PDF《极限规格热轧板带钢产品热处理工艺与装备》

1 研究背景 我国是世界第一产钢大 国, 中厚板年产量已达

7000 余 万吨, 中低档次普通中厚板产 品过剩严重, 但与此同时, 我国 部分高端高附加值中厚板产品 仍主要依赖进口, 其中绝大多 数是热处理产品.

国家已将海 洋、 交通运输、 能源和重大装备 等领域作为我国发展战略重 点, 这些领域对于高端热处理 中厚板产品在产品性能和规格 方面提出了更高的要求. 目前国内中厚板生产线 普遍配备了包含辊底式热处 理炉、 周期式炉和淬火机等较 为完备的热处理装备, 这些装 备最初主要从 LOI、 DREVER 等公司引进, 绝大多数具备了 生产 10-80mm 厚热处理钢板 的能力, 部分企业通过改进和 利用自主开发的设备具备了生 产最薄 3-5mm 淬火钢板, 最厚200mm 淬火钢板的能力, 但 最大宽度仅限于 1800mm, 不 能满足工程机械大型化需求;

对于厚度大于 120mm 的特厚 板国内普遍采用浸入式淬火方 式, 因表面换热效率低、 冷速可 控性差以及厚向截面效应无法 满足高品质特厚钢板热处理需 要. 针对上述现状, 围绕高等 级热处理关键装备和核心技 术, 开发钢铁行业急需的特厚、 超薄极限规格淬火和极限低温 回火等高端板带钢热处理工艺 及装备技术, 对于提高我国中 厚板热处理生产水平具有重要 意义.

2 研究现状及进展 2.1 特厚板传统浸入式淬 火在冷却强度等方面存在不 足, 需开发新的淬火装备和技 术 目前, 特厚钢板 (钢板厚度 大于 120mm)淬火生产主要 采用浸入式淬火方式, 通过池 内冷却水搅拌加速钢板表面对 流, 实现较快速冷却.由于搅 拌水流速度受淬火池或淬火槽 容积及装置限制, 相对于壁面 射流换热, 浸入式淬火冷却强 度偏低, 且因搅拌产生的水流 速度在池内各处不一致, 钢板 板面各处冷却强度分布不均, 导致钢板冷后淬硬层深度及组 织分布不均. 目前, 厚度120mm 以下中厚钢板普遍采用连续辊式淬 火, 钢板由辊道承载在冷却区 运动淬火. 因具有冷却强度大、 冷却均匀、 控制精度高、 板形好 等优点, 这种淬火装备 (淬火钢 板厚度范围 10-100mm)被德 国LOI、 美国 DREVER、 日本 IHI 三家公司垄断, 并对我国 实施技术封锁.东北大学轧制 技术及连轧自动化国家重点实 验室在王国栋院士带领下, 经 过多年研究, 自主开发成功国 内首套辊式淬火装备, 并推广 至太钢、 宝钢、 南钢等企业, 淬 火钢板厚度拓展至 4-120mm. 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 (>

120mm) , 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(4) -10mm 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