1、热轧大压下量对 18Cr2Ni4WA钢树枝状晶形态的影响霍晓阳Effect of Heavy Reduction on Morphology of Dendrite ofHot Rolled Steel 18Cr2Ni4WAHuo Xiaoyang (Fushun Special Steel (Group) Co Ltd, Fushun 113001)1 热轧 18Cr2Ni4WA钢的试验条件及方法轧制设备为 850 mm 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(540 mm460 mm460 mm380 mm)1 590 mm，钢坯尺寸为 160 mm160 mm
2、。钢锭的化学成分见表 1。钢锭出炉温度为 1 220 。表 1 钢锭的化学成分/%Table 1 Chemical compositions of ingot tested/%炉号 C Mn Si S P Ni Cr W CuA 0.165 0.39 0.29 0.009 0.011 4.27 1.50 0.91 0.12B 0.165 0.35 0.25 0.005 0.009 4.13 1.47 0.89 0.09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 18Cr
3、2Ni4WA 160 mm160 mm钢坯压下规程Table 2 Reduction schedule of 160 mm x 160 mm billet of steel 18Cr2Ni4WA rolling with heavy reduction轧件尺寸/mm孔型号 道次指针示数/t H B压下量 h/mm宽展量 b/mmB/H h/H H/D 1/ 0 540 460123503304904404604705050010 1.070.0930.1020.6880.6240.2720.301翻 钢3456290240190135430380330275450460470480405050
4、5510101010 1.750.0850.1660.1320.1670.5990.5480.4840.4200.2780.3460.3940.486翻 钢 789102702201701204403903402902852953653204050505010101015 1.100.0830.1140.1280.1470.6360.5830.5170.4500.2670.3310.3760.436翻 钢1112 8050 250220 310320 7030 2010 1.45 0.2190.120 0.4240.331 0.5700.453翻 钢 1314 9055 250215 2402
5、50 7035 2010 1.16 0.2190.140 0.4180.327 0.5740.498翻 钢1516 200 180160 230240 7020 1510 1.50 0.2800.111 0.3270.235 0.7610.514翻 钢 1718 25空回 161 185 790 25 1.15 0.3290 0.304 0.8800翻 钢19 28 164 164 21 3 0.114 0.236 0.552表 3 平均压下量轧制 18Cr2Ni4WA 160 mm160 mm钢坯压下规程Table 3 Reduction schedule of 160 mm160 mm b
6、illet of steel 18Cr2Ni4WA rolling with equal reduction轧件尺寸/mm孔型号 道次指针示数/t H B压下量 h/mm宽展量 b/mmB/H h/H H/D 1/1112 10050 270220 300310 5030 1010 1.45 0.1560.185 0.4240.358 0.4660.561翻 钢 1314 10055 260215 230240 5045 1010 1.12 0.1610.173 0.4050.340 0.4850.522翻 钢1516 405 200165 225235 4035 1010 1.42 0.16
7、70.175 0.3140.261 0.5620.687翻 钢 1718 6026 196162 170180 3934 1010 1.11 0.1660.173 0.2980.248 0.5750.647翻 钢19 28 164 164 16 2 0.099 0.228 0.462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.1 Dendrite morphology of square
8、bar rolling with heavy reduction (a) and with equal reduction (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 50 mm，但相对变形量较小，即 h/H0.2。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0.2190.329 mm；而方案 2相对变形程度仅为 0.185 mm。所以，方案1轧
9、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 1119 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 0.88 mm，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
10、较平缓，最大值仅为 0.68 mm。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.2 1/ curves of square bar rolling with heavy reduction (1) and equal reduction (2)变形的第一阶段为第 15 道次，其 H/D0.40.5(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 611 道次，此阶段是由中间层开始变形到相对均匀
11、阶段，其 H/D=0.40.5，变形逐渐深透，有利于破碎树枝状晶。变形的第三阶段为第 1219 道次，其 H/D0.40.5，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
