中厚钢板的生产中控轧控冷工艺

1、1 / 10目前在中厚钢板的生产中控轧控冷(TMCP)(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，TMCPTMCP 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 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

2、的问题1 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/RHLF/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)ACC(DQ)、强力矫直机等。2 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

3、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 40mm40mm 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。2 / 10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

4、。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（DQDQ）、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%70%左右；其次是调质板， 占 15%15%左右；其它如回火等占 15%15%。中厚板热处理工艺流程见图 1 1。图 1 1 中厚板热处理工艺流程1 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

5、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。3 / 10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；4 / 10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 NbNb、V V、TiTi 等强碳氮化物形成元素的

6、低（微）合金高强度钢板 1212 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 202050MPa,50MPa,对于控轧控冷钢板严 重的可降低 8080120MPa120MPa。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 C、MnMn 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 2 正火+ +控冷（+ +回火）新工艺常化炉除处理“双高”产品外，

7、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 等都开发了正火+ +控制冷却的工艺，利用炉后淬火机或简易水冷设施等进行正火后 弱水冷（水雾等）的工艺，可较好地弥补钢板的强度损失，依据 太钢经验，钢板 强度 可提高 10MP&10MP&对于控制冷却后钢板性能波动较大的钢种或 ASTMASTM（美国材料与试验 协会）中

8、规定正火后加速冷却必须回火的钢种还可应用正火+ +控冷+ +回火工艺。3 3 正火+ +回火在锅炉压力容器钢板处理中采用较多，尤其是 CrMoCrMo 钢多采用正火+ +高温回 火。5 / 104 4 调质（淬火+ +高温回火）近年来，超级钢、超低碳贝氏体钢等生产技术蓬勃发展，许多传统调质处 理生产的屈服强度 450MPa450MPa 以上的钢板利用超细晶等技术已经可以生产，但对于 压 力容器、石油储罐、桥梁、军工等重要结构钢板，很多标准和用户还是要求钢板以 调质状态交货。因此，一条现代化的调质钢板生产线对于提高中厚钢板厂的产品档 次是不可或缺的。调质 即淬 火+ +高温 回火，代表钢 种有油

9、 罐钢 SPV490QSPV490Q 14MnNbq14MnNbq、军工 板 921921、 模具钢P20P20 等。目前，调质热处理线都是采用辊底式炉快速出炉后面配套辊压式淬 火机。5 5 淬火+ +低温回火对于耐磨钢等要求表面硬度较高的钢种多采用淬火+ +低温回火。6 6 在线直接淬火（DQDQ）+ +回火该技术是 2020 世纪 9090 年代以来发展的新技术。利用轧后的直接淬火设施 （30mm30mm 以下较容易）实施钢板在线直接淬火，然后进行离线的回火处理，可大大节 约热处理成本。目前在生产高强度低碳贝氏体钢、油罐钢等钢种时采用较多。中厚钢板热处理炉炉型分类及比较1 1 中厚钢板热处

10、理炉炉型分类中厚钢板热处理炉分类如图 2 2 所示， 按工作方式分为连续式热处理炉和周 期式间歇性热处理炉两种；按钢板运送方式分为辊底式、步进式、台车 式、外部机 械化式及罩式等五种；按照加热方式可分为明火加热与辐射管无氧化式加热两种。6 / 10_连续式_-裡底式-叨火加热辗底式炉中洋钢板热处理炉.辐射管加热无讯化辗底式炉热处理炉-步进梁式惋明火加斓F外部机械化式炉周期式间歇性热处理炉罩式炉:一台车述炉图 2 2 中厚板热处理炉分类2 2 辊底式炉和步进式炉的比较辊底式炉和步进式炉都可以采用明火加热，但辐射管加热一般应用于辊底 式炉。步进式加热炉主要优点是没有辊印和划伤，用于特厚板热处理有一定的优势， 但投资大，维护要求高，钢板最大输送速度受到限制，由于难以实现高速出炉，后 面不能与淬火机配套，只能用于钢板的正火、回火处理。辊底式炉可用于钢板的正火、回火及调质等热处理。这种炉子产量和机械 化、自动化程度高，得到了广泛应用。3 3 明火加热与辐射管加热的比较辊底式热处理炉的供热方式通常有两种：一种是明火加热；另一种是炉内 通保护气体的辐射管加热。无论 是哪种加热方式，都要保证炉温的均匀性，并满足 要求的加热和保温时间。在此前提下，明 火加热时，应尽 可能控制炉内气氛为微氧 化性气氛或接近还原气氛，以获得较好的钢板表面质量。辐射管加热时，炉内