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极限规格热轧板带钢产品热处理工艺与装备(一)

1研究背景

中国是世界上最大的钢铁生产国。中厚板年产量已超过7000万吨。中,低档普通板材产品过剩严重,但与此同时,中国部分高端高附加值板材产品仍主要依靠进口,其中绝大部分为热处理产品。中国已经将海洋,交通,能源和主要设备领域作为中国发展战略的重点。这些领域对产品的性能和规格提出了更高的要求。

目前,国内中厚板生产线一般配备有较为完善的热处理设备,包括辊式热处理炉,定型炉和淬火机。这些设备主要是从意向书,DREVER和其他公司引进的,其中大多数已经生产。具有10至80毫米厚度的热处理钢板的能力,一些公司有能力通过改进和利用自加工技术来生产最薄的3至5毫米硬化钢板和最厚的200毫米钢板设备,但最大宽度限制为1800毫米。它不能满足大型工程机械的需求;对于厚度大于120mm的厚板,沉浸淬火法在中国被广泛使用,因为表面热交换效率低,冷却速度可控性差,厚截面效果不能满足热处理的要求。优质超厚钢板。需要。

鉴于上述现状,急需急冷,超薄极限急冷,极低温回火等高级带钢的高级热处理工艺及设备技术。在钢铁工业中,均围绕着高档热处理关键设备和核心技术发展。厚板热处理的生产水平具有重要意义。

2研究现状与进展

2.1特厚板

特殊厚板传统的浸没淬火冷却强度不足等。有必要开发新的淬火设备和技术。目前,特殊厚钢板(钢板厚度大于120mm)的淬火生产主要采用浸没淬火法,通过池冷却。水的搅拌促进了钢板表面的对流,从而加快了冷却速度。由于搅拌水的流速受到淬火槽或淬火槽容积和装置的限制,因此浸入式淬火冷却强度相对于壁射流热交换较低,并且由于搅拌而引起的水流速在整个过程中均不均匀。池,钢板表面的冷却强度无处不在。冷钢板分布不均匀,导致硬化层深度不均匀,显微组织分布不均匀。目前,通常对厚度小于120mm的中厚钢板进行连续的辊淬,并通过辊式输送机在冷却区域内进行运动淬火。由于淬火强度大,冷却均匀,控制精度高,形状好等优点,淬火设备(淬硬钢板厚度范围为 mm)由德国意向书,美国DREVER和日本IHI垄断,并在中国实施。技术封锁。东北大学轧制技术和连轧自动化国家重点实验室在王国栋的带领下,经过多年的研究,自主研发了中国第一套轧辊淬火设备,并推广到太钢,宝钢,南钢等企业。以及硬化钢板的厚度。扩大到4120毫米。

尽管常规连续辊式淬火与浸入式淬火相比优势明显,但因高压段太短,低压段冷却能力不足,随着钢板厚度增加(>120 mm),心部冷速和厚向截面效应成为两个不可逾越的技术瓶颈,因无法调和表面换热与内部导热的平衡关系,常规连续辊式淬火无法满足特厚板对心部冷速和厚向组织均匀性的需求,进一步限制了其在特厚板热处理领域的应用。综上所述,传统浸入式淬火已不能满足高品质特厚板热处理生产及研发需要,需要开发新的特厚板淬火工艺技术及装备,实现国内特厚板生产企业特厚钢板高效能、低成本、减量化热处理生产。

2.2 薄规格钢板淬火技术需在稳定性、减少内部应力等方面进一步开展研究

高强度极薄调质钢板是大型装备制造的基础材料。这类钢板淬火敏感性高,宽厚比大,淬火后易瓢曲,且强度高难以矫正,板形问题是制约其应用的瓶颈,也是公认的国际性难题。相对于常规中厚板来说,薄规格板材淬火过程中高冷却强度较易实现,但在冷却均匀性方面要求极为苛刻。目前极薄钢板淬火均采用气雾冷却、风冷及小流量水冷等“较低冷速”淬火策略。但在薄板淬火实际工业生产过程,钢板表面水流/气流呈现出无序性及不可控性,淬火条件的微小变化极易对冷却介质的流动特性及换热特性带来扰动,难以实现全板面温降、相变的协同作用,极易造成薄板淬火板形缺陷。为此,东北大学通过采用极限冷速对高温钢板进行“瞬间冻结”,实现了5~10 mm板材淬火良好板形,取得了技术突破,并已经在南钢、涟钢、新余、湘钢(改造原设备)、酒钢等10余家企业得到了应用。

因此,针对性开展极薄钢板极限冷速瞬间淬火过程高效均匀换热机理及温度、应力、相变耦合变化规律的研究,系统解决淬火过程板形高平直度控制的难点问题,对满足工程机械行业的需要生产最薄3 mm高品质高强薄板,具有重要意义。

2.3 极限低温回火技术

极限低温回火技术对提高超高强钢板的性能稳定性意义重大钢板热处理过程中良好板形及性能的均匀性与炉温的控制精度有直接的关系,一般要求偏差小于±5 ℃,对于低合金耐磨钢、超高强工程机械用钢等高端产品的回火工艺过程,一般要求炉温在300 ℃以下,回火过程对温度的变化较为敏感,因此用于此类产品生产的回火炉低温温度均匀性和控制精度要求非常高。

目前国内钢厂的回火炉大部分采用脉冲加热方式,只能在300 ℃以上工作时达到±10 ℃左右的温度精度。炉温在300 ℃以下时,温度均匀性和控制精度都无法保证,偏差达20~30 ℃以上,因此会经常造成低温回火板材的性能、质量波动,不利于稳定生产。常规回火炉的这种缺陷是由其设备结构本身所决定的,无法通过简单的设备改造和特殊控制技术的使用来解决。

因此,研制与开发新型高精度低温回火炉对提升国内热处理装备技术水平、稳定高品质特殊钢的生产意义重大。

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