技术新一代TMCP技术在无缝管型钢

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1热轧无缝钢管目前热轧无缝钢管轧后空冷至室温,组织性能调控手段较为单一,综合性能提升对合金元素添加与离线热处理工序较为依赖,在开发低成本高性能以及更高综合性能的管材产品方面存在制约因素。开发和应用热轧钢材先进的控轧和控冷工艺(TMCP),实现离线热处理工艺在线化,充分发挥在线控冷工艺的组织调控作用,是热轧无缝钢管新工艺新产品开发的重点方向。为此,围绕管材圆形特殊断面结构导致的非对称冷却特性,通过揭示热轧无缝钢管轧后高强度均匀化冷却控制要素,开发出了适于在线控制冷却工艺技术的喷嘴结构及中试试验装置。并基于开发的控制冷却中试装置,在宝钢PQF机组开展了万吨级工业性中试试验,完成了控制冷却工艺在热轧无缝钢管领域组织性能调控基本原理的验证。传统生产工艺中,钢管在轧制变形后采取空冷的方式冷却至室温,在冷却过程中由于较低冷速无法抑制晶粒的粗化,因此在组织中极易生成个别粗大的组织。采用轧后控冷工艺后,较高的冷却速率抑制了组织的异常粗大,最终使得钢管外壁组织较原空冷工艺显著细化,同时组织的均匀性明显得到改善。1)细化组织,提高性能。在原轧后空冷工艺条件下,较厚规格钢管往往需要正火处理甚至调质热处理来提升强度值以满足性能要求,造成了能源消耗,提升了制造成本。中试试验研究表明,对于20#钢等一类的普碳结构管,采用轧后控制冷却工艺,可降低薄规格钢管产品的合金成分,从而降低生产成本。而厚规格钢管实现了轧态供货要求,省却热处理工艺,实现工艺减量化目标。2)采用所研发的冷却装备实现了直接淬火代替离线调质处理,结合回火处理,钢材强度显著提升。3)利用在线控制冷却技术,通过高冷却速率配合适当的终冷温度,促进铁素体形核,从而促使奥氏体内部大部分微区满足铁素体发生均匀形核与长大条件,有利于发生铁素体与珠光体转变,降低了铁素体优先由奥氏体晶界形核并向晶内长大而形成魏氏体组织的倾向。基于开发的烟台宝钢PQF机组在线控制冷却中试装置及万吨级的中试试验研究所取得的良好效果,与宝钢股份公司签订PQF无缝钢管机组在线冷却成套装备合同,建立第一条工业生产示范线,有望在热轧无缝钢管在线控制冷却技术工业化应用方面取得突破。2大尺寸异型断面型钢、高速线材和合金钢棒材控制高碳铬轴承钢碳化物的组织特征、数量、形状、大小和分布的均匀程度,对改善轴承钢的性能有重要意义。我国的轴承钢产品质量与发达国家相比还有很大差距,尤其是高端产品还需大量进口,制约了我国高端制造业的快速发展。高碳铬轴承钢热轧后冷却过程中,由于碳在奥氏体中溶解度降低,过饱和的碳以碳化物的形态从奥氏体中沿奥氏体的晶界析出,在以后的成品淬火中难以完全消除。网状碳化物的形成,与钢中原始碳化物偏析程度有密切关系,热加工的工艺制度对网状碳化物的厚薄也有直接关系。近年来,为提高轴承钢的质量,对轴承钢采用控制轧制和控制冷却新工艺,能够为球化退火的预备组织提供不具有网状碳化物的退化索氏体组织的热轧材,为快速球化退火创造了有利条件。本方向研究人员以合金钢棒材控轧与轧后超快速冷却技术相结合,针对石家庄钢铁公司和河南济源钢铁公司合金钢棒材产品性能的不同要求,实现轧后超快速冷却设备的研制与开发,以轴承钢网状碳化物析出控制为对象,研究其各相的转变机制和调控原理,开发出高端合金钢棒材产品。其技术创新点主要包括:根据生产现场的特点研制开发合金钢棒材超快速冷却系统;采用分段冷却方式,实现大规格轴承钢的快速冷却,轧件表面温度差<50℃;对于Ф15.3-60mm轴承钢网状碳化物的平均级别达到≤2.0级,满足了下游客户对产品性能的要求。在高速线材生产方面,目前我国的高速线材轧机的装备水平已经达到世界领先,但我国的线材产品质量与工业发达国家相比却存在明显差距。在轧制生产上主要的问题就是轧后控制冷却的能力不足,不能充分发挥细晶强化、相变强化和析出强化的作用来有效提高产品的质量,导致我国生产高强度、高级别的线材通常添加大量的合金元素。以螺纹钢高速线材吐丝后快速冷却为对象,结合高速线材的生产特点,开发出高速线材生产的吐丝后快速冷却系统,根据轧制的规格对冷却温度和冷却速率采用计算机模型控制,实现高速线材常规生产装备上的技术突破。在冷却系统的结构设计上,采用多向喷嘴布置、轧向的间隔分布及横向的流量分布等方法使线材产品的冷却均匀性明显提高,解决了盘卷冷却过程中的均匀控制性难点,避免了常规高速线材轧制过程中大冷速带来的堵钢现象,实现建筑用高速线材力学性能的大幅提升和低成本与绿色制造的要求。后续的调试工作还在进行中。大型H型钢的生产长期以来一直存在着产品表面产生红锈明显,表观质量差;腹板积水导致轧后温差大,性能不均;轧后冷却速度慢,冷床能力不足,产量低等问题,已经制约了我国高强度大型H型钢的生产。为此,研究人员针对对流和传导换热过程进行分析,对冷却过程H型钢不同部位温度场进行了模拟研究,优化各部位冷却过程水量配比,H型钢断面温度均匀性得到明显改善,成功解决了冷却水开启时序及压力保持技术、型钢断面冷却均匀性控制技术、抛钢后通条型钢温度均匀性控制和冷却变形控制技术等关键技术问题,为大型H型钢超快速冷却技术的开发和应用奠定了基础。可逆连轧式大型H型钢超快速冷却项目应用于津西钢铁集团股份有限公司大型H型钢生产线,规格为H:-mm,B:-mm,翼缘厚度t≤32mm。Q钢采用快速冷却后取消了合金元素Nb的添加,性能完全满足相关标准要求,该项目在年投入稳定运行。本文摘选自本报年第36期B05部分内容,若要详细了解更多相关行业和技术信息,请


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