专利名称：含铌钢厚板轧制中中间冷却及随后轧制的模型支持方法
技术领域：
本发明涉及的是厚板轧制技术，具体地说是一种含铌钢厚板轧制中中间 冷却及随后轧制的模型支持方法，属于材料成型专业领域。
背景技术：
厚板轧制是一个非常复杂的工艺过程，生产实践表明，轧制过程中的工 艺参数对所轧制的材料性能有着重大的影响。在控制轧制过程中，为縮短待 温时间，在待温过程中有时需要进行喷水冷却。喷水冷却縮短了待温时间， 但加快了中间坯冷却速度，并且中间坯表面和中间的温差变大，在停止水冷 后表面有温度回复过程，造成轧件表面和中间不同的温度过程，这种变化对 成品组织性能有很大的影响。所以常常采用不同的中间冷却工艺。在实际生 产中，控制轧制第一阶段的停轧温度和中间冷却速度会因生产节奏的变化和 中间坯规格的变化而产生波动。对于含铌钢，铌的突出作用是提高奥氏体的 再结晶温度而使奥氏体晶粒细化，而工艺过程参数的变化将对铌的析出行为 有很大的影响，从而影响轧制过程中组织变化和最终产品的组织性能。
目前在带钢轧制方面已具备较高的技术水平，比如，宝钢在带钢热连轧 机组上已成功开发和应用了控制轧制和控制冷却技术，并开发了管线钢、汽 车用钢以及高炉板和大桥板等许多含铌钢种。而厚板轧制由于自身工艺和产 品的特点，与普通带钢轧制有着显著区别，其中中间中间冷却等工艺过程是 其突出的特征，其总体的过程控制灵活性远大于带钢生产，目前对应于厚板 轧制的中间加速冷却等工艺过程还没有完整的基于物理冶金原理的模型支 持，很多工作还处于基础性研究开发阶段，在实际生产上仍然以经验和人为 判断为主。
中国专利CN1205920A公布了在轧制和冷却过程中控制轧件冷却的由模 型支持的方法。该专利涉及一种用模型支持的方法，用于按照规定的冷却曲 线在有控制地轧制和冷却过程中冷却热轧带钢或厚钢板，其特征在于一种金
属物理的过程模型，它将冷却过程控制为，使冷却曲线在算得的被冷却材料 的时间/温度转变曲线的鼻点之间延伸，S卩，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。该专利主要对 轧后冷却过程是用模型支撑，以控制最终的材料组织和性能，而本发明用模 型制成中间冷却和随后的轧制过程，两者有本质的不同。
发明内容
本发明的目的是提供一种含铌钢厚板轧制中中间冷却及随后轧制的模型 支持方法，在轧制含铌钢厚板时，借助本发明中的基于物理冶金原理的模型， 使中间冷却后的轧制过程在未再结晶区进行，并获得算定的累积应变量，提 高最终产品性能稳定性和轧制的生产效率。
本发明的特征在于一种金属物理的过程模型，它将中间冷却及随后的轧 制过程控制为，使中间冷却曲线在算得的被冷却材料的/时间/析出/再结晶曲 线图内如此在动态析出和再结晶开始温度之间延伸，即，其结果是使得中间 冷却后的轧制过程在未再结晶区进行，获得算定的累积应变量。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是当中间冷却速度发生变 化时，由微合金元素析出计算模型支撑，确定第二阶段轧制前奥氏体中固溶 铌量，根据固溶铌量，由奥氏体再结晶温度计算模型支撑，确定奥氏体未再 结晶温度，调整第二阶段开始轧制温度低于或等于未再结晶温度，使得中间 冷却后的轧制过程在未再结晶区进行，且轧制后的产品具有事先算定的累积 应变量。
作为本发明的一种改进，在粗轧阶段终轧温度变化时，由微合金元素析 出计算模型支撑，确定第二阶段轧制前奥氏体中固溶铌量，根据固溶铌量， 由奥氏体再结晶温度计算模型支撑，确定奥氏体未再结晶温度，调整第二阶 段开始轧制温度低于或等于未再结晶温度，使得中间冷却后的轧制过程在未 再结晶区进行，且轧制后的产品具有事先算定的累积应变量。
作为本发明另外的改进，当粗轧阶段终轧温度变化，不改变第二阶段开 始轧制温度时，由奥氏体再结晶温度计算模型支撑，确定奥氏体未再结晶温 度大于第二阶段开始轧制温度所需要的固溶铌量，再由微合金元素析出计算 模型支撑，确定保证第二阶段轧制前奥氏体中固溶铌量所需要的中间冷却速
度，调整中间冷却速度，使得中间冷却后的轧制过程在未再结晶区进行，且 轧制后的产品具有事先算定的累积应变量。
所述平衡条件下微合金元素铌固溶量的计算模型，是根据材料的化学成 分，通过固溶度积公式确定。
所述微合金元素铌析出计算模型，是根据被冷却材料的化学成分计算时 间-析出的关系，由析出比Xp确定，为中间冷却停止温度下，中间冷却停止 时间与开始析出时间的对数之差，和析出完成时间与析出开始时间的对数之 差的比值。
所述非平衡条件下固溶铌量计算模型，由粗轧停轧温度和中间冷却条件 停止温度下平衡固溶铌量与析出比例Xp确定，即由粗轧停轧温度下平衡固溶 铌量减去中间冷却条件停止温度下平衡固溶铌量得出可析出铌量的未析出量 加上中间冷却条件停止温度下平衡固溶铌量。
所述固溶铌量与奥氏体未再结晶温度关系模型，奥氏体未再结晶温度随 固溶铌量的指数比例增加。
本发明由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的 优点和积极效果
本发明提供的含铌钢厚板轧制中中间冷却及随后轧制的模型支持方法， 可用于含铌钢厚板轧制过程，中间冷却及随后轧制的依据，按此方法，可以 使中间冷却后的轧制过程在未再结晶区进行，并获得算定的累积应变量，提 高最终产品性能。
图1为一个计算的被冷却材料的时间/析出曲线图。
图2为一个计算的固溶铌量与未再结晶温度曲线图。 图3为本发明的流程图。
符号说明-
TRR—第一阶段停轧温度 CR—中间冷却速度 TICST0P—中间冷却停止温度 TP—析出鼻点温度
tICSTOP—中间冷却停止时间
tPSP—析出鼻点开始一时间
tPFP—析出鼻点完成析出时间
tPSPl —中间冷却停止温度下析出开始时间
tPFPl —中间冷却停止温度下析出完成时间
Ps —析出开始
Pf—析出完成
TNR—奥氏体未再结晶温度
TFS —第二阶段开始轧制温度
具体实施例方式
下面借助于附图1至附图3来进一步说明本发明方法。 在第一阶段完成轧制后，奥氏体发生再结晶形成多边形晶粒，由于变形 的促进作用，Nb的碳氮化物充分析出，趋近于平衡状态。随着温度的降低， 由于固溶度降低，Nb具有进一步以碳氮化物析出的趋势。在没有变形储能的 奥氏体晶粒连续冷却过程中，这种析出相对缓慢。其析出量的多少取决于冷 却速度CR(K/s)和中间冷却停止温度(TICSTOP)。奥氏体连续冷却过程中析出百 分比按以下过程确定
如图1所示，曲线Ps和Pf分别是根据材料化学成分、第一阶段停轧温 度(TRR)以及中间冷却参数计算的时间/析出开始和完成的材料模量。将析出 曲线鼻点的开始析出时间和析出完成时间分别表示为tPSP、 t^，中间冷却停 止温度下析出开始时间表示为tPSP1、 tPFP1，则中间冷却停冷温度(对应时间表
示为t icst0p 下析出量的比例为
1n0冊)-ln(/，) 当Tk;st。p《Tp吋，中间冷却后析出量比如下确定
a p —-
lnO群)-lnO尸s尸)
当Xp^1时，说明在中间冷却过程中完成了析出过程，钢中固溶Nb量停 冷温度(当T icstop 《Tp时，取T icstop— Tp)下平衡固溶量来确定
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其中a、 b、 s分别通过"^[C] —[M"、 "0 巧，'、S=Nb/C=7.735 来确定。
当Xp《0时，说明在中间冷却过程中尚未开始析出过程，钢中固溶Nb 量第一阶段停轧温度下平衡固溶量来确定<formula>formula see original document page 8</formula>
其中a、 b、 s分别通过""[C]—[揚、6 = -"0(，—罾)、S=Nb/C=7.735 来确定。
当Xp》l时，取l时；当Xp《0时，取0。
0《Xp《l时，说明在中间冷却过程中产生析出过程，中间冷却后钢中固 溶Nb量固溶量来确定
根据中间冷却停止温度，按照以上方法确定的固溶Nb量，可以在根据成 分和变形条件算得的材料特性固溶Nb量与未再结晶温度曲线图上(图2)， 两条曲线的交点，即为第二阶段轧制的最高温度。
第二阶段的轧制温度在未再结晶区温度以下，则可保证轧后奥氏体晶粒 处于拉长状态，保证最终的产品性能。中间冷却速度和第一阶段停轧温度变 化，就会造成固溶Nb量变化，进而使得未再结晶温度变化。当第一阶段停轧 温度变化后，若不改变第二阶段开始轧制温度，则可通过计算机调整中间冷 却速度，保证足够的固溶Nb量。若当第一阶段停轧温度和中间冷却速度均发 生变化，则可通过计算机调整第二阶段开始轧制温度，保证最终的产品性能。
权利要求
1.一种含铌钢厚板轧制中中间冷却及随后轧制的模型支持方法，其特征在于当中间冷却速度发生变化时，由微合金元素析出计算模型支撑，确定第二阶段轧制前奥氏体中固溶铌量，根据固溶铌量，由奥氏体再结晶温度计算模型支撑，确定奥氏体未再结晶温度，调整第二阶段开始轧制温度低于或等于未再结晶温度，使得中间冷却后的轧制过程在未再结晶区进行，且轧制后的产品具有事先算定的累积应变量。
2. 如权利要求1所述的含铌钢厚板轧制中中间冷却及随后轧制的模型支持方 法，其特征在于粗轧阶段终轧温度变化时，由微合金元素析出计算模型 支撑，确定第二阶段轧制前奥氏体中固溶铌量，根据固溶铌量，由奥氏体 再结晶温度计算模型支撑，确定奥氏体未再结晶温度，调整第二阶段开始 轧制温度低于或等于未再结晶温度，使 得中间冷却后的轧制过程在未再结 晶区进行，且轧制后的产品具有事先算定的累积应变量。
3. 如权利要求1所述的含铌钢厚板轧制中中间冷却及随后轧制的模型支持方 法，其特征在于当粗轧阶段终轧温度变化，不改变第二阶段开始轧制温 度时，由奥氏体再结晶温度计算模型支撑，确定奥氏体未再结晶温度大于 第二阶段开始轧制温度所需要的固溶铌量，再由微合金元素析出计算模型 支撑，确定保证第二阶段轧制前奥氏体中固溶铌量所需要的中间冷却速度， 调整中间冷却速度，使得中间冷却后的轧制过程在未再结晶区进行，且轧 制后的产品具有事先算定的累积应变量。
4. 如权利要求1至3任意一项所述的含铌钢厚板轧制中中间冷却及随后轧制 的模型支持方法，其特征在于所述平衡条件下微合金元素铌固溶量的计 算模型，是根据材料的化学成分，通过固溶度积公式确定。
5. 如权利要求2或3所述的含铌钢厚板轧制中中间冷却及随后轧制的模型支 持方法，其特征在于所述微合金元素铌析出计算模型，是根据被冷却材 料的化学成分计算时间-析出的关系，由析出比Xp确定，为中间冷却停止 温度下，中间冷却停止时间与开始析出时间的对数之差，和析出完成时间 与析出开始时间的对数之差的比值。
6. 如权利要求1至3任意一项所述的含铌钢厚板轧制中中间冷却及随后轧制 的模型支持方法，其特征在于所述非平衡条件下固溶铌量计算模型，由 粗轧停轧温度和中间冷却条件停止温度下平衡固溶铌量与析出比例Xp确 定，即由粗轧停轧温度下平衡固溶铌量减去中间冷却条件停止温度下平衡 固溶铌量得出可析出铌量的未析出量加上中间冷却条件停止温度下平衡固 溶铌量。
7.如权利要求1至3任意一项所述的含铌钢厚板轧制中中间冷却及随后轧制 的模型支持方法，其特征在于所述固溶铌量与奥氏体未再结晶温度关系 模型，奥氏体未再结晶温度随固溶铌量的指数比例增加。
全文摘要
本发明提供了一种含铌钢厚板轧制中中间冷却及随后轧制的模型支持方法，用于按照规定的中间冷却曲线和随后轧制的工艺制度，在有控制的轧制和冷却过程中冷却和轧制含铌钢厚板，其特征在于一种金属物理的过程模型，它将中间冷却及随后的轧制过程控制为，使中间冷却曲线在算得的被冷却材料的/时间/析出/再结晶曲线图内如此在动态析出和再结晶开始温度之间延伸，即，其结果是使得中间冷却后的轧制过程在未再结晶区进行，获得算定的累积应变量，提高最终产品性能稳定性和轧制的生产效率。
文档编号C21D8/02GK101168793SQ20061011751
公开日2008年4月30日 申请日期2006年10月25日 优先权日2006年10月25日
发明者尹小东, 沈建国, 焦四海, 聪 王 申请人:宝山钢铁股份有限公司