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控制轧制和控制冷却技术的新发展

控制轧制和控制冷却技术的新发展
控制轧制和控制冷却技术的新发展

控制轧制和控制冷却技术的新发展

夏佃秀,李兴芳,李建沛

(济南钢铁集团总公司,山东济南 250101 )

摘要:阐述了控轧控冷工艺的机理和工艺特点,介绍了为改善板形而开发的分开的冷却和润滑系统以及动态轧制工艺、GCr15轴承钢控轧新工艺的热模拟实

验结果和低碳贝氏体钢的新发展。指出应积极消化吸收先进的控轧控冷工艺,研制开发出高强、高韧性钢板。

关键词:控制轧制;控制冷却;低碳贝氏体钢;应变诱导

中图分类号:TG335 文献标识码:A 文章编号:1004-4620(2003)05-0038-04

New Development of Controlled Rolling and Controlled Cooling Technology XIA Dian-xiu, LI Xing-fang, LI Jian-pei

(Jinan Iron and Steel Group,Jinan 250101, China)

Abstract:Explains the mechanism and the technical features of controlled rolling and controlled cooling technology, introduces developed separated cooling lubricating system and dynamic rolling

technology for improving the plate shape, hot simulated test result of new controlled rolling technology of bearing steel GCr15 and new development of low carbon bainite steel, points out that must be to actively digest advanced controlled rolling and controlled cooling technology, develop high strength and high toughness plate. Keywords:controlled rolling;controlled cooling;low carbon bainite steel;strain induced transformation

近代工业发展对热轧非调质钢板的性能要求越来越高,除了具有高强

度外,还要有良好的韧性、焊接性能及低的冷脆性。目前世界上许多国家都利用控轧和控冷工艺生产高寒地区使用的输油、输气管道用钢板、低碳含铌的低合金高强度钢板、高韧性钢板,以及造船板、桥梁钢板、压力容器用钢板等。

1 控制轧制工艺的机理和特点

控制轧制工艺是指钢坯在稳定的奥氏体区域(A)或在亚稳定区域(A r3~A)内进行轧制,然后空冷或控制冷却速度,以获得铁素体与珠光体组r1r3

轧制工艺应用了奥氏体的织,某些情况下可获得贝氏体组织。现代控制再结晶和未再结晶两方面的理论,通过降低板坯的加热温度、控制变形量和终轧温度,充分利用固溶强化、沉淀强化、位错强化和晶粒细化机理,使钢板内部晶粒达到最大细化从而改变低温韧性,增加强度,提高焊接性能和成型性能。所以说,控制轧制工艺实际上是将形变与相变结合起来的一种综合

强化工艺。

控制轧制一般有控温轧制和热机轧制两种。

在控温轧制中,为了获得所要求的目标值,必须在规定的温度范围内进行总变形。第一个负荷道次的开轧温度是事先通过出炉温度规定的。轧制的温度范围由规定的终轧温度决定。一般情况下,只有轧制过程在规定的时间内中断,并将轧件送到停歇场上进行冷却,这个终轧温度才能得到保证。在这种轧制方式中,轧

制中断时的钢板厚度没有规定,轧制钢板可以取消常规的正火处理。

热机轧制是在规定的温度范围内按照所规定的压下量进行轧制,又分为两阶段轧制和三阶段轧制。在两阶段轧制中,轧制过程中断一次,并使轧件冷却到下一阶段所要求的轧制温度。在三阶段轧制中,轧制过程中断两次。轧制阶段是由该

阶段中预先给定的厚度压下量和完成该厚度压下量

时的温度范围决定的。由此产生了中间厚度和各阶段之间的轧制时间。

控轧的目的是在热轧条件下,通过细化铁素体晶粒,生产出韧性好、

7~8级,直强度高的钢材。例如,正常轧制工艺铁素体晶粒最好的情况是径大于20μm,而控制轧制工艺得到的铁素体晶粒为12级,其直径为5μm,这样细的晶粒是控制轧制最突出的优点。

控制轧制工艺还可以充分发挥微量元素的作用,含有微量Nb、V、Ti等元素的普通低碳钢采用控制轧制工艺,能获得更好的综合性能。

2 板带材控轧工艺过程的新方法

板带材的质量很大程度上取决于对轧制工艺过程的控制。常规方法有许多不足之处,原始凸度的设定无法对不同规格、不同材质的轧件进行跟踪控制;不均匀冷却方法具有响应太慢的缺点。戴维.麦基公司对板形自动控制系统及冷却液的喷射装置进行了独特的设计,其中彼此分隔开的冷却和润滑系统(SLC)和动态轧制工艺系统(DSS)收到了很好的效果。

2.1 分隔开的冷却和润滑系统(SLC)

板带材轧制大多数采用乳液来实现冷却润滑。在采用乳液冷却润滑的过程中,普遍存在乳液稳定性差、使用寿命短,尤其是轧后板带材表面质量达不到最佳程度等问题。利用分隔开的冷却和润滑系统可避免常规乳液冷却润滑给制品带来的缺陷。

该系统有两个连在一起的钢质冷却箱。每个冷却箱分别封住上工作辊和支承辊的辊面及下工作辊和支承辊的辊面,从而使每一个对轧辊和冷却箱构成一个隔离系统。上下两个冷却箱之间有一道缝,需轧制的带材由此通向辊缝,实现轧制。在轧制过程中把冷却系统和润滑系统分隔开,这就意味着在具备冷却润滑综合功能的基础上,还可以分别按各自独特的功能去进行配制。SLC系统可最大限度地发挥冷却和润滑的功能,从而使轧机的功率密度大大提高。

2.2 动态轧制工艺系统(DSS)

戴维.麦基公司利用计算机预测了全带材轧制的主要过程。充分利用计算机来建立轧制过程中的数学模型,本质上就是在线的模型参数估计。其中最为典型的

例子是动态轧制工艺系统。

该系统主要安装在热轧机组上,用于板形和断面形状的控制。由建立的数学模型和程序,根据预测的结果,连续地由轧机自适应功能进行控制。与通常的反馈式AGC系统不同之处,在于这个系统采用两个基本自适应等级。第一级为轧机控制的自适应,即包括轧辊的弯辊力、压下量的方式、运行速度和轧辊冷却液的分布等,使产品质量达到始终稳定一致。第二级是预测模型所用系数的自适应,即利用在轧制过程中测得的参数经过趋势回归分析来实现。接着按实测值与模型预测值的误差值作为一个函数来调整模型的系数。

应用DSS的主要目的是要生产出横向厚度均匀一致的产品。

3 GCr15控轧新工艺的模拟研究

近年来,一些工作者研究了轴承钢的热加工性能以及形变球化和再结晶,定量地确定了流变应力和破断应变与变形过程中的变量(应变、应变率、温度和相变)之间的关系;研究奥氏体加渗碳体的双相区形变球化,确定了变形温度和变形量是控制球化的主要因素,奥氏体化后变形有利于双相区形变球化;借助于热扭转实验机用停顿变形方法,研究了轴承钢热轧过程中的再结晶行为,确定了静态和动态再结晶,与变形温度、道次应变和道次间隔时间等之间的关系,以及在双相区发生的动态软化现象。这一系列的工作为正确制定轴承钢控制轧制工艺提供了科学的依据。

轴承钢的各种生产工艺中,在900℃以上奥氏体单相区轧制后快冷至850~800℃的双相区内再次轧制是最有前途的新工艺。该工艺对控制轧制的推广应用、改善轴承钢的质量及提高其疲劳寿命、节省能源等方面均有重要意义。

实验表明:(1)用热扭转实验机实现了热变形模拟轴承钢控轧新工艺,证实了轴承钢经高温奥氏体单相区变形、再在奥氏体与渗碳体的双相.

区内变形,然后经快速球化退火,其碳化物级别和硬度均达到了对该冶金产品的标准要求。(2)在高温奥氏体单相区内变形,道次间隔期间发生静态再结晶,其再结晶完成的程度随变形道次的增加而提高。部分再结晶的应变累计效应,促进了动态再结晶的发生。在奥氏体与碳化物双相区内,除静态和动态再结晶过程之外,碳化物的形变球化也能引起明显的动态软化。(3)轴承钢采用控轧新工艺所需的终轧轧制力和轧制力矩,用平均流变应力计算公式估算,比传统轧制工艺约提高40%。

4 低碳贝氏体钢的发展

在控轧的早期,主要是提高钢材的强度和获得较细的晶粒,继而在高强度的基础上,对韧性也有了相应的要求。目前已经转向更高强度、更好的韧性和较大的厚度,同时要求不恶化焊接性能。天然气输送用的管线钢要求较高的横向冲击贮存能。提高再结晶温度以下总的热轧变形量能够达到改进、提高韧性方法的效果。在控轧的含铌钢中降低含碳量、提高含锰量的发展过程中,开发了被命名为低碳贝氏体钢和针状α-钢的低碳高锰(0.06%)相变强化钢。与传统的α珠光体钢相比,这种钢表现出连续的屈服及拉伸强度提高的特征。尽管含碳量较低,管材成形后,屈服点却有所提高。在屈强比比较低的钢材中,快速加工硬化能够超过任何因包申格效应而引起的屈服强度的降低。这种钢的组织是典型的针状铁素体或低碳贝氏体。同时在常规轧制后,即γ晶粒发生相变之后,会保持以前晶粒的

清晰边界。

4.1 低碳贝氏体钢

在普通轧制状态下,为达到必要的强度可添加Si、Mn、Cr、Ni和Mo等元素,或借助正火后的加速冷却使金相组织中出现一种粒状组织,是α-Fe基体上分布块状或条状M/A相的结构,称之为粒状贝氏体。如不采取细化晶粒或补充回火以充分分解这种粒状贝氏体,对钢的韧性将有不利的影响,强韧性很难兼顾。因此,采用控轧工艺,在以较低的碳含量维持必要的韧性的同时,又改善了钢的焊接性。

4.2 针状铁素体钢

为适应高寒地带大口径石油天然气输送管线工程对材料高强度、低温韧性、可焊性及良好成型性的要求,发展了C-Mn-Mo-Nb系针状铁素体(AF)钢。这种钢控轧状态的屈服点可达470~530MPa,夏氏冲击功可达165J,50%剪切断口的转变温度(FATT)不低于-60℃。它同第一代铁素体-珠光体管线钢相比,具有更好的焊接性能、抗延性、断裂能力、抗天然气中硫化氢腐蚀和氢诱发裂纹性能、抗大气腐蚀性能。

4.3 超低碳贝氏体钢

通过控轧工艺的最佳化,新型超低碳贝氏体钢可得到具有高密度位错亚结构的均匀细小贝氏体组织和高强度、高韧性及可焊性配合的综合机械性能。低碳贝氏体钢的化学成分必须是:即使在大断面缓慢冷却的情况下,也能在贝氏体转变区发生相变,从而获得一个高强度。与此相反,它在高的冷却速度下却不允许形成马氏体,此外这种钢必须具有高韧性以防止裂纹形成和脆性断裂。如果能成功地通过适当的化学成分和轧制时的快速冷却使γ-α相变的温度降低,就可在600~650℃的温度进行轧制。这样就可以通过晶粒细化和高的位错密度进一步强化。为了转变成贝氏体,可通过加入Mo、B延迟铁素体和珠光体转变时间,还可以通过加入Mn、Ni来改变转变温度。Nb具有双重作用,固溶状态下,可推迟铁素体的形成。而在析出的情况下,通过奥氏体晶粒细化来降低淬透性。V、Ti具有相似但稍差一些的作用。碳当量的降低必然会抑制马氏体的形成,与高碳贝氏体相比,在改善焊接性能和韧性方面还具有特殊意义。此时的碳含量低于

0.01%~0.10%。含有低碳贝氏体钢的组织由上贝氏体和下贝氏体及马氏体的混合体组成。此外,在碳含量低于0.10%时还有另外的成分,名称不统一,如无碳贝氏体、针状铁素体、分解铁素体或密实铁素体等等。这种组织的特点通常是针状,并通过不规则晶胞而造成大量位错。应该把这种组织与“真正的”贝氏体区别开来,因为它不是由奥氏体分解形成的,而且不含碳化物。与马氏体相反,该组织不是通过一个分解过程产生,主要是通过一个快速进行的再扩散过程产生的。改善上贝氏体组织韧性的方法还有控制较小的奥氏体晶粒度以及降低碳含量,尽管密实铁素体表现出较高.

的强度,但含有多边形铁素体和含量密实铁素体的钢在晶粒度相同时,具有同样的脆性转变温度。含碳约0.10%~0.20%的B-Mo钢其屈服极限约为500MPa,加入铌钒钛,提高锰含量,可使韧性大大改善。

进一步发展的目标是:(1)不含硼的Mn-Mo-Nb钢。这种钢具有由多边形铁素

体和密实铁素体组成的一种晶粒非常细的混合组织。轧制状态下得到550~

600MPa的屈服极限,还可以通过回火再提高。回火产生了时效硬化,并消除了

贝氏体组织和马氏体晶界的应力。(2)含碳量低于0.01%、锰含量达到5%的钢。一般来说,脆性转变温度可通过碳含量的降低和锰含量的提高得到改善。高的锰含量可以抑制多边形铁素体的形成。如果锰作为合金元素单独使用时,则会产生脆化现象。因为没有微合金元素造成的细晶粒硬化作用。

可以期望含低碳贝氏体组织加钼的调质钢在较薄的厚度范围内进行控轧,其屈服极限可以达到680MPa;或用价格较低的合金元素B来代替部分较贵重的合金

元素。由于可以达到非常低的脆性转变温度,因此,含低碳贝氏体组织的钢就能与镍合金低温钢相竞争。故除了强度和韧性外,发展的主要着眼点是在焊接中和焊接后或在振动疲劳负荷条件下钢的加工和使用特性。含极低碳贝氏体组织的钢,在轧制状态下的屈服极限可达600MPa,回火后可达700MPa,在这种钢中起附加

作用的大量的亚晶界和高的位错密度,其金相组织为针状铁素体。

近几年,东北大学等单位已经运用Gleeble热模拟实验机研究了实验钢奥氏体高温变形行为、应变诱发析出行为和连续冷却相变行为,在此基础上利用实验轧机研究了轧制和冷却工艺参数对实验钢力学性能和显微组织的影响。结果表明,通过适当的控轧和控冷工艺可使实验钢得到以细小的贝氏体为主的显微组织,达到强度和韧性的良好匹配。采用奥氏体再结晶、未再结晶、奥氏体+铁素体两相区三段控轧工艺并配合相应的压下率,舞钢试制成功了低碳贝氏体钢——非调制低焊接冷裂纹敏感性钢WDB620。采用应变诱导轧制可显著细化铁素体组织,能

得到晶粒尺寸0.92μm的超细铁素体组织。经透射电镜分析发现,超细晶铁素体内位错密度较低并有少量小角度晶界存在。

5 结语

实践证明,采用控轧控冷工艺技术是生产强度高、韧性好、可焊性优良且成本低的钢板的最好办法,将应变诱导轧制技术与常规控轧工艺相结合可获得更为理想的超细晶组织。可以借鉴国内外先进的轧制工艺控制方法,消化、吸收这些新技术,充分发挥控制轧制工艺的优势,在我国现有资源的条件下,研制开发出高强、高韧性钢板,特别是低温韧性好的钢板。

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中厚板的控制轧制与控制冷却工艺 孙洪亮 (材料成型及控制工程,1233010149) 【摘要】近三十年以来,控制轧制和控制冷却技术在国外得到了迅速的发展,各国先后开展了多方面的理论研究和应用技术研究,并在轧钢生产中加以利用,明显的改善和提高了钢材的强韧性和使用性能,为了节约能耗、简化生产工艺和开发钢材新品种创造了有力条件。目前国内外大多数宽厚板厂均采用控制轧制和控制冷却工艺,生产具有高强度、高韧性、良好焊接性的优质钢板。控制轧制和控制冷却工艺的开发与理论研究进一步揭示了热变形过程中变形和冷却工艺参数与钢材的组织变化、相关规律以及钢材性能之间的内在关系,充实和形成了钢材热变形条件下的物理冶金工程理论,为制定合理的热轧生产工艺提供理论依据。关键词:宽厚板厂,控制轧制,控制冷却 【关键词】控制轧制;控制冷却;冷却段长度 In the controlled rolling and controlled cooling technology of plate Abstract:For nearly 30 years, controlled rolling and controlled cooling technology obtained the rapid development in foreign countries, and countries successively carried out various theoretical research and applied technology research, and tries to use in the production of steel rolling, the obvious improve and enhance the tenacity of steel and the use of performance, in order to save energy consumption, simplify production process and development of new steel varieties created favourable conditions. Most lenient plate factory at home and abroad adopt controlled rolling and controlled cooling technology, production has high strength, high toughness and good weldability of high qualified steel plate. Controlled rolling and controlled cooling technology development and theory research of further reveals that the thermal deformation in the process of deformation and cooling process parameters and the change of the organization of the steel, the relevant laws and the internal relations between steel performance, enrich and formed steel thermal deformation under the condition of physical metallurgy engineering theory, to provide theoretical basis for reasonable hot-rolling process. Keywords: generous plate factory, controlled rolling and controlled cooling Key Words:Control rolling; Controlled cooling; Cooling length 1引言 近代工业发展对热轧非调质钢板的性能要求越来越高,除了具有高强度外,还要有良好的韧性、焊接性能及低的冷脆性。目前世界上许多国家都利用控轧和控冷工艺生产高寒地区使用的输油、输气管道用钢板、低碳含铌的低合金高强度钢板、高韧性钢板,以及造船板、桥

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钢材的控制轧制和控制冷却Word版

钢材的控制轧制和控制冷却 一、名词解释: 1、控制轧制:在热轧过程中通过对金属的加热制度、变形制度、温度制度的合理控制,使热塑性变形与固态相变结合,以获得细小晶粒组织,使钢材具有优异的综合力学性能。。 2、控制冷却:控制轧后钢材的冷却速度、冷却温度,可采用不同的冷却路径对钢材组织及性能进行调控。 3、形变诱导相变:由于热轧变形的作用,使奥氏体向铁素体转变温度Ar3上升,促进了奥氏体向铁索体的转变。在奥氏体未再结晶区变形后造成变形带的产生和畸变能的增加,从而影响Ar3温度。 4、形变诱导析出:在变形过程中,由于产生大量位错和畸变能增加,使微量元素析出速度增大。 两相区轧制后的组织中既有由变形未再结晶奥氏体转变的等轴细小铁素体晶粒,还有被变形的细长的铁素体晶粒。同时在低温区变形促进了含铌、钒、钛等微量合金化钢中碳化物的析出。 5、再结晶临界变形量: 在一定的变形速率和变形温度下,发生动态再结晶所必需的最低变形量。 6、二次冷却:相变开始温度到相变结束温度范围内的冷却控制。 二、填空: 1、再结晶的驱动力是储存能,影响其因素可以分为:一类是工艺条件,主要有变形量、变形温度、变形速度。另一类是材料的内在因素,主要是材料的化学成分和冶金状态。 2、控制冷却主要控制轧后钢材冷却过程的(冷却温度)、(冷却速度)等工艺条件,达到改善钢材组织和性能的目的。 3、固溶体的类型有(间隙式固溶)和(置换式固溶),形成(间隙式)固溶体的溶质元素固溶强化作用更大。 4、根据热轧过程中变形奥氏体的组织状态和相变机制不同,将控制轧制划分为三个阶段,即奥氏体再结晶型控制轧制、奥氏体未再结晶型控制轧制、在A+F两相区控制轧制。 5、以珠光体为主的中高碳钢,为达到珠光体团直径减小,则要细化奥氏体晶粒,必须采用(奥氏体再结晶)型控制轧制。 6、控制轧制是在热轧过程中通过对金属的(加热制度)、(变形制度)、(温度制度)的合理控制,使热塑性变形与固态相变结合使钢材具有优异的综合力学性能。 7、钢的强化机制主要包括(固溶强化)、(位错强化)、(沉淀强化)、(细晶强化)、(亚晶强化)、(相变强化)等,其中(绕过)机制既能使钢强化又使钢的韧性得到提高。

控制冷却技术在中厚板生产中的应用

控制冷却技术在中厚板生产中的应用 发表时间:2019-07-17T16:20:35.447Z 来源:《基层建设》2019年第12期作者:吕斌 [导读] 摘要:中厚板生产的控制轧制、控制冷却及其相结合的TMCP技术是改善组织和力学性能的重要手段。 新疆八一钢铁股份有限公司 摘要:中厚板生产的控制轧制、控制冷却及其相结合的TMCP技术是改善组织和力学性能的重要手段。控制轧制用于控制奥氏体晶粒大小和形态,新发展了中间冷却(IC)、驰豫-析出控制(RPC)和高温终轧(HTP)等奥氏体晶粒控制方法;控制冷却用于控制相变组织类型,促进了细化晶粒和相变强化,先后开发了直接淬火(DQ)、间断直接淬火(IDQ)、在线热处理(HOP)和直接淬火-分配(DQP)等新技术。介绍了其基本原理、特点和对钢板组织和力学性能的控制效果。分析了各种TMCP新技术的发展路径,以及通过TMCP降低生产成本、提高企业经济效率中的优势及存在的问题。 关键词:中厚板;控制轧制;控制冷却;组织;力学性能;成本 1、前言 近儿年来,由于国内中厚板生产能力的不断扩大,受国际金融危机和后金融危机影响导致钢材消费市场滞涨,原料成本不断增加,中厚板生产厂的利润空问不断被压缩。冶金企业如何在这一轮经济调整中,实现产品转型、技术升级和成本控制成了决定企业经营效益的关键。 2、控制轧制技术 经过多年的建设,国内很多中厚板生产厂具备了一定技术装备优势、产品和技术的研发能力,根据市场需求和技术装备特点,确立白己的产品战略定位。但是,由于技术和产品的趋同日益明显,现在已经很难找到大批量的、独家生产的短线、高附加值的产品。中厚板生产企业开始在不断挖掘成本潜力、精细化生产上投入力量,力求提高效益,摆脱目前企业的困境。这种经营思维的转变是从粗放管理向精细化管理迈出的重要步伐。本文就控制轧制和控制冷却技术的发展轨迹做出简单的阐述,认识新材料、新工艺、新装备在提高产品性能、降低生产成本中的作用,给国内中厚板技术开发进步提供参考。 研究表明:在奥氏体再结晶温度区问,增加变形量可以细化再结晶奥氏体晶粒,过渡增加变形量,再结晶奥氏体晶粒细化趋势减弱,如图1所示[fll。微合金元素对再结晶温度的影响规律在没有被发现之前,碳钢或碳一锰钢控制轧制的基本手段是“低温大压下”,即是在接近奥氏体向铁素体相变温度上进行变形,主要原因是没有微合金元素的影响,钢的奥氏体再结晶温度和相变温度接近,低温大变形可以保证奥氏体的再结晶细小,阻止奥氏体晶粒的长大。如果实现未再结晶控轧和两相区控轧,就需要更低的温度。而在未再结晶区变形不需要“低温大压下”,通过多道次的累积变形可以达到同样的效果,同样可以增加奥氏体内部储存的变形能,提高奥氏体“硬化”程度。 微合金元素(如Ti,Nb,Al,Zr、V)可以提高奥氏体的再结晶温度,使奥氏体在比较高的温度仍处于未再结晶区,因而可以实现在奥氏体未再结晶区的多道次的累积大变形量。添加更多Nb实现控制轧制的HTP工艺,就是利用高Nb对未再结晶区温度的进一步提高,达到提高终轧温度,降低轧制负荷的控轧工艺。当然,HTP工艺中添加的高Nb,其高温析出对未再结晶控轧产生影响的只占添加量的极少部分,大部分Nb是起到固溶强化作用。另外,微合金元素的析出物还可以阻止再结晶奥氏体晶粒的长大,加强控制轧制细化晶粒的效果如图2所示。中厚板的控制轧制技术除了HTP技术以外,新技术还包括:中问坯冷却技术(IC[#]和驰豫一析出一控制技术(RPC)技术,为奥氏体组织控制、析出控制、冷却相变组织创造了条件。 3、控制冷却技术 板带钢轧后冷却技术的发展经历了不断的技术更新。从控制冷却技术的发展来看,主要集中在提高冷却速度(冷却效率)、温度均匀性、设备可靠性、提高组织均匀性、控冷板形平直度等儿个方面做出努力,如图3所示。按照冷却技术特点可以将板带的冷却技术划分为3代 第1代1980's:以喷淋冷却为代表的冷却技术,冷却水流密度小(小于300 L/(mimmz)喷水压力在0.20^-0.50 MPa为主,倾斜喷射或垂直喷射。 第2代(1980's}:以1980's年代以后出现的层流喷射(Laminar jet)冷却技术,如日本住友金属DAC(Dynamic Accelerated Cooling)采用水幕冷却,日本JFE的OLAC(On-LineAccelerated Cooling)采用柱状层流。其冷却水流密度在380-700 L/(mimmz),冷却水压力不高,但是动量较大,可以击破钢板表面残水膜,获得较强的冷却效果。1990's年代后,以改进型层流喷射(Modified laminar jet)冷却技术为主。气一水混合冷却(气雾冷却)也是这一时代的产物,如CLECIM公司的ADCO C Adjustable DynamicCooling)技术。 第3代(2000's}:白2000's年代以来,强化冷却(Intensive Cooling)技术逐步得到开发与应用。代表性的是欧洲开发的UFC C Ultra FastCooling、V AI的MULPIC技术,JFE公司的Super-OLAC} NSC开发的IC(Intensive Cooling)技术,POSCO开发的HDC C High DensityCooling。特征是:提高供水压力、流速、水流密度来,抑制冷却过程中的过渡沸腾和膜沸腾,尽可能实现核沸腾,提高换热效率,水流密度多在1800-3400 L/(mimmz)。这种冷却方式多用在加速冷却装置的前部(或称DQ段),很少单独使用。对照国内外儿种DQ设备,发现冷却速度相近,接近冷却速度物理极限。 钢板的冷却效率可以通过上述多种方法实现,但是理论研究表明:中厚板的冷却速率不完全取决于外界的冷却条件,更重要的是材料的导热特性一导热系数决定,如图5 Cb)所示。因此,应根据产品的厚度规格来在选择采用何种冷却方4 TMCP技术及其发展 TMCP技术是在控制轧制技术或热机械处理工艺(TMP-Thermo-Mechanical Processing)技术基础上开发出来的。1977年在美国举行的“微合金化”大会上,日本的研究者Kozasu提出了TMCP理论至1988年陆续得以完善。TMCP就是将控制轧制和轧后加速冷却技术结合的工艺,也是日本的专利技术。这种工艺极把奥氏体晶粒细化、加工硬化和相变结合,极大加强细化晶粒的效果,并把铁素体一珠光体相变扩展到铁素体一贝氏体相变,提高钢材的性能。 1979年川崎制钢公司开发出在中厚板线加速冷却工艺(On-line accelerated cooling process)作为TMCP技术标志性的应用。日本和欧洲的钢铁企业在同期也纷纷开发了不同形式的冷却装置,用TMCP生产晶粒细化钢板,以降低生产成本、降低钢的碳含量、改善钢的焊接性能。新的冷却装置由于冷却速度很高,使直接淬火(DQ)成为可能,DQ工艺将TMCP进一步延仲因此,因此TMCP工艺也包括了DQ工艺。 近年来,有学者提出以超快速冷却为核心的新一代TMCP技术(NG-TMCP或UFC-TMCP技术),其要点是:在现代的高温轧制提供加

钢材控制轧制和控制冷却

钢材控制轧制与控制冷却 姓名:蔡翔 班级:材控12 学号: 钢材控制轧制与控制冷却 摘要:控轧控冷就是对热轧钢材进行组织性能控制得技术手段,目前已经广泛应用于热轧带钢、中厚板、型钢、棒线材与钢管等钢材生产得各个领域。控轧控冷技术能够通过袭警抢话、相变强化等方式,使钢材得强度韧度得以提高。 Abstract: controlled rolling is controlledcooling of hot rolled steel organization performance control technology, has been widely usedinthe hot rolled strip steel,plate,steel,wire rod and steelpipeand other steel products production fields。Controlledrollingtechnology of controlled cooling can pas sover assaulting a police officer, phasetransformationstrengthening and so on,to improve the strengthofthe steeltoug hness、 关键词:宽厚板厂,控制轧制,控制冷却 1。引言: 控轧控冷技术得发展历史: 20世纪之前,人们对金属显微组织已经有了一些早期研究与正确认识,已经观察到钢中得铁素体、渗碳体、珠光体、马氏体等组织。20世纪20年代起开始有学者研究轧制温度与变形对材料组织性能得影响,这就是人们对钢材组织性能控制得最初尝试,当时人们不仅已经能够

控制轧制、控制冷却工艺

控制轧制、控制冷却工艺技术 1.1 控制轧制工艺 控制轧制工艺包括把钢坯加热到适宜的温度,在轧制时控制变形量和变形温度以及轧后按工艺要求来冷却钢材。通常将控制轧制工艺分为三个阶段,如图 1.1所示[2]:(1>变形和奥氏体再结晶同时进行阶段,即钢坯加热后粗大化了的γ呈现加工硬化状态,这种加工硬化了得奥氏体具有促使铁素体相变形变形核作用,使相变后的α晶粒细小;(2> (γ+α>两相区变形阶段,当轧制温度继续降低到Ar3温度以下时,不但γ晶粒,部分相变后的α晶粒也要被轧制变形,从而在α晶粒内形成亚晶,促使α晶粒的进一步细化。 图1.1控制轧制的三个阶段 (1>—变形和奥氏体再结晶同时进行阶段;(2>—低温奥氏体变形不发生再结晶阶段;(3>—<γ+α)两相区变形阶段。

1.2 控制轧制工艺的优点和缺点 控制轧制的优点如下: 1.可以在提高钢材强度的同时提高钢材的低温韧性。 采用普通热轧生产工艺轧制16Mn钢中板,以18mm厚中板为例,其屈服强度σs≤330MPa,-40℃的冲击韧性A k≤431J,断口为95%纤维状断口。 当钢中加入微量铌后,仍然采用普通热轧工艺生产时,当采用控制轧制工艺生产时,-40℃的A k值会降低到78J以下,然而采用控制轧制工艺生产时。然而采用控制轧制工艺生产时-40℃的A k值可以达到728J以上。在通常热轧工艺下生产的低碳钢α晶粒只达到7~8级,经过控制轧制工艺生产的低碳钢α晶粒可以达到12级以上<按ASTM标准),通过细化晶粒同时达到提高强度和低温韧性是控轧工艺的最大优点。 2.可以充分发挥铌、钒、钛等微量元素的作用。 在普通热轧生产中,钢中加入铌或钒后主要起沉淀强化作用,其结果使热轧钢材强度提高、韧性变差,因此不少钢材不得不进行正火处理后交货。当采用控制轧制工艺生产时,铌将产生显著的晶粒细化和一定程度的沉淀强化,使轧后的钢材的强度和韧性都得到了很大提高,铌含量至万分之几就很有效,钢中加入的钒,因为具有一定程度的沉淀强化的同时还具有较弱的晶粒细化作用,因此在提高钢材强度的同时没有降低韧性的现象。加入钢种的钛虽然具有细化加热时原始γ晶粒的作用,但在普通轧制条件下钢中的钛不能发挥细化轧制变形过程中γ晶粒的作用,仍然得不到同时提高钢的强度和韧性的效果,当采用控制轧制工艺生产含钛钢时,才能使钢种的Ti

轧钢控制冷却工艺

对控制冷却的认识及其应用 李子鹏 (冶金学院10轧2班07) 摘要:轧钢过程中除了控制轧制外,控制冷却也是非常重要的环节。尤其在中厚板的生产过程中,控制冷却技术充分发挥了不可替代的作用。控制冷却也应用到了实际生产的诸多方面。 关键词:控制冷却;中厚板;性能 1 引言 控冷技术已在我国的生产线上得到成功应用,宝钢2050mm(德国引进)和1580 mm(日本引进)轧制生产线上采用柱状层流冷却方式后,设备运行稳定,卷取温度控制精度提高;武汉钢铁集团公司(简称武钢)1700mm轧机的层流冷却装置是80年代从日本引进的,武钢将控冷模型改进移植到新一代计算机中,不仅得到了本厂的实践验证,而且在太原钢铁(集团)有限公司(简称太钢)和梅山钢铁公司得到推广。 2 控制冷却的特点 冷却方式概括起来主要有压力喷射冷却、层流冷却、水幕冷却、雾化冷却、喷淋冷却、板湍流冷却、水-气喷雾加速冷却以及直接淬火等几种。各种冷却方式有其各自的优点和缺点。采用哪种冷却方式应根据具体工艺环境和限定条件来确定[1]。 3 中厚板生产中的控制冷却 3.1我国中厚板控制冷却的现状 随着欧洲和日本80年代研制应用水幕的热潮,我国也紧随其后。1985年,在鞍山钢铁集团有限公司(简称鞍钢)半连轧厂建成了国内第1套水幕冷却装置。但由于此套装置的冷却区长度不足,冷却能力不够,冷却不均匀,达不到产品质量的要求,因此,该厂在1995年的改造过程中将水幕装置改为柱状层流装置。90年代,重庆钢铁公司第五钢铁厂(简称重钢五厂)的中厚板生产线采用了控制轧制+可控的水幕冷却装置,邯郸钢铁集团有限公司(简称邯钢)、柳州钢铁厂(简称柳钢)和新余钢铁有限责任公司(简称新余钢厂)等也装备了水幕冷却装置,但都未能正常使用。近几年,酒泉钢铁集团有限公司(简称酒钢)的气雾冷却、济南钢铁集团有限公司(简称济钢)的水幕冷却以及鞍钢的高密集管层流冷却等都应用成功,实现了应有的经济效益,而且目前首都钢铁集团有限公司(简称首钢)、南京钢铁股份有限公司(简称南钢)中板厂正在进行的改造项目中,都引进了控轧控冷技术。

钢材的控制轧制与控制冷却技术

钢材的控制轧制与控制冷却技术 专业:材料成型及控制工程12 姓名:管沁 学号:

钢材的控制轧制与控制冷却技术 管沁 (材料成型及控制工程12级) [摘要]控制轧制和控制冷却能将热轧钢材的两种强化效果相加,进一步提高钢材的强度、韧性和焊接性能,获得更合理的综合力学性能。控轧控冷工艺是一项提高钢材质量、节约合金、简化工序、节约能源消耗的先进轧钢工艺技术。由于控轧控冷具有形变强化、相变强化的综合作用,因此控轧控冷既能提高钢材强度又能改善钢材的韧性和塑性。轧钢厂生产的中厚钢板、热轧板卷、棒、线、型材和钢管都可以采用控轧控冷工艺。 [关键词]控制轧制;控制冷却;中厚板;线材生产 Abstract:Controlled rolling and controlled cooling could add those two reinforcement effect of hot rolled steel products, further improve the strength, toughness and welding performance of steel, to obtain better comprehensive mechanical properties. Controlled rolling process of controlled cooling is an improve steel quality and saving alloy, simplify the process, save energy consumption of advanced rolling technology. Because the controlled rolling cold has deformation strengthening and phase transformation strengthening combination, so both can improve the strength of steel and controlled rolling cold can improve the toughness and plasticity of steel. Rolling mill in the production of medium plate, hot-rolled coil, rod, wire, profiles and steel tube can be used in a controlled rolling process of controlled cooling. Keyword:Controlled rolling;Controlled cooling;plate rolling Wire rod production 1.引言 控制轧制和控制冷却工艺是现代钢铁工业最大的技术成就之一,所谓控制轧制和控制冷却技术,就是在一定的钢材化学成分的情况下,通过对轧制温度、压下量和轧后冷却过程参数的控制,可以细化钢材显微组织、显著改善和提高钢材的性能,获得具有良好综合性能的钢铁材料。控制冷却是控制轧后钢材的冷却速度达到改善钢材组织和性能的目的。由于热轧变形作用,促使变形奥氏体向铁素体转变温度的提高,相变后的铁素体晶粒容易长大,造成力学性能降低。为了细化铁素体晶

钢铁控制冷却技术的发展与应用

钢铁控制冷却技术的发展与应用 吴怡 材料成型及控制工程 【摘要】:阐述了控制冷却方式在钢铁生产中的应用与发展,分析了不同控制冷却方式的应用原理和优缺点,对不同冷却介质和喷流形式进行了研究和分析,并对常用控制方法的实现过程进行了描述。对新建钢铁生产线选择合适的控制冷却系统有一定帮助作用。 【关键词】控制冷却;冷却介质:喷流形式。 Abstract : Describes the controlled cooling mode application and development in the iron and steel production, analysis of different control cooling applications of the principles and advantages and disadvantages of different forms of media and jet cooling have been studied and analyzed, and the implementation process control methods were common described. For new steel production line to select the appropriate control of the cooling system have some help. Key words : Controlled cooling; Cooling medium; Jet stream. 1引言 控制轧制冷却技术是近十多年来国内外性发展起来的轧钢新技术,已成功而广泛地应用于生产过程中,能明显改善钢材组织结构,提高钢材的强韧性和使用性能。通过控制工艺过程的影响因素能在一定条件下获得所需的组织结构及产品性能。 2.控制冷却 2.1控制冷却的原理 控制冷却技术是利用轧材余热进行热处理的技术,特别是对于热轧带钢生产,更是提高钢板综合性能的一种有效而又经济的生产方法,目前已成为钢板轧后冷却的主要发展模式。它通过合理控制轧后钢材的冷却工艺参数(开冷温度、终冷温度、冷却速率),为钢材相变作好组织准备,并通过控制相变过程的冷却速度,来提高和改善钢材的综合力学性能和使用性能。

控制轧制的应用分析

控制轧制的应用分析 摘要:控制轧制是目前世界上轧制中经常使用的技术。一般认为控制轧制技术是在20世纪60—70年代确立的,但实际上早在1920年,这一技术就初见端倪了,以后经过无数技术人员长期不断的努力才发展至今天的成就。这项工艺,节约合金,简化工序,节约能源消耗的先进轧钢技术,大幅度提高钢材的综合性能。本书的目的在于通过整理控制轧制技术进步的历程,向读者揭示控制轧制技术的重要性。主要介绍控制轧制的定义、种类、机理、优缺点、控制轧制与传统轧制的比较以及控制轧制技术在线棒材﹑型钢﹑双相钢生产中的应用。 关键词:控制轧制控制轧制机理控制轧制应用 前言: 随着科学技术的迅速发展,近几年来中国钢铁工业得到了高速发展,在钢铁工业的各项产品中,控制轧制是近十多年来国内外新发展起来的轧钢生产新技术,受到国际冶金界的重视。各国先后开展了多方面的理论研究和应用技术研究,并在轧钢生产中加以应用,明显地改善和提高了钢材的强韧性和使用性能,为节约能耗,简化生产工艺,开发钢材新品种创造了有利条件。 1 控制轧制的概述 1.1控制轧制的定义 在调整钢的化学成分的基础上,通过控制加热温度﹑轧制温度﹑变形制度等工艺参数,控制奥氏体状态和相变产物的组织状态,从而达到控制钢材组织性能的目的。 1.2控制轧制与普通轧制的比较 与普通生产工艺相比,通过控制轧制生产技术可以使钢板的抗拉强度和屈服强度平均提高约40―60MPa,在低温韧性﹑焊接性能﹑节能﹑降低碳含量﹑节省合金元素以及保持良好板形方面都有无可比拟的优越性。 1.3 控制轧制的种类 (1)完全再结晶型控制轧制。全部变形在奥氏体再结晶区进行,终轧温度不低于奥氏体再结晶温度上限,道次变形量不低于奥氏体再结晶的临界变形量 (2)再结晶型控制轧制与未再结晶配合的控制轧制。这一工艺特点是,在完全再结晶区进行一定道次的变形,在部分再结晶区进行待温,而在奥氏体的未再结晶区继续轧制一定道次,并在未再结晶区结束轧制 (3) 完全再结晶型、未再结晶和(γ+α) 两厢区控制轧制。这种工艺特点是,在奥氏体完全再结晶区轧制一些道次,接近部分再结晶区进行待温或快冷,进入未再结晶区温度后继续轧制,并且当钢温已经达到(γ+α)两相区时轧制一定道次,达到一定变形量后终止轧制。 如图1

钢的控制轧制和控制冷却技术手册

《钢的控制轧制和控制冷却技术手册》 本文由430不锈钢公司/王宗超整理 一、基本信息 书名:钢的控制轧制和控制冷却技术手册 作者:李曼云、孙本荣主编 出版社:冶金工业出版社 ISBN:7502406905 页码:321 出版日期:1990年9月 二、内容介绍 钢材控制轧制和控制冷却工艺是一项节约合金、简化生产工序、节约能源消耗的先进轧钢技术。它能通过工艺手段充分挖掘钢材潜力,大幅度提高钢材综合性能,给冶金企业和社会带来巨大的经济效益。本手册前三章介绍控制轧制和控制冷却的工艺特点、理论基础和工艺设计,是选择钢的控轧控冷工艺制度的基础;后三章是一些主要钢种的奥氏体再结晶曲线图、CCT曲线图和应力-应变曲线图共268幅,它们为制定钢的控轧控冷工艺提供了可靠的技术数据。 本书是一本控制轧制和控制冷却的理论专著,也是一本数据图册。它可供从事轧钢和热处理工作的工程技术人员学习和使用。 三、图书前言 “控制轧制和控制冷却”专题是“六五”、“七五”国家重点科技攻关项目“低合金钢及合金钢技术开发”的一部分。在“六五”期间进行了大量的科研工作,积累了许多数据。为了将这些科研成果更快更好地推广到生产中去,在“七五”科技攻关课题“控制轧制及控制冷却”专题任务中确定编写《钢的控制轧制和控制冷却技术手册》。手册中包括有关钢种的变形奥氏体再结晶、相变、变形抗力及组织状态与轧制工艺参数关系等方面的资料。介绍了控制轧制和控制冷却工艺的选择与设计及其在板带、型钢和钢管生产中的应用。手册的内容对制订有关钢种的控制轧制和控制冷却工艺制度、充实控制轧制和控制冷却理论有一定指导作用。 参加有关科研工作的单位有北京科技大学、冶金工业部钢铁研究总院、东北工学院、上钢三厂、上

钢材轧制控制方法

控制轧制的应用 【摘要】控制轧制是在热轧过程中通过对金属加热制度、变形制度和温度制度的合理控制,使热塑性变形与固态相变结合,以获得细小晶粒组织,使钢材具有优异的综合力学性能的轧制新工艺。控制轧制工艺是一项节约合金、简化工序、节约能源消耗的先进轧钢技术,它能通过工艺手段充分挖掘钢材潜力,大幅度提高钢材综合性能,给冶金企业和社会带来巨大的经济效益。本文一直围绕着控制轧制,以控制轧制为中心,简单地介绍了控制轧制的概念,种类,优缺点以及控制轧制的强化机理,一直延伸至控制轧制在现实板带生产中的应用。 【关键字】控制轧制、强度、韧性、板带 【绪论】对低碳钢、低合金钢来说,采用控制轧制工艺主要是通过控制轧制工艺参数,细化变形奥氏体晶粒,经过奥氏体向铁素体和珠光体的相变,形成细化的铁素体晶粒和较为细小的珠光体球团,从而达到提高钢的强度、韧性和焊接性能的目的。 1、控制轧制的概念 1.1控制轧制的定义 控制轧制是指在比常规轧制温度稍低的条件下,采用强化压下和控制冷却等工艺措施来提高热轧钢材的强度、韧性等综合性能的一种轧制方法。控制轧制钢的性能可以达到或者超过现有热处理钢材的性能。 控制轧制工艺包括把钢坯加热到最适宜的温度,在轧制时控制变形量和变形温度以及轧后按工艺要求来冷却钢材。通常把控制轧制工艺分为三个阶段,如图1所示:1)变形和奥氏体再结晶同时进行阶段,即钢坯加热后粗大化了的γ晶粒经过在γ再结晶区域内的反复变形和再结晶而逐步得到细化的阶段;2)低温奥氏体变形阶段,当轧制变形进入γ未再结晶区域内时,变形后的γ晶粒不再发生再结晶,而呈现加工硬化状态,这种加工硬化了的奥氏体具有促进铁素体相变形核作用,使相变后的α晶粒细小;3)(γ+α)两相区变形阶段,当轧制温度继续降低到A r3温度以下时,不但γ晶粒,部分相变后的α晶粒也要被轧制变形,从而在α晶粒内形成亚晶,促进α晶粒的进一步细化。

钢材控制轧制和控制冷却技术

钢材控制轧制和控制冷却技术 葛玉洁 (材料成型及控制工程12 学号:9) [摘要]控轧控冷是对热轧钢材进行组织性能控制的技术手段,目前已经广泛应用于热轧带钢、中厚板、型钢、棒线材和钢管等钢材生产的各个领域。控轧控冷技术能够通过袭警抢话、相变强化等方式,使钢材的强度韧度得以提高。 [关键词]钢材轧制;轧制钢材变形量;控制轧制;控制轧制与控制冷却Controlled rolling and controlled cooling is a technical means for the control of the microstructure and properties of hot rolled steel. It has been widely used in various fields such as hot strip, medium plate, steel bar, rod and steel tube. Controlled rolling and controlled cooling technology by assaulting kibitz, phase transformation strengthening, the strength toughness of steel can be improved. 1引言 1.1控轧控冷技术的发展历史: 20世纪之前,人们对金属显微组织已经有了一些早期研究和正确认识,已经观察到钢中的铁素体、渗碳体、珠光体、马氏体等组织。20世纪20年代起开始有学者研究轧制温度和变形对材料组织性能的影响,这是人们对钢材组织性能控制 的最初尝试,当时人们不仅已经能够使用金相显微镜来观察钢的组织形貌,而且 还通过X射线衍射技术的使用加深了对金属微观组织结构的认识。 1980年OLAC层流层装置投产,控轧控冷在板带、棒线材等大面积应用,技 术已成熟,理论进展发展迅速。 2.控制轧制: 2. 1控制轧制概念: 控制轧制是在热轧过程中把金属范性形变和固态相变结合起来而省去轧后的热处理工序。这是既能生产出强度、韧性兼优的钢材,而又能节约能耗的一项新工艺。控制轧制对轧机的 设备强度、动力和生产控制水平均提出了较高的要求。 3控制轧制的内容 控制轧制参数,包括温度、变形量等,以控制再结晶过程,获得所要求的组织和性能。 加入某些微量元素可使钢的再结晶开始温度升高很多,同时适当地降低轧制温度。从而使多 道次变形的效果叠加,使再结晶在较大的变形量和较低的温度下进行,而使钢材获得符合要 求的组织和性能的钢材. 根据塑性变形、再结晶和相变条件,控制轧制可分为三阶段,如下所

(发展战略)控制轧制和控制冷却技术的新发展

控制轧制和控制冷却技术的新发展 发表时间:2006-7-5 13:02:09 【字体:大中小】 近代工业发展对热轧非调质钢板的性能要求越来越高,除了具有高强度外,还要有良好的韧性、焊接性能及低的冷脆性。目前世界上许多国家都利用控轧和控冷工艺生产高寒地区使用的输油、输气管道用钢板、低碳含铌的低合金高强度钢板、高韧性钢板,以及造船板、桥梁钢板、压力容器用钢板等。 1 控制轧制工艺的机理和特点 控制轧制工艺是指钢坯在稳定的奥氏体区域(Ar3)或在亚稳定区域(Ar3~Ar1)内进行轧制,然后空冷或控制冷却速度,以获得铁素体与珠光体组织,某些情况下可获得贝氏体组织。现代控制轧制工艺应用了奥氏体的再结晶和未再结晶两方面的理论,通过降低板坯的加热温度、控制变形量和终轧温度,充分利用固溶强化、沉淀强化、位错强化和晶粒细化机理,使钢板内部晶粒达到最大细化从而改变低温韧性,增加强度,提高焊接性能和成型性能。所以说,控制轧制工艺实际上是将形变与相变结合起来的一种综合强化工艺。 控制轧制一般有控温轧制和热机轧制两种。

在控温轧制中,为了获得所要求的目标值,必须在规定的温度范围内进行总变形。第一个负荷道次的开轧温度是事先通过出炉温度规定的。轧制的温度范围由规定的终轧温度决定。一般情况下,只有轧制过程在规定的时间内中断,并将轧件送到停歇场上进行冷却,这个终轧温度才能得到保证。在这种轧制方式中,轧制中断时的钢板厚度没有规定,轧制钢板可以取消常规的正火处理。 热机轧制是在规定的温度范围内按照所规定的压下量进行轧制,又分为两阶段轧制和三阶段轧制。在两阶段轧制中,轧制过程中断一次,并使轧件冷却到下一阶段所要求的轧制温度。在三阶段轧制中,轧制过程中断两次。轧制阶段是由该阶段中预先给定的厚度压下量和完成该厚度压下量时的温度范围决定的。由此产生了中间厚度和各阶段之间的轧制时间。 控轧的目的是在热轧条件下,通过细化铁素体晶粒,生产出韧性好、强度高的钢材。例如,正常轧制工艺铁素体晶粒最好的情况是7~8级,直径大于20μm,而控制轧制工艺得到的铁素体晶粒为12级,其直径为5μm,这样细的晶粒是控制轧制最突出的优点。

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