進(jìn)行初步處理后，開始進(jìn)行粗軋，也就是將鑄坯進(jìn)行預(yù)軋薄，有利于精煉的板形控制并軋至目標(biāo)厚度;制作完成后，進(jìn)行進(jìn)一步地精軋，將粗軋坯進(jìn)一步軋制至目標(biāo)厚度。在流程的最后，需要運(yùn)用卷取機(jī)將精軋后的鋼材卷曲成卷筒的形狀。

1.1 熱軋工藝介紹

熱軋工藝是指在溫度到達(dá)結(jié)晶溫度之上時(shí)再進(jìn)行鋼板的軋制。熱軋工藝主要有兩種方式，分別是鐵模鑄造式熱軋工藝，這種熱軋方式操作比較簡(jiǎn)便，不用過多地進(jìn)行投資，使用的設(shè)備較少，生產(chǎn)過程以及生產(chǎn)時(shí)間都比較靈活。但是，這種熱軋方式工作環(huán)境較差，工人勞動(dòng)時(shí)間太長(zhǎng)、工人的工作強(qiáng)度太大，并且這種熱軋方式最后得到的優(yōu)良的最終產(chǎn)品較少、成品率太低、產(chǎn)品質(zhì)量較差。

另一種熱軋工藝是半連續(xù)鑄造式熱軋工藝，這種方式是當(dāng)前制鋼工廠中最常使用的熱軋方式，運(yùn)用半連續(xù)的方法來進(jìn)行鋼板的生產(chǎn)，多次進(jìn)行軋制，得到最終產(chǎn)品。這種方式成品率高，最終產(chǎn)品質(zhì)量較好，但是操作過程太過麻煩、復(fù)雜，且需要在生產(chǎn)過程中進(jìn)行更多的投資。

1.2 冷軋板介紹

冷軋板力學(xué)性能較好，且冷軋板更加光滑整潔，因此冷軋板被廣泛應(yīng)用于家電制造產(chǎn)業(yè)之中，比如說用于制造我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾姳?、電視機(jī)等，除此之外，冷軋板還被應(yīng)用于汽車的生產(chǎn)之中。隨著技術(shù)的進(jìn)步，冷軋板的性能也在不斷地提高。根據(jù)冷軋板的沖壓級(jí)別的不同，冷軋板的發(fā)展可以被分為三個(gè)階段：首先，沸騰鋼階段，在這一時(shí)期的冷軋板，鋼板中的氮元素含量比較多，這使得最終產(chǎn)品的保存時(shí)間較短，且沖壓后會(huì)進(jìn)一步影響產(chǎn)品的光滑度。其次，第二階段，鋁鎮(zhèn)定鋼階段，在鋁定鎮(zhèn)鋼生產(chǎn)過程中，應(yīng)用鋁元素來固定氮元素，這就使得產(chǎn)品沖壓能力得到提升，同時(shí)產(chǎn)品的保存時(shí)間也得到了進(jìn)一步地加長(zhǎng)。最后，隨著軋制技術(shù)的發(fā)展，得到了無間隙原子鋼，這種鋼材的沖壓級(jí)別更高，具有更加優(yōu)良的性能，較之前有了很大地提升。

2? 性能影響因素

2.1 鋼材中的化學(xué)元素

鋼材中的碳元素的含量會(huì)影響最終生產(chǎn)的冷軋板的強(qiáng)度，碳含量過少會(huì)導(dǎo)致最終所生產(chǎn)的冷軋板強(qiáng)度、硬度較低，鋼板中的碳元素的含量也會(huì)影響冷軋板的“脆度”，碳含量的增加還會(huì)使得最終生產(chǎn)出的冷軋板變得更“脆”。

錳元素在鋼材軋制過程中，也起到十分重要的作用，錳元素對(duì)于冷軋板的生產(chǎn)以及冷軋板性能的提高來說都是有益的，錳元素可以進(jìn)一步強(qiáng)化鋼材的硬度與強(qiáng)度，同時(shí)，錳元素可以提升鋼材的耐磨性。鋁元素也可以減少鋼材中的氧元素含量，進(jìn)一步提升冷軋板的耐磨性。

硅元素在鋼材煉制過程中對(duì)于冷軋板的生產(chǎn)以及冷軋板性能的提高來說都是有益的。硅元素是煉鋼過程中添加的脫氧劑，在煉鋼過程中可以進(jìn)一步增強(qiáng)鋼液的流動(dòng)性;除此之外，硅元素可以影響所生產(chǎn)的鋼材的屈服點(diǎn)的高低以及抗拉強(qiáng)度的大小，如若鋼材生產(chǎn)過程中，硅元素含量增加，可以提升最終所生產(chǎn)的鋼板的抗拉強(qiáng)度以及進(jìn)一步提升鋼板的屈服點(diǎn)。

硫元素不利于鋼材的質(zhì)量的提升，它會(huì)影響鋼材的力學(xué)性能，使得冷軋板的質(zhì)量降低，并且會(huì)降低冷軋板的耐腐蝕度;除此之外，硫元素的偏析會(huì)導(dǎo)致鋼板在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生“熱脆”，更加容易開裂、產(chǎn)生裂紋。磷元素與硫元素相同都是鋼板生產(chǎn)過程中的有害元素，不利于鋼材的生產(chǎn)的順利進(jìn)行以及鋼材性能的提升。磷元素對(duì)于鋼材的影響同硫元素相似，磷元素的偏析會(huì)使得最終生產(chǎn)的鋼材的韌性有所下降。

2.2 退火工藝對(duì)于冷軋板性能的影響

退火條件會(huì)直接影響冷軋板的組織結(jié)構(gòu)以及最終生產(chǎn)的冷軋板的性能，在運(yùn)用退火工藝來進(jìn)行冷軋板軋制的時(shí)候，必須嚴(yán)格控制退火條件，比如退火溫度的控制。若退火溫度過高，會(huì)使得最終形成的鋼材強(qiáng)度以及冷軋板的硬度有所下降，同時(shí)會(huì)降低鋼材的屈強(qiáng)比。如若退火溫度過低，會(huì)降低鋼材的延伸率。

保溫時(shí)間也會(huì)影響最終生產(chǎn)的鋼板的組織結(jié)構(gòu)以及性能，保溫時(shí)間的加長(zhǎng)可以提高鋼板的延伸率，但是會(huì)導(dǎo)致屈服強(qiáng)度的降低。在應(yīng)用退火工藝進(jìn)行冷軋板的軋制時(shí)，要找到退火溫度與保溫時(shí)間之間的關(guān)聯(lián)，選擇合適的比例，實(shí)現(xiàn)二者的完美配合，共同完成鋼板的軋制工作。

2.3 冷軋工藝的影響

冷軋工藝與熱軋工藝相比具有一定的優(yōu)勢(shì)，冷軋工藝更有利于鋼板的成型，可以使得鋼材的表面更加光滑，可以進(jìn)一步提升冷軋板的屈服強(qiáng)度。冷軋工藝是在常溫下來進(jìn)行鋼材的軋制，可以通過冷軋來降低鋼材的厚度，提高鋼材的延伸率。冷軋工藝流程中，總壓下率是影響冷軋板組織以及性能的一個(gè)重要因素。壓下率會(huì)影響鋼材的結(jié)晶顆粒大小，進(jìn)而影響r值。此外，冷軋過程中，提高冷軋的壓下率以及降低鋼板的再結(jié)晶溫度，可以使得最終生產(chǎn)的鋼材的屈服強(qiáng)度得到進(jìn)一步提升。

3? 熱軋工藝對(duì)冷軋板連退組織和性能的影響

在運(yùn)用熱軋工藝進(jìn)行鋼材的軋制時(shí)，熱軋時(shí)鋼材的加熱溫度、壓下率、最終的熱軋溫度、冷卻時(shí)間以及卷取溫度都會(huì)影響鋼材、影響冷軋板的連退組織和性能。熱軋工藝主要是通過影響氮化鋁的溶解以及析出來進(jìn)一步影響冷軋板的組織與性能。熱軋過程中，較高的卷取溫度有利于鋼中的氮化鋁析出，從而在后續(xù)冷軋后的連續(xù)退火過程中形成形核區(qū)域，有利于再結(jié)晶的進(jìn)行，并起到固氮的作用，增加材料的抗時(shí)效性。若卷取溫度較低，在急冷過程中不利于氮化鋁的析出，不利于冷軋后的連續(xù)退火再結(jié)晶及抗時(shí)效性的提高。

3.1 熱軋?jiān)铣煞謱?duì)組織、性能的影響

鋁元素可以降低鋼材內(nèi)的含氧量，相當(dāng)于脫氧劑，鋁元素含量的增多會(huì)使得冷軋板的延伸率得到提高，但是鋁元素含量的增多會(huì)導(dǎo)致最終生產(chǎn)的冷軋板的強(qiáng)度以及硬度有所下降。除此之外，鋁元素可以使得冷軋板更加純凈，也可以進(jìn)一步提高冷軋板的深沖性能。錳元素含量的高低可以影響最終生產(chǎn)的冷軋板的耐磨性、以及冷軋板的硬度與強(qiáng)度，錳元素含量的提高，會(huì)使得冷軋板的強(qiáng)度以及硬度得到增強(qiáng)。

3.2 熱軋卷曲溫度對(duì)于冷軋板組織、性能的影響

鋁鎮(zhèn)靜鋼中的氮化鋁在六百攝氏度左右開始析出，為了保留鋁鎮(zhèn)靜鋼中的氮化鋁成分，防止氮化鋁流失，在熱軋工藝進(jìn)行過程中應(yīng)當(dāng)降低卷曲溫度。低溫卷曲可以保留更多的氮化鋁，氮化鋁可以促進(jìn)織構(gòu)的形成，這使得最終得到的冷軋板的沖壓性可以進(jìn)一步加強(qiáng)。

隨著熱軋過程中卷曲溫度的升高，屈服強(qiáng)度先降低后升高、冷軋板的抗拉強(qiáng)度先降低后升高、冷軋板的延伸率先升高后降低，同時(shí)，在此過程中，r值平穩(wěn)上升。但是，如果卷曲溫度太低會(huì)使得基板硬度過硬，不利于熱軋工藝?yán)滠埖捻樌M(jìn)行;此外，如果熱軋的卷曲溫度過高，會(huì)影響相變過程的進(jìn)度，進(jìn)而影響冷軋板的深沖性能。

熱軋工藝的卷取溫度除了會(huì)影響冷軋板的性能之外，也會(huì)影響冷軋板的組織結(jié)構(gòu)：熱軋過程中，卷曲溫度的降低可以使得冷軋板的組織結(jié)構(gòu)更加細(xì)化;而卷曲溫度過高則會(huì)造成冷軋板的組織結(jié)構(gòu)粗大。

3.3 熱軋工藝中的終軋溫度對(duì)于冷軋板組織、性能的影響

熱軋工藝中的終軋溫度也會(huì)對(duì)冷軋板的組織以及性能產(chǎn)生影響。在終軋溫度較高時(shí)，觀察冷軋板的顯微結(jié)構(gòu)，可以發(fā)現(xiàn)這時(shí)冷軋板的顯微結(jié)構(gòu)比較整齊、均勻;如果終軋溫度較低，會(huì)觀察到冷軋板的結(jié)構(gòu)變得無序、混亂。

隨著熱軋工藝中終軋溫度的升高，冷軋板的深沖性能可以得到進(jìn)一步提升。另外，在終軋過程中，氮化鋁逐步析聚，可以形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的織構(gòu)，使得冷軋板的深沖性能得到進(jìn)一步地提升。

4? 研究意義

通過研究熱軋工藝對(duì)冷軋板連退組織和性能的影響，可以了解當(dāng)前熱軋工藝存在的不足，同時(shí)，通過研究熱軋工藝對(duì)冷軋板連退組織和性能的影響，可以實(shí)現(xiàn)熱軋工藝的進(jìn)一步改良;研究使得我們可以清楚應(yīng)當(dāng)選擇怎樣的軋制手段、軋制方法才能夠達(dá)到更好的軋制效果。此外，研究可以使我們認(rèn)識(shí)到節(jié)約成本、節(jié)約資源的方法。比如，首先我們可以從源頭控制資源的使用，節(jié)約原材料。其次，可以通過改進(jìn)工藝流程，提高技術(shù)水平，來進(jìn)一步優(yōu)化冷軋板生產(chǎn)過程，減少生產(chǎn)過程中的資源浪費(fèi)，進(jìn)一步節(jié)約成本。

5? 結(jié)語(yǔ)

冷軋板根據(jù)沖壓不同可以分為三類，冷軋板性能的衡量較多，比如硬度、強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等，冷軋板組織性能的影響因素有多種，比如說鋼材中的化學(xué)元素，化學(xué)元素的含量會(huì)影響冷軋板組織性能;退火工藝、冷軋工藝等不同工藝方式的選擇也會(huì)影響冷軋板的組織性能。在這里幾個(gè)影響因素中，本文重點(diǎn)講解了熱軋工藝對(duì)于冷軋板組織性能的影響。熱軋工藝是指在結(jié)晶溫度之上進(jìn)行鋼板的軋制，熱軋工藝主要是通過影響氮化鋁來進(jìn)一步影響冷軋板的組織性能。熱軋工藝對(duì)于冷軋板組織性能的影響主要包括卷曲溫度對(duì)于冷軋板組織性能的影響;終軋溫度對(duì)于冷軋板組織性能的影響等方面。通過這些研究，鋼材軋制工作能夠得到進(jìn)一步優(yōu)化，軋制方式可以進(jìn)一步改良。同時(shí)，也能夠減少生產(chǎn)過程中的資源浪費(fèi)，讓每份資源都能最大限度地發(fā)揮作用。

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