Abstract：Ferritic rolling has many advantages compared with traditional rolling process, such as improving deep drawing property, saving energy, reducing cost of production, improving surface quality and so on. This technology is wide spread industrially abroad. But most steel corporations are still in testing period in China except Baosteel. Here take IF steel as an example. IF steel is the mainly material in the modern automobile industry. The hot rolling is one of the most important links in the production process to gain the better steel of automobile. In recent years, because the IF steel has excellent deep drawing and no timely, it has become a national automobile steel plate production levels. Property of IF steel with hot rolling of the precipitates, and ferrite rollingtechnology has become the mainstream of the IF steel hot rolling process.  

1. 铁素体区轧制技术特点

1980年代后期，比利时钢铁研究中心研发了铁素体区轧制工艺，用于生产1.0mm以下超薄规格、具有良好深冲性能的热轧带钢，以取代部分冷轧产品。

铁素体区轧制工艺与传统工艺有所不同，其精轧温度(770～820℃)在铁素体区，传统工艺精轧温度(860～1070℃)则在奥氏体区，粗轧温度也较传统工艺的低。以IF钢为例，铁素体区轧制工艺与传统工艺的比较如图1所示，采用传统工艺，轧制后产品织构为无取向再结晶织构；采用铁素体区轧制工艺，轧制后产品织构为形变织构。 

图1 铁素体区轧制工艺与传统工艺的比较

(a)传统工艺：热轧-冷轧-退火；(b)新工艺：铁素体区热轧-退火

图1中变形织构的放大示意

 虽然铁素体区轧制的温度低于传统工艺，但带钢变形抗力并没有大幅提高，这也是能够实现铁素体区轧制工艺的关键原因。对于超低碳钢(ELC)和无间隙原子钢(IF)，当温度在790～860℃时，带钢流变应力反而比在900～950℃时还要小，这是由于带钢在铁素体区变形相对于在奥氏体区变形较为容易，且变形程度较大时铁素体在此温度区间会发生动态再结晶，进一步降低带钢的变形抗力。但是，当带钢化学成分中碳含量增加时，间隙原子容易积聚在位错的周围产生钉扎作用，阻碍位错的滑移，使其变形抗力急剧增大。因此，有研究表明，W(C)>0.05%的低碳钢采用铁素体区轧制工艺时，生产过程中轧制力偏高，且成品组织不均匀。

 2. 铁素体区轧制工艺的优越性

       板材的深冲性能与其力学性能的各向异性密切相关，即力图使其在板平面内具有高塑性流动性，同时在板厚方向具有足够的抵抗塑性流动的能力。材料的这一性质可用塑性应变比r来定量表示，而决定r值的内在因素是金属内部的晶粒取向，取向为{111}的深冲性能最好，{110}取向次之，而{100}取向的深冲性能最差。因此，对于IF钢而言，为了得到高的r值，就要保证{111}织构的充分发展。而大量研究表明，粗大稀疏的第二相粒子形态及均匀细小的铁素体晶粒是保证IF钢{111}织构充分发展，获得优异成形性能的重要条件。

表1  三代冲压用钢板的性能比较

钢种	σs(MPa)	σb(MPa)	δ(%)		n
沸腾钢	180~190	290~310	44~48	1.0~1.2	~0.22
铝镇静钢	160~180	290~300	44~50	1.4~1.8	~0.22
IF钢	100~150	250~300	45~55	1.8~2.8	0.23~0.28

 随着轧制温度的降低，基体组织—铁素体的晶粒尺寸变小。铁素体热轧时最为突出的微观组织特征就是变形带的形成，其产生是在铁素体区轧制时，严重的塑性流变首先诱发晶粒在轧制方向的拉长。在这个阶段，随位错密度的增加，位错也聚集在某些区域，形成变形带组织。由于变形带对变形温度十分敏感，随着轧制温度的降低，IF钢的变形带随之增加。而热轧后再结晶退火的晶粒尺寸受到变形带的影响很大，因为再结晶的形核大部分发生在晶界和变形带处，如果变形带密集，则再结晶成核数量就多，晶粒长大相对受到限制，晶粒尺寸变小；变形带少，则成核数量少，晶粒有充分长大的余地，晶粒尺寸大。所以，随着铁素体区轧制温度的降低，变形带增加，退火时再结晶提前发生，再结晶晶粒的形核率随之增大，晶粒长大速度减少，从而使得再结晶晶粒的形核率与长大速度之比增加，于是表现为晶粒尺寸随着轧制温度的降低而减小。   
      有研究表明，采用传统工艺时，在奥氏体向铁素体转变的过程中，带钢织构会出现随机取向，以致于无法得到{111}织构。而采用铁素体区轧制工艺时，可通过铁素体再结晶形核和长大过程的取向性，有效地增多{111}织构，使其冷轧产品比“奥氏体区轧制+冷轧+退火”产品具有更优异的深冲性能。

 3. 铁素体区轧制工艺优点

（1）有效地节约能源。铁素体区热轧有多种节能途径，其中最直接的一个是降低了加热温度。通过降低炉温不仅可以节约燃料，还可以开发加热炉的潜在生产力，从而提高效益。
    （2）提高成材率。传统的IF钢热轧生产中，为了保证终轧温度在Ar3以上，加热温度往往要求提高到1250℃，如此高的加热温度和轧制温度是带钢的氧化铁皮大大增加。采用铁素体热轧工艺，可以大幅度降低氧化铁皮损耗，提高了成材率。
    （3）减少轧辊损耗，提高轧制生产效率。通过降低精轧机组的轧制温度，能有效地减少轧辊磨损，增加有效工作时间，提高生产率。
    （4）提高热轧带钢酸洗效率和带钢表面质量。由于氧化铁皮量大大减少，不仅可以提高带钢表面质量，而且使酸洗效率提高。
    （5）可以缩短工艺流程，降低生产成本。IF 钢在铁素体区热轧时，若能采取适当的控制轧制、控制冷却制度，采用较好的润滑条件，产品经退火或高温卷取酸洗后可作为成品直接使用，从而免去了冷轧工艺，使产品成本大大降低。
    （6）提高带钢质量和成材率。由于采用较低的轧制温度，铁素体区热轧对产品质量的有利作用首先表现为轧件表面质量的提高；另外，由于铁素体区热轧的内部应力较低，可有效的提高带钢的平直度。
    （7）降低冷轧工序的轧制负荷。传统工艺，热轧板中没有形成占优的{111}织构，保证深冲性能的{111}织构只能在冷轧过程中形成，因此要求较大的冷轧总压下率。而采用铁素体区热轧工艺，通过铁素体区热轧生成的{111}织构将能够遗传到冷轧过程并在冷轧过程中得到加强，因此铁素体轧制工艺可以以较小的冷轧压下率得到传统工艺在较大压下率得到的相同或更强的{111}织构，保证冷轧板的深冲性能。
    （8）获得高r值的冷轧带钢产品。研究表明，要想使IF钢的r值达到接近3.0 的超深冲钢，传统的轧制工艺很难实现，必须采用强润滑铁素体轧制工艺和随后的冷轧和退火才能实现，日本川崎钢铁公司采用铁素体区连续热轧技术已经在工业生产规模生产出r值为3.0的冷轧板。

 IF 钢的铁素体区轧制部分或完全取代冷轧，以成为国际钢铁行业，特别是汽车用钢行业发展的重要方向。  

 4. 铁素体区轧制工艺的工业应用现状