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↑细小晶粒有利于提高热轧结构钢的强度、韧性及成形性能。只要添加细晶化元素如铝、铌、钒或钛合金化，每一个热轧钢板生产商都可以生产出相同晶粒尺寸的钢板，这种看法不正确。根据最终钢板厚度、加工工艺、再加热温度、轧机能力等的不同，一家钢厂可能生产出平均铁素体晶粒尺寸为↑↑↑ASTM 6↑↑↑的钢板↑↑，而另一家钢厂则可能生产出平均铁素体晶粒尺寸为↑↑↑ASTM 9↑↑↑的钢板↑↑。这两种尺寸都可以认为是↑↑“↑↑细晶↑↑”↑↑，但力学性能则不同。平均铁素体晶粒尺寸↑↑↑ASTM 9↑↑↑的钢板↑↑在韧性、强度和成形性等方面都优于平均铁素体晶粒尺寸↑↑↑ASTM 6↑↑↑的钢板。所以，需要深入研究在热轧条件下细晶化元素的冶金作用，以及加工工艺↑↑↑/↑↑↑轧制规程对晶粒尺寸的影响。本文将讨论细晶化元素及加工工艺↑↑↑/↑↑↑轧制规程对获得细小均匀晶粒尺寸的作用。↑↑↑ ↑ ↑在生产结构钢板时，实现细小均匀晶粒尺寸可以带来许多好处。进行针对性的合金设计，可以优化屈服强度和抗拉强度、提高延伸率、改善冲击韧性、成形性和板形（平直度）。加工参数对改善晶粒尺寸、提高钢板性能发挥着重要的作用。例如，对一个厚度↑↑ ↑不仅钢板平直度得到改善，而且抗拉强度也平均增加了↑↑↑20MPa↑↑↑。观察微观组织，可以发现铁素体晶粒尺寸的均匀性得到改善。横截面整体结构的改善带来钢板平直度的改善。↑↑↑ ↑大多数钢厂在生产均匀的晶粒尺寸方面遇到的挑战是如何解决整个横截面上的晶粒均匀性的问题。在钢板表面，大多数钢厂都能实现均匀、相对细小的晶粒，不过，随着往↑↑↑1/4↑↑↑厚度区和中心位置推进，晶粒尺寸和均匀性开始变差，在钢板的表面区，可实现↑↑↑ASTM 8-10↑↑↑的铁素体晶粒尺寸，而在↑↑↑1/4↑↑↑厚度处铁素体晶粒尺寸降低到↑↑↑ASTM 7-9↑↑↑，最终在中心区为↑↑↑ASTM 5-7↑↑↑，一些单个晶粒甚至更粗大。总体上，这些都被认为是细晶，但这种晶粒不均匀将降低强度、延伸率、韧性并恶化成形性。当钢板厚度增加时，该问题更加严重。根据板坯初始尺寸及轧机整体能力不同，在钢板厚度大于↑↑ ↑ ↑许多参数对热轧后的横截面最终晶粒尺寸产生影响，其中关键参数如下：↑↑↑ ↑•↑↑↑ ↑↑↑总压下量；↑↑↑ ↑• ↑↑再加热时间和温度；↑↑↑ ↑• ↑↑粗轧压下规程；↑↑↑ ↑• ↑↑精轧压下规程；↑↑↑ ↑• ↑↑微合金化；↑↑↑ ↑• ↑↑终轧温度；↑↑↑ ↑• ↑↑轧后冷却。↑↑↑ ↑为了优化铁素体晶粒的均匀性与尺寸大小，理解这些参数的作用，从而设计合金↑↑↑/↑↑↑工艺过程以解决这些关键参数是实现优化的保证。↑↑↑ ↑如今，大多数结构钢板按“镇静、细晶”订货。↑↑↑ASTM A6↑↑↑晶粒度要求仅指奥氏体晶粒尺寸，↑↑↑A6↑↑↑将“细小奥氏体晶粒尺寸”↑↑↑ ↑↑↑定义为满足再加热试样中奥氏体晶粒尺寸为↑↑↑ASTM 5↑↑↑或更高。一般通过奥氏体晶粒尺寸检验来验证“细晶奥氏体”要求。如果未进行检验，只要钢中“总的铝含量不小于↑↑↑0.020%↑↑↑”或者“酸溶铝含量不小于↑↑↑0.015%↑↑↑”，该钢就符合细晶粒钢。为了满足“细晶”要求，大多数结构钢板中铝含量在↑↑↑0.020%~0.040%↑↑↑范围。不过，一旦铝在再加热过程中固溶，铝在控制热轧过程中对晶粒尺寸的影响效果将是一个问题。本文集中在优化轧制过程以实现最终横铁素体晶粒均匀，没有考虑铝对这方面的影响。↑↑↑ ↑↑Nb↑↑↑、↑↑↑V↑↑↑、↑↑↑Ti↑↑↑和↑↑↑Al↑↑↑等微合金化元素均具备控制再加热过程中晶粒尺寸的能力，但效果不一样。结构用钢板典型的再加热温度通常在↑↑ ↑板坯初始厚度与钢板最终厚度之比是决定最终晶粒尺寸和从钢板表面到中心的晶粒度均匀性的重要变量。总的来说，如果板坯起始厚度与钢板最终厚度的总压下比大于或等于↑↑↑12:1↑↑↑，则变形量足以获得相对细小的再结晶奥氏体晶粒尺寸及从表面到中心的晶粒度均匀性。当然，钢板表面晶粒总是细小些，但在结构钢板的中心也可以实现最终铁素体晶粒尺寸↑↑↑ASTM 7-9↑↑↑。↑↑↑ ↑优化晶粒尺寸时，总压下比通常是容易被忽视的一个变量。如果板坯进行展宽轧制（宽展），则与冶金效果相关的总压下比就要低些，这是由于轧宽道次一般压下量较小，不会在中心提供足够变形量使奥氏体再结晶，从而导致奥氏体晶粒细化。事实上，中心部位的奥氏体将继续长大，尺寸超过再结晶晶粒。当在轧制过程中采用轧宽道次，则与冶金效果相关的总压下比就应该从轧宽道次完成的板坯厚度开始计算。举例来说，如果从↑↑ ↑根据是否进行轧宽道次可明显将轧制规程分成两个或三个不同阶段。如果需要进行轧宽时，第一阶段将是轧宽道次，第二阶段是粗轧道次，最后阶段是精轧道次。轧制规程中每一轧制阶段的特征如下：↑↑↑ ↑• ↑↑轧宽道次↑↑↑——↑↑↑进行轧宽以获得所需的尺寸规格，一般↑↑↑2~8↑↑↑个道次，在板坯出加热炉后立即进行，道次压下量不大于↑↑↑12%↑↑↑。有些情况下，不需要采用这些轧制道次就可以实现由板坯尺寸直接轧制成最终所需的钢板尺寸。↑↑↑ ↑• ↑↑粗轧道次↑↑↑——↑↑↑一般道次压下量在↑↑↑10%~14%↑↑↑（由轧制能力、温度而定）。一般采用最大的压下量，直到中间坯厚度大约小于板坯原始厚度的↑↑↑1/2~1/3↑↑↑（由钢板最终厚度而定）。这些道次是实现晶粒尺寸最佳的关键道次。↑↑↑ ↑• ↑↑精轧道次↑↑↑——↑↑↑一般道次压下量在↑↑↑5%~40%↑↑↑（由轧制能力、温度而定）。这些道次产生并控制最终钢板厚度及板形。它们是轧制规程中的最后道次，一般当中间坯厚度小于板坯原始厚度的↑↑↑1/2~1/3↑↑↑（由钢板最终厚度而定）开始精轧。↑↑↑ ↑如前所述，粗轧规程是晶粒尺寸大小的关键道次。在加热过程中形成的大的奥氏体晶粒必须在每一道次轧制后减小。一旦板坯离开轧机机架，就会发生奥氏体再结晶。再结晶导致奥氏体晶粒比入口道次稍微细小。↑↑↑ ↑每一道次轧机相对压下量（↑↑