中厚钢板的生产中控轧控冷工艺.docx

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10MPa。对于控制冷却后钢板性能波动较大的钢种或ASTM(美国材料与试验协会)中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正火+回火在锅炉压力容器钢板处理中采用较多，尤其是CrMo钢多采用正火+高温回火。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450MP