Превращения ферритно-перлитной структуры при охлаждении рулонов

После охлаждения на отводящем рольганге полоса сматывается в рулон до 36 тонн, где охлаждается со скоростью ~10 град/ч в течение 2-3 суток. Если температура смотки рулона ниже критической точки , то при охлаждении горячекатаной стали в рулоне происходят процессы собирательной рекристаллизации феррита, сфероидизации цементитных пластин перлита, диффузионного выделения избыточных фаз.

Исследования показали, что собирательная рекристаллизация феррита развивается незначительно. Рост зерна феррита не превышает 0,25 балла.

Сферодизация цементитных пластин перлита происходит путем деления пластин на части с последующей коалесценцией больших «осколков» цементита (центров сфероидизации) за счет более мелких. Из опытных данных следует, что в зависимости от состава стали и скорости охлаждения рулонов превращение пластинчатого цементита в глобулярный может достигать более 50%. При остывании рулона до температуры ниже 550°С процессы сфероидизации цементита и роста зерна феррита практически полностью прекращаются.

Итак, если ферритно-перлитная структура образовалась до смотки, дальнейший рост зерна феррита при температуре смотки 680°С и ниже будет несущественным, так что размер и однородность зерна определяются только условиями горячей прокатки и охлаждения при g®a-превращении. Однако и скорость охлаждения в интервале g®a-превращения, и температура смотки в рулон сильно влияют на превращение пластинчатого перлита в сферический выше 500°С.

Степень сфероидизации перлита при охлаждении рулонов оказывает значительное влияние на пределы текучести и прочности. Они могут уменьшиться на 10-30 и 40-50 МПа соответственно.

Пример расчета

Пример расчета структурообразования в центральном участке по длине полосы сечением 3´1250 мм² из стали Ст3сп приведен на рис. 2-4 [6]. Температура конца прокатки составляла 850°С, температура смотки в рулон 640°С, скорость выхода полосы из последней клети стана 11 м/с. Душирование полосы водой на отводящем рольганге начинали на расстоянии 39 м от последней клети.

Рис.2. Температурно-деформационный режим прокатки (а), изменение размера зерна (б) и кинетика рекристаллизации аустенита в чистовой группе клетей (в); Т – температура раската; h – толщина раската; e – относительное обжатие

Деформация полосы в клетях чистовой группы сопровождается снижением температуры металла, сокращением длительности междеформационных пауз, а также уменьшением величины относительного обжатия в отдельной клети (рис. 2, а). В этих условиях после деформации в первых четырех клетях (клети 6-9) первичная рекристаллизация аустенита успевает завершиться за время до входа полосы в следующую клеть, после деформации в клети 10 рекристаллизация проходит частично, а после деформации в клети 11 не получает развития (рис. 2, в). В результате накопленная суммарная деформация при выходе из клети 12 составляет 44%. Последующая рекристаллизация обуславливает сохранение к моменту начала распада переохлажденного аустенита остаточного наклепа, равного 14%. После измельчения зерна аустенита до ~25 мкм в первых двух циклах деформация – рекристаллизация его размер остается практически неизменным (рис. 2, б).

Рис. 3. Кинетика распада переохлажденного аустенита при охлаждении полосы на отводящем рольганге и в рулоне (скорость охлаждения полосы на воздухе 8,3°С/с, в рулоне 1,6°С/ч): а – температура полосы; б – объемная доля аустенита; в – объемная доля фер­рита; г – объемная доля перлита

Рис. 4. Кинетика сфероидизации пластинчатого перлита при охлаждении в рулоне:

а – температура; б – степень сфероидизации (е) перлита

Распад переохлажденного аустенита начинается при 770°С через 0,8 с от момента начала душирования полосы водой на отводящем рольганге стана (см. рис. 3). После завершения образования феррита при 680°С начинается перлитное превращение, которое заканчивается во время смотки полосы в рулон. В процессе охлаждения рулона массой 30 т от температуры смотки получает развитие сфероидизация цементитных пластин перлита (см. рис. 4).