热轧工艺对冷轧板连退组织和性能的影响

韩刚 高社勇 苗素静

摘要：本文选取影响冷轧板组织以及性能的一个主要因素-热轧工艺，主要介绍热轧工艺对于冷轧板组织性能的影响。本文首先介绍热轧工艺的含义，其次介绍了冷轧板的历史演进过程、冷轧板的指标介绍，以及其他影响冷轧板性能的因素，重点介绍了热轧工艺对于冷轧板连退组织和性能的影响，在文章最后，论述了此研究的意义。意在通过这篇文章，真正认识、熟悉热轧工艺的操作步骤对于冷轧板组织性能的影响，为当前冷轧板的制造方法提供一些参考，同时，此研究可以进一步优化冷轧板的制造流程、节约制造成本。

关键词：热轧工艺;冷轧板;组织性能影响因素

中图分类号：TG142.1                                    文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）14-0042-02

0  引言

冷轧板组织以及性能状况的影响因素有多种，制造过程中任何细微的差异，都可能导致冷轧板的组织以及性能发生变化。热轧工艺是影響冷轧板组织性能的重要因素之一，热轧工艺是指在温度到达结晶温度之上时再进行钢板的轧制，主要包括两种形式，分别是铁模铸造式热轧工艺以及半连续式热轧工艺，这两种热轧方式，各自均有着各自的优点与不足。本文将着重介绍热轧工艺对于冷轧板组织性能的影响，具体分析热轧工艺流程中的各个要素以及各种操作流程对于冷轧板连退组织以及冷轧板性能的影响。

1  当前炼钢工艺中热轧线操作步骤简述

热轧工艺是指在温度到达结晶温度值之上时，在高温条件下，对钢板进行轧制。热轧线主要包括板坯保温、高压水去磷、粗轧、精轧、卷取等步骤。在轧制钢材时，首先，要将铸坯放置入加热炉中进行加热、升温;钢铁放置入加热炉中，高温环境会使得钢材被氧化，钢材表面会形成磷皮，这会影响钢材的质量，影响钢材的光滑度。可以采取高压水去磷这一方式去除钢材表面的磷皮，根据钢材的材质、磷皮的情况，来选取适当的水量以及调整压力的大小，然后利用变频器来调节水量以及压力大小，有针对性地去除铸坯表面覆盖的磷皮，进一步提升铸坯质量，提高工作效果;其次，在对铸坯进行初步处理后，开始进行粗轧，也就是将铸坯进行预轧薄，有利于精炼的板形控制并轧至目标厚度;制作完成后，进行进一步地精轧，将粗轧坯进一步轧制至目标厚度。在流程的最后，需要运用卷取机将精轧后的钢材卷曲成卷筒的形状。

1.1 热轧工艺介绍

热轧工艺是指在温度到达结晶温度之上时再进行钢板的轧制。热轧工艺主要有两种方式，分别是铁模铸造式热轧工艺，这种热轧方式操作比较简便，不用过多地进行投资，使用的设备较少，生产过程以及生产时间都比较灵活。但是，这种热轧方式工作环境较差，工人劳动时间太长、工人的工作强度太大，并且这种热轧方式最后得到的优良的最终产品较少、成品率太低、产品质量较差。

另一种热轧工艺是半连续铸造式热轧工艺，这种方式是当前制钢工厂中最常使用的热轧方式，运用半连续的方法来进行钢板的生产，多次进行轧制，得到最终产品。这种方式成品率高，最终产品质量较好，但是操作过程太过麻烦、复杂，且需要在生产过程中进行更多的投资。

1.2 冷轧板介绍

冷轧板力学性能较好，且冷轧板更加光滑整洁，因此冷轧板被广泛应用于家电制造产业之中，比如说用于制造我们日常使用的电冰箱、电视机等，除此之外，冷轧板还被应用于汽车的生产之中。随着技术的进步，冷轧板的性能也在不断地提高。根据冷轧板的冲压级别的不同，冷轧板的发展可以被分为三个阶段：首先，沸腾钢阶段，在这一时期的冷轧板，钢板中的氮元素含量比较多，这使得最终产品的保存时间较短，且冲压后会进一步影响产品的光滑度。其次，第二阶段，铝镇定钢阶段，在铝定镇钢生产过程中，应用铝元素来固定氮元素，这就使得产品冲压能力得到提升，同时产品的保存时间也得到了进一步地加长。最后，随着轧制技术的发展，得到了无间隙原子钢，这种钢材的冲压级别更高，具有更加优良的性能，较之前有了很大地提升。

2  性能影响因素

2.1 钢材中的化学元素

钢材中的碳元素的含量会影响最终生产的冷轧板的强度，碳含量过少会导致最终所生产的冷轧板强度、硬度较低，钢板中的碳元素的含量也会影响冷轧板的“脆度”，碳含量的增加还会使得最终生产出的冷轧板变得更“脆”。

锰元素在钢材轧制过程中，也起到十分重要的作用，锰元素对于冷轧板的生产以及冷轧板性能的提高来说都是有益的，锰元素可以进一步强化钢材的硬度与强度，同时，锰元素可以提升钢材的耐磨性。铝元素也可以减少钢材中的氧元素含量，进一步提升冷轧板的耐磨性。

硅元素在钢材炼制过程中对于冷轧板的生产以及冷轧板性能的提高来说都是有益的。硅元素是炼钢过程中添加的脱氧剂，在炼钢过程中可以进一步增强钢液的流动性;除此之外，硅元素可以影响所生产的钢材的屈服点的高低以及抗拉强度的大小，如若钢材生产过程中，硅元素含量增加，可以提升最终所生产的钢板的抗拉强度以及进一步提升钢板的屈服点。

硫元素不利于钢材的质量的提升，它会影响钢材的力学性能，使得冷轧板的质量降低，并且会降低冷轧板的耐腐蚀度;除此之外，硫元素的偏析会导致钢板在生产过程中产生“热脆”，更加容易开裂、产生裂纹。磷元素与硫元素相同都是钢板生产过程中的有害元素，不利于钢材的生产的顺利进行以及钢材性能的提升。磷元素对于钢材的影响同硫元素相似，磷元素的偏析会使得最终生产的钢材的韧性有所下降。

2.2 退火工艺对于冷轧板性能的影响

退火条件会直接影响冷轧板的组织结构以及最终生产的冷轧板的性能，在运用退火工艺来进行冷轧板轧制的时候，必须严格控制退火条件，比如退火温度的控制。若退火温度过高，会使得最终形成的钢材强度以及冷轧板的硬度有所下降，同时会降低钢材的屈强比。如若退火温度过低，会降低钢材的延伸率。

保温时间也会影响最终生产的钢板的组织结构以及性能，保温时间的加长可以提高钢板的延伸率，但是会导致屈服强度的降低。在应用退火工艺进行冷轧板的轧制时，要找到退火温度与保温时间之间的关联，选择合适的比例，实现二者的完美配合，共同完成钢板的轧制工作。

2.3 冷轧工艺的影响

冷轧工艺与热轧工艺相比具有一定的优势，冷轧工艺更有利于钢板的成型，可以使得钢材的表面更加光滑，可以进一步提升冷轧板的屈服强度。冷轧工艺是在常温下来进行钢材的轧制，可以通过冷轧来降低钢材的厚度，提高钢材的延伸率。冷轧工艺流程中，总压下率是影响冷轧板组织以及性能的一个重要因素。压下率会影响钢材的结晶颗粒大小，进而影响r值。此外，冷轧过程中，提高冷轧的压下率以及降低钢板的再结晶温度，可以使得最终生产的钢材的屈服强度得到进一步提升。

3  热轧工艺对冷轧板连退组织和性能的影响

在运用热轧工艺进行钢材的轧制时，热轧时钢材的加热温度、压下率、最终的热轧温度、冷却时间以及卷取温度都会影响钢材、影响冷轧板的連退组织和性能。热轧工艺主要是通过影响氮化铝的溶解以及析出来进一步影响冷轧板的组织与性能。热轧过程中，较高的卷取温度有利于钢中的氮化铝析出，从而在后续冷轧后的连续退火过程中形成形核区域，有利于再结晶的进行，并起到固氮的作用，增加材料的抗时效性。若卷取温度较低，在急冷过程中不利于氮化铝的析出，不利于冷轧后的连续退火再结晶及抗时效性的提高。

3.1 热轧原料成分对组织、性能的影响

铝元素可以降低钢材内的含氧量，相当于脱氧剂，铝元素含量的增多会使得冷轧板的延伸率得到提高，但是铝元素含量的增多会导致最终生产的冷轧板的强度以及硬度有所下降。除此之外，铝元素可以使得冷轧板更加纯净，也可以进一步提高冷轧板的深冲性能。锰元素含量的高低可以影响最终生产的冷轧板的耐磨性、以及冷轧板的硬度与强度，锰元素含量的提高，会使得冷轧板的强度以及硬度得到增强。

3.2 热轧卷曲温度对于冷轧板组织、性能的影响

铝镇静钢中的氮化铝在六百摄氏度左右开始析出，为了保留铝镇静钢中的氮化铝成分，防止氮化铝流失，在热轧工艺进行过程中应当降低卷曲温度。低温卷曲可以保留更多的氮化铝，氮化铝可以促进织构的形成，这使得最终得到的冷轧板的冲压性可以进一步加强。

随着热轧过程中卷曲温度的升高，屈服强度先降低后升高、冷轧板的抗拉强度先降低后升高、冷轧板的延伸率先升高后降低，同时，在此过程中，r值平稳上升。但是，如果卷曲温度太低会使得基板硬度过硬，不利于热轧工艺冷轧的顺利进行;此外，如果热轧的卷曲温度过高，会影响相变过程的进度，进而影响冷轧板的深冲性能。

热轧工艺的卷取温度除了会影响冷轧板的性能之外，也会影响冷轧板的组织结构：热轧过程中，卷曲温度的降低可以使得冷轧板的组织结构更加细化;而卷曲温度过高则会造成冷轧板的组织结构粗大。

3.3 热轧工艺中的终轧温度对于冷轧板组织、性能的影响

热轧工艺中的终轧温度也会对冷轧板的组织以及性能产生影响。在终轧温度较高时，观察冷轧板的显微结构，可以发现这时冷轧板的显微结构比较整齐、均匀;如果终轧温度较低，会观察到冷轧板的结构变得无序、混乱。

随着热轧工艺中终轧温度的升高，冷轧板的深冲性能可以得到进一步提升。另外，在终轧过程中，氮化铝逐步析聚，可以形成稳定性更强的织构，使得冷轧板的深冲性能得到进一步地提升。

4  研究意义

通过研究热轧工艺对冷轧板连退组织和性能的影响，可以了解当前热轧工艺存在的不足，同时，通过研究热轧工艺对冷轧板连退组织和性能的影响，可以实现热轧工艺的进一步改良;研究使得我们可以清楚应当选择怎样的轧制手段、轧制方法才能够达到更好的轧制效果。此外，研究可以使我们认识到节约成本、节约资源的方法。比如，首先我们可以从源头控制资源的使用，节约原材料。其次，可以通过改进工艺流程，提高技术水平，来进一步优化冷轧板生产过程，减少生产过程中的资源浪费，进一步节约成本。

5  结语

冷轧板根据冲压不同可以分为三类，冷轧板性能的衡量较多，比如硬度、强度、屈服强度、抗拉强度等，冷轧板组织性能的影响因素有多种，比如说钢材中的化学元素，化学元素的含量会影响冷轧板组织性能;退火工艺、冷轧工艺等不同工艺方式的选择也会影响冷轧板的组织性能。在这里几个影响因素中，本文重点讲解了热轧工艺对于冷轧板组织性能的影响。热轧工艺是指在结晶温度之上进行钢板的轧制，热轧工艺主要是通过影响氮化铝来进一步影响冷轧板的组织性能。热轧工艺对于冷轧板组织性能的影响主要包括卷曲温度对于冷轧板组织性能的影响;终轧温度对于冷轧板组织性能的影响等方面。通过这些研究，钢材轧制工作能够得到进一步优化，轧制方式可以进一步改良。同时，也能够减少生产过程中的资源浪费，让每份资源都能最大限度地发挥作用。

参考文献：

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