熱軋工藝對冷軋板連退組織和性能的影響

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主要因素-熱軋工藝，主要介紹熱軋工藝對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過程、冷軋板的指標介紹，以及其他影響冷軋板性能的因素，重點介紹了熱軋工藝對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，真正認識、熟悉熱軋工藝的操作步驟對于冷軋板組織性能的影響，為當前冷軋板的制造方法提供一些參考，同時，此研究可以進一步優化冷軋板的制造流程、節約制造成本。

關鍵詞：熱軋工藝;冷軋板;組織性能影響因素

中圖分類號：TG142.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：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，制造過程中任何細微的差異，都可能導致冷軋板的組織以及性能發生變化。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結晶溫度之上時再進行鋼板的軋制，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式熱軋工藝，這兩種熱軋方式，各自均有著各自的優點與不足。本文將著重介紹熱軋工藝對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要素以及各種操作流程對于冷軋板連退組織以及冷軋板性能的影響。

1? 當前煉鋼工藝中熱軋線操作步驟簡述

熱軋工藝是指在溫度到達結晶溫度值之上時，在高溫條件下，對鋼板進行軋制。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，首先，要將鑄坯放置入加熱爐中進行加熱、升溫;鋼鐵放置入加熱爐中，高溫環境會使得鋼材被氧化，鋼材表面會形成磷皮，這會影響鋼材的質量，影響鋼材的光滑度。可以采取高壓水去磷這一方式去除鋼材表面的磷皮，根據鋼材的材質、磷皮的情況，來選取適當的水量以及調整壓力的大小，然后利用變頻器來調節水量以及壓力大小，有針對性地去除鑄坯表面覆蓋的磷皮，進一步提升鑄坯質量，提高工作效果;其次，在對鑄坯進行初步處理后，開始進行粗軋，也就是將鑄坯進行預軋薄，有利于精煉的板形控制并軋至目標厚度;制作完成后，進行進一步地精軋，將粗軋坯進一步軋制至目標厚度。在流程的最后，需要運用卷取機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結晶溫度之上時再進行鋼板的軋制。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便，不用過多地進行投資，使用的設備較少，生產過程以及生產時間都比較靈活。但是，這種熱軋方式工作環境較差，工人勞動時間太長、工人的工作強度太大，并且這種熱軋方式最后得到的優良的最終產品較少、成品率太低、產品質量較差。

另一種熱軋工藝是半連續鑄造式熱軋工藝，這種方式是當前制鋼工廠中最常使用的熱軋方式，運用半連續的方法來進行鋼板的生產，多次進行軋制，得到最終產品。這種方式成品率高，最終產品質量較好，但是操作過程太過麻煩、復雜，且需要在生產過程中進行更多的投資。

1.2 冷軋板介紹

冷軋板力學性能較好，且冷軋板更加光滑整潔，因此冷軋板被廣泛應用于家電制造產業之中，比如說用于制造我們日常使用的電冰箱、電視機等，除此之外，冷軋板還被應用于汽車的生產之中。隨著技術的進步，冷軋板的性能也在不斷地提高。根據冷軋板的沖壓級別的不同，冷軋板的發展可以被分為三個階段：首先，沸騰鋼階段，在這一時期的冷軋板，鋼板中的氮元素含量比較多，這使得最終產品的保存時間較短，且沖壓后會進一步影響產品的光滑度。其次，第二階段，鋁鎮定鋼階段，在鋁定鎮鋼生產過程中，應用鋁元素來固定氮元素，這就使得產品沖壓能力得到提升，同時產品的保存時間也得到了進一步地加長。最后，隨著軋制技術的發展，得到了無間隙原子鋼，這種鋼材的沖壓級別更高，具有更加優良的性能，較之前有了很大地提升。

2? 性能影響因素

2.1 鋼材中的化學元素

鋼材中的碳元素的含量會影響最終生產的冷軋板的強度，碳含量過少會導致最終所生產的冷軋板強度、硬度較低，鋼板中的碳元素的含量也會影響冷軋板的“脆度”，碳含量的增加還會使得最終生產出的冷軋板變得更“脆”。

錳元素在鋼材軋制過程中，也起到十分重要的作用，錳元素對于冷軋板的生產以及冷軋板性能的提高來說都是有益的，錳元素可以進一步強化鋼材的硬度與強度，同時，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，進一步提升冷軋板的耐磨性。

硅元素在鋼材煉制過程中對于冷軋板的生產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一步增強鋼液的流動性;除此之外，硅元素可以影響所生產的鋼材的屈服點的高低以及抗拉強度的大小，如若鋼材生產過程中，硅元素含量增加，可以提升最終所生產的鋼板的抗拉強度以及進一步提升鋼板的屈服點。

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

2.2 退火工藝對于冷軋板性能的影響

退火條件會直接影響冷軋板的組織結構以及最終生產的冷軋板的性能，在運用退火工藝來進行冷軋板軋制的時候，必須嚴格控制退火條件，比如退火溫度的控制。若退火溫度過高，會使得最終形成的鋼材強度以及冷軋板的硬度有所下降，同時會降低鋼材的屈強比。如若退火溫度過低，會降低鋼材的延伸率。

保溫時間也會影響最終生產的鋼板的組織結構以及性能，保溫時間的加長可以提高鋼板的延伸率，但是會導致屈服強度的降低。在應用退火工藝進行冷軋板的軋制時，要找到退火溫度與保溫時間之間的關聯，選擇合適的比例，實現二者的完美配合，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勢，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，可以進一步提升冷軋板的屈服強度。冷軋工藝是在常溫下來進行鋼材的軋制，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重要因素。壓下率會影響鋼材的結晶顆粒大小，進而影響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晶溫度，可以使得最終生產的鋼材的屈服強度得到進一步提升。

3? 熱軋工藝對冷軋板連退組織和性能的影響

在運用熱軋工藝進行鋼材的軋制時，熱軋時鋼材的加熱溫度、壓下率、最終的熱軋溫度、冷卻時間以及卷取溫度都會影響鋼材、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，從而在后續冷軋后的連續退火過程中形成形核區域，有利于再結晶的進行，并起到固氮的作用，增加材料的抗時效性。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退火再結晶及抗時效性的提高。

3.1 熱軋原料成分對組織、性能的影響

鋁元素可以降低鋼材內的含氧量，相當于脫氧劑，鋁元素含量的增多會使得冷軋板的延伸率得到提高，但是鋁元素含量的增多會導致最終生產的冷軋板的強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的冷軋板的耐磨性、以及冷軋板的硬度與強度，錳元素含量的提高，會使得冷軋板的強度以及硬度得到增強。

3.2 熱軋卷曲溫度對于冷軋板組織、性能的影響

鋁鎮靜鋼中的氮化鋁在六百攝氏度左右開始析出，為了保留鋁鎮靜鋼中的氮化鋁成分，防止氮化鋁流失，在熱軋工藝進行過程中應當降低卷曲溫度。低溫卷曲可以保留更多的氮化鋁，氮化鋁可以促進織構的形成，這使得最終得到的冷軋板的沖壓性可以進一步加強。

隨著熱軋過程中卷曲溫度的升高，屈服強度先降低后升高、冷軋板的抗拉強度先降低后升高、冷軋板的延伸率先升高后降低，同時，在此過程中，r值平穩上升。但是，如果卷曲溫度太低會使得基板硬度過硬，不利于熱軋工藝冷軋的順利進行;此外，如果熱軋的卷曲溫度過高，會影響相變過程的進度，進而影響冷軋板的深沖性能。

熱軋工藝的卷取溫度除了會影響冷軋板的性能之外，也會影響冷軋板的組織結構：熱軋過程中，卷曲溫度的降低可以使得冷軋板的組織結構更加細化;而卷曲溫度過高則會造成冷軋板的組織結構粗大。

3.3 熱軋工藝中的終軋溫度對于冷軋板組織、性能的影響

熱軋工藝中的終軋溫度也會對冷軋板的組織以及性能產生影響。在終軋溫度較高時，觀察冷軋板的顯微結構，可以發現這時冷軋板的顯微結構比較整齊、均勻;如果終軋溫度較低，會觀察到冷軋板的結構變得無序、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一步提升。另外，在終軋過程中，氮化鋁逐步析聚，可以形成穩定性更強的織構，使得冷軋板的深沖性能得到進一步地提升。

4? 研究意義

通過研究熱軋工藝對冷軋板連退組織和性能的影響，可以了解當前熱軋工藝存在的不足，同時，通過研究熱軋工藝對冷軋板連退組織和性能的影響，可以實現熱軋工藝的進一步改良;研究使得我們可以清楚應當選擇怎樣的軋制手段、軋制方法才能夠達到更好的軋制效果。此外，研究可以使我們認識到節約成本、節約資源的方法。比如，首先我們可以從源頭控制資源的使用，節約原材料。其次，可以通過改進工藝流程，提高技術水平，來進一步優化冷軋板生產過程，減少生產過程中的資源浪費，進一步節約成本。

5? 結語

冷軋板根據沖壓不同可以分為三類，冷軋板性能的衡量較多，比如硬度、強度、屈服強度、抗拉強度等，冷軋板組織性能的影響因素有多種，比如說鋼材中的化學元素，化學元素的含量會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影響冷軋板的組織性能。在這里幾個影響因素中，本文重點講解了熱軋工藝對于冷軋板組織性能的影響。熱軋工藝是指在結晶溫度之上進行鋼板的軋制，熱軋工藝主要是通過影響氮化鋁來進一步影響冷軋板的組織性能。熱軋工藝對于冷軋板組織性能的影響主要包括卷曲溫度對于冷軋板組織性能的影響;終軋溫度對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一步優化，軋制方式可以進一步改良。同時，也能夠減少生產過程中的資源浪費，讓每份資源都能最大限度地發揮作用。

參考文獻：

[1]高振朋.熱軋預熱工藝對5052鋁合金冷軋板組織和性能的影響[J].鋁加工，2016（6）：56-60.

[2]周崇.退火對高通量連鑄連軋AA5052組織和成形性能的影響[D].河南：鄭州大學，2015.

[3]劉后龍，馬明玉，劉玲玲，等.熱軋板退火工藝對19Cr2M01W鐵素體不銹鋼織構與成形性能的影響[J].金屬學報，2019，55（5）：566-574.