轧材质量控制与深加工技术第03讲01轧材组织性能的预报与控制北京科技大学韩静涛第一页，共三十七页。组织因素对屈服强度的影响第二页，共三十七页。各因素对HSLA钢强度的影响D：位错；P：析出；G：晶粒度；S：固溶；F：基体第三页，共三十七页。显微组织内在关系预测控制预测与控制技术提高生产能力降低产品消耗提高产品质量力学性能工艺参数图1SPPC的技术内涵第四页，共三十七页。2.SPPC技术的发展及应用1）热轧板带过程为SPPC发展的集中点：自20世纪80年代开始，出现了各种描述贯穿热轧至冷却过程的组织演变模型。有些模型在生产中已开始应用，其中多数集中在板带热轧生产过程。原因可能是：①在板带热轧生产中，只有对生产条件进行精密控制才能保证最终产品的各项性能指标。②板带轧制过程的冶金学特点和机制目前已基本清楚。如果钢材在再结晶终止温度（Tnr）之上进行轧制，那么道次间隔之内可以充分完成静态再结晶，这种情况一般发生在普碳钢的轧制生产中。Tnr以下进行板带轧制，由于应变诱导析出阻止了进一步奥氏体的静态再结晶，因此会产生奥氏体的拉长。③在粗轧过程中，由于道次间隔时间较长，冶金学行为与中厚板轧制过程相似。在精轧过程，道次间隔时间较短，更接近棒线材轧制过程。板带轧制的这种即类似中厚板轧制，又类似棒线材轧制的特点，使建立描述其冶金学行为的数学模型更具有挑战性。第五页，共三十七页。输入初始数据设定工艺参数释放工艺参数至控制机安排作业计划判断是否符合要求加热炉加热温度，时间初轧轧制温度，参数精轧轧制温度，参数控制冷却温度模型晶粒组织模型预报加热后组织温度模型变形模型预报板坯温度，组织判断再结晶状态静态再结晶亚动态再结晶动态再结晶形变及变形速率模型温度模型晶粒变化模型预报钢板组织和性能温度模型相变模型产品组织力学性能调整工艺参数力学性能模型判断是否符合要求入库仿真性能预报模型板带钢综合组织性能预报与控制流程第六页，共三十七页。2）热轧板带SPPC技术系统：钢种及成份设计在线控制离线或在线预测物理冶金模型过程模型温度模型调整成份设定轧机调整过程参数轧制力奥氏体相变力学性能冶炼热轧冷却和卷取作用：组成：奥氏体再结晶执行功能：图2热轧板SPPC系统的构成第七页，共三十七页。3）SPPC技术作为离线分析手段的主要应用①降低实机轧制实验次数；②初步评价设备改造后的效果；③可预测不可测量的变量参数；④清楚认识到产品性能进一步提高的潜力；⑤使研究开发新产品的耗费降低。⑥达到简化钢种的目的。4）SPPC技术在实际生产中主要应用⑦简化板坯尺寸和化学成分－消除由于采用连铸，热装轧制，直接热轧，熔炼还原，薄板坯连铸，薄带连铸等新技术而使工序调配达到极限，从而降低生产力并损害产品质量的负面影响；⑧SPPC技术还可以用于提高产品质量和制定灵活的生产规程－降低产品的性能波动。第八页，共三十七页。3.SPPC模型的主要内容SPPC模型热轧过程再结晶模型：动态再结晶，静态再结晶，奥氏体晶粒长大。冷却过程相变模型：ga,P,BandMa－晶粒尺寸预测。组织－性能对应关系模型：屈服强度，抗拉强度，延伸率沉淀相析出模型沉淀相分数，沉淀相尺寸等。图3SPPC模型的主要内容第九页，共三十七页。低碳钢热轧过程中的金属学现象工艺过程金属学现象加热转变/晶粒长大/析出固溶物轧制再结晶/奥氏体晶粒长大/析出冷却转变/析出第十页，共三十七页。影响热轧钢材最终性能的组织因素有位错、析出、晶粒度、固溶和基本晶格。与钢材力学性能有关的强化机制有细晶强韧化、析出强化、固溶强化、相变强化和位错强化等。各组织参量对钢材强度的影响如图3和4所示，其中晶粒度是影响钢材性能的最重要因素，相应地细晶强化则是钢材最重要的强韧化机制。因为只有它可以在提高强度的同时也提高韧性。组织性能预报模型第十一页，共三十七页。为了预报热轧带钢性能，需建立一个精确的组织演化模型。低碳和低合金高强度钢热轧带钢的微观组织模型可分为三个阶段：加热、轧制和冷却。三个阶段所发生的金属学过程为①奥氏体再结晶和晶粒长大；②奥氏体→铁素体相变；③冷却后碳、氮化合物在铁素体中的析...
