热轧大压下量对18Cr2Ni4WA钢树枝状晶形态的影响

热轧大压下量对18Cr2Ni4WA钢树枝状晶形态的影响霍晓阳EffectofHeavyReductiononMorphologyofDendriteofHotRolledSteel18Cr2Ni4WAHuoXiaoyang(FushunSpecialSteel(Group)CoLtd,Fushun113001)1热轧18Cr2Ni4WA钢的试验条件及方法轧制设备为Φ850mm可逆式初轧机，箱型孔型系统，使用2.7t矩型镇静钢锭，钢锭尺寸为(540mm×460mm～460mm×380mm)×1590mm，钢坯尺寸为160mm×160mm。钢锭的化学成分见表1。钢锭出炉温度为1220℃。表1钢锭的化学成分/%Table1Chemicalcompositionsofingottested/%炉号CMnSiSPNiCrWCuA0.1650.390.290.0090.0114.271.500.910.12B0.1650.350.250.0050.0094.131.470.890.09采用2种变形方案进行对比试验：方案1采用大压下量轧制，其压下规程及工艺参数如表2；方案2采用平均压下量轧制，其压下规程及工艺参数如表3。表2大压下量轧制18Cr2Ni4WA160mm×160mm钢坯压下规程Table2Reductionscheduleof160mmx160mmbilletofsteel18Cr2Ni4WArollingwithheavyreduction孔型号道次指针示数/t轧件尺寸/mm压下量Δh/mm宽展量Δb/mmB/HΔh/HH/D1/HBⅠ01235033054049044046046047050500101.070.0930.1020.6880.6240.2720.301翻钢345629024019013543038033027545046047048040505055101010101.750.0850.1660.1320.1670.5990.5480.4840.4200.2780.3460.3940.486翻钢Ⅱ7891027022017012044039034029028529536532040505050101010151.100.0830.1140.1280.1470.6360.5830.5170.4500.2670.3310.3760.436翻钢11128050250220310320703020101.450.2190.1200.4240.3310.5700.453翻钢Ⅲ13149055250215240250703520101.160.2190.1400.4180.3270.5740.498翻钢1516200180160230240702015101.500.2800.1110.3270.2350.7610.514翻钢Ⅳ171825空回161185790251.150.32900.3040.8800翻钢19281641642130.1140.2360.552表3平均压下量轧制18Cr2Ni4WA160mm×160mm钢坯压下规程Table3Reductionscheduleof160mm×160mmbilletofsteel18Cr2Ni4WArollingwithequalreduction孔型号道次指针示数/t轧件尺寸/mm压下量Δh/mm宽展量Δb/mmB/HΔh/HH/D1/HB111210050270220300310503010101.450.1560.1850.4240.3580.4660.561翻钢Ⅲ131410055260215230240504510101.120.1610.1730.4050.3400.4850.522翻钢1516405200165225235403510101.420.1670.1750.3140.2610.5620.687翻钢Ⅳ17186026196162170180393410101.110.1660.1730.2980.2480.5750.647翻钢19281641641620.0990.2280.462注：前10道次各参数同表2。2试验结果与分析低倍树枝状晶形貌如图1，大压下量轧制的钢坯树枝状晶分枝少，纤维性好且均匀。平均压下量轧制的钢坯树枝状晶分枝较多，纤维性差且不均匀。图1大压下量(a)和平均压下量(b)轧制的方钢树枝状晶形貌Fig.1Dendritemorphologyofsquarebarrollingwithheavyreduction(a)andwithequalreduction(b)只有在三向压应力的作用下，才能破碎钢锭树枝状晶。从表2、表3可以看出，前10道次虽然压下量较大，达到50mm，但相对变形量较小，即Δh/H＜0.2。此时，轧件表面层受三向不等压应力作用，中心部受拉应力作用，这种应力状态对破碎树枝状晶影响不大。从11道次开始，相对变形量明显增加，轧件除两侧表面受两向拉应力作用外，其他部位均受三向不等压应力作用。此时，方案1相对变形程度达到0.219～0.329mm；而方案2相对变形程度仅为0.185mm。所以，方案1轧制的变形程度大，三向应力也大，树枝状晶容易被破碎，且纤维性好(见图1)。轧制中无法直观地看出树枝状晶的变化情况，通过对变形区形状系数的分析，便能较清楚地了解热轧变形对树枝状晶形态的影响。由于两个方案中前10道次的变形情况相同，因此仅对11～19道次的变形区形状系数作对比分析。变形区形状系数的变化曲线如图2所示。大压下量轧制时，为增加1/值，奇数道的压下量较大，偶数道次采用小的压下量(甚至为0)。因此，1/出现峰值与谷值，最大值达0.88mm，轧件断面高度接近于变形区接触弧长，压缩变形完全深入到轧件内部［1］，树枝状晶容易被破碎。而在平均压下量轧制时，各道次1/值的变化比较平缓，最大值仅为0.68mm。变形不深，树枝状晶破碎程度差。因此，1/值越大，越有利于破碎树枝状晶。当1/值接近于1.0时效果更佳。图2大压下量(1)和平均压下量(2)轧制18Cr2Ni4WA钢坯的1/曲线Fig.21/curvesofsquarebarrollingwithheavyreduction(1)andequalreduction(2)变形的第一阶段为第1～5道次，其H/D＞0.4～0.5(H：轧件高度，D轧辊直径)，此阶段为表面变形［2］，对树枝状晶形态影响不大。变形第二阶段为第6～11道次，此阶段是由中间层开始变形到相对均匀阶段，其H/D=0.4～0.5，变形逐渐深透，有利于破碎树枝状晶。变形的第三阶段为第12～19道次，其H/D＜0.4～0.5，此阶段为中间层金属变形大于表面层变形的阶段，这是使对树枝状晶形貌产生变化的关键性阶段。此时，随着轧件高度越来越小，相对压下量增大，轧件沿高度方向上的变形也越来越均匀，最后过渡到中心层变形大于表面层变形。作者简介：霍晓阳，女，32岁，工程师。1990年毕业于东北大学金属压力加工系，主要从事轧钢工艺设计与研究。作者单位：抚顺特殊钢(集团)有限责任公司，抚顺113001参考文献1王延溥.金属塑性加工.北京：冶金工业出版社，1988，52朱殿强.孔型设计.东北工学院，1987，9