《国内中厚板热处理工艺与设备发展现状及展望》.pdfVIP

国内中厚板热处理工艺与设备发展现状及展望 目前在中厚钢板的生产中控轧控冷(TMCP)工艺已普遍应用，并在管线钢、高强度结构钢、海 洋平台用钢、造船板等的生产中发挥了积极作用，大大提高了钢板的综合性能，节约了宝贵 的合金元素。但是，TMCP 处理的钢板性能离散度较大，而且一些钢种要求很苛刻的临界轧 制。因此，对于生产厚规格、高性能钢板，尤其是要求性能均匀性比较高的锅炉压力容器钢 板、桥梁钢板、高层建筑钢板、Z 向钢板等，传统的离线热处理方式仍然是难以替代的。因 此一个定位于生产高性能品种钢为主的中厚板厂，建设一条现代化的中厚板热处理生产线， 是在设计之初就必须考虑的问题。 建设热处理工序应统筹考虑的问题 1 对炼钢、轧钢工序设备的要求 中厚板轧后热处理炉是生产高技术含量、高附加值产品不可缺少的主要设备，因此应定 位在生产“双高”产品，要求钢质纯净、有害元素和夹杂物含量低，板坯厚度要满足一定的 压缩比，配备有控轧控冷设施等。这就要求前面的炼钢和轧钢工序具备生产“双高”产品的 条件，如炼钢工序要配备有铁水预处理设施、大吨位的顶底复吹转炉或高功率电炉、LF/VD/RH 等炉外精炼设施、直弧形大板坯连铸机等，轧钢工序要配备有高刚度强力轧机、ACC(DQ) 、 强力矫直机等。 2 对轧钢厂的场地要求 在建设中厚板厂时，要考虑精整的能力足够大，也就是后面剪切、冷床等的能力要大于 前面轧钢能力，以便于充分发挥轧机的潜能。同样如果一个中厚板厂定位于生产高技术含量、 高附加值产品时，就要考虑厂房后部工序要留有充分的火焰切割、探伤、热处理生产线的场 地。 因为对于需要热处理的钢板来说，一般 40mm 以上的厚规格钢板受剪切能力限制，需 要火焰切割，而且热处理的钢种很多要求逐张探伤。因此，在厂房设计时要留有足够的场地， 否则将严重制约生产能力的发挥。 探伤一般可安排在热处理之前，这样探伤不合可直接改判以节省热处理费用，但正火通 过再结晶细化均匀组织，对于某些微小的探伤缺陷有改善作用，尤其是合金含量较高的钢种。 因此，有些品种可安排在热处理之后探伤。但是，热处理对于大的分层和夹杂造成的探伤缺 陷基本无能为力。 中厚板热处理的主要方式 中厚钢板热处理的主要方式有正火、调质(淬火+高温回火)、正火+控冷、正火+ 回火、 回火、退火、直接淬火(DQ)、直接淬火+ 回火等。其中，处理量最大的是正火板，包括正火+ 回火，大约占所有热处理产品的 70%左右；其次是调质板，占 15%左右；其它如回火等占 15%。中厚板热处理工艺流程见图1。 图1 中厚板热处理工艺流程 1 正火工艺的特点及注意事项 正火也叫常化或正常化，其目的在于使上一道工序中产生的非正常组织(如铁素体晶粒 粗大、魏氏组织、带状组织、非铁素体+珠光体组织产物等亚共析钢组织缺陷)通过重结晶、 均匀化组织予以改善(对低碳钢为细小等轴铁素体+均匀分布的块状珠光体组织)，从而改善 其力学性能和工艺性能。 正火可以作为预备热处理，也可以作为最终热处理。对机加工零件的结构钢来说，正火 多半作为预备热处理，为随后的切削加工和最终热处理做组织准备；对低碳低合金钢板来说， 正火都是作为最终热处理，使钢板具有所要求的组织，从而使其具有所要求的力学性能和工 艺性能。 钢板正火处理后晶粒细、碳化物分布均匀，力学性能良好。正火工艺可使目前普遍应用 的以 Nb、V 、Ti 等强碳氮化物形成元素的低(微)合金高强度钢板 12 的延伸、低温冲击韧性 和冷弯性能大幅改善。 但值得注意的是，正火在提高热轧低碳低合金钢板的工艺性能的同时，往往降低钢的强 度，屈服强度和抗拉强度一般降低20～50MPa，对于控轧控冷钢板严重的可降低80～120MPa。 因此，为保证钢板的交货性能，在正火钢板成分设计时，应不同于一般控轧控冷钢板，可适 当增加C、Mn 等固溶强化元素以提高强度(注意碳当量指标不要过高)，虽然热轧后钢板的延 伸率或冲击功有所降低，但这两项指标在正火处理后会有大幅提高。 2 正火+控冷(+回火)新工艺 常化炉除处理“双高”产品外，另一大作用是挽救很多热轧后延伸或冲击不合产品，减 少改判率。但随之而来的一个问题是一些延伸、冲击不合需挽救的产品本身强度富裕量小， 容易导致处理后强度反而不合。这除了在正火温度、时间上可以做一些调整外，还可以应用 正火+控冷(+回火)工艺。 为防止很多钢板正火后强度大幅降低，目前国内武钢、舞钢、重钢、太钢等都开