中厚钢板的生产中控轧控冷工艺模板.doc
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1、现在在中厚钢板生产中控轧控冷(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、造船板等生产中发挥了主动作用,大大提升了钢板综合性能,节省了宝贵合金元素。不过,TMCP处理钢板性能离散度较大,而且部分钢种要求很苛刻临界轧制。所以,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,传统离线热处理方法仍然是难以替换。所以一个定在生产高性能品种钢为主中厚板厂,建设一条现代化中厚板热处理生产线,是在设计之初就必需考虑问题。 建设热处理工序应统筹考虑问题 1 对炼钢、轧钢工序设备要求 中厚板轧后热处理炉是生产高技术含量、高附加值产
2、品不可缺乏关键设备,所以应定位在生产“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压缩比,配置有控轧控冷设施等。这就要求前面炼钢和轧钢工序含有生产“双高”产品条件,如炼钢工序要配置有铁水预处理设施、大吨位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,轧钢工序要配置有高刚度强力轧机、ACC(DQ)、强力矫直机等。 2 对轧钢厂场地要求 在建设中厚板厂时,要考虑精整能力足够大,也就是后面剪切、冷床等能力要大于前面轧钢能力,方便于充足发挥轧机潜能。一样假如一个中厚板厂定在生产高技术含量、高附加值产品时,就要考虑厂房后部工序要留有充足火焰切割、
3、探伤、热处理生产线场地。 因为对于需要热处理钢板来说,通常40mm以上厚规格钢板受剪切能力限制,需要火焰切割,而且热处理钢种很多要求逐张探伤。所以,在厂房设计时要留有足够场地,不然将严重制约生产能力发挥。 探伤通常可安排在热处理之前,这么探伤不合可直接改判以节省热处理费用,但正火经过再结晶细化均匀组织,对于一些微小探伤缺点有改善作用,尤其是合金含量较高钢种。所以,有些品种可安排在热处理以后探伤。不过,热处理对于大分层和夹杂造成探伤缺点基础无能为力。 中厚板热处理关键方法 中厚钢板热处理关键方法有正火、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
4、。其中,处理量最大是正火板,包含正火+回火,大约占全部热处理产品70%左右;其次是调质板,占15%左右;其它如回火等占15%。中厚板热处理工艺步骤见图1。 图1 中厚板热处理工艺步骤 1 正火工艺特点及注意事项 正火也叫常化或正常化,其目标在于使上一道工序中产生非正常组织(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点)经过重结晶、均匀化组织给予改善(对低碳钢为细小等轴铁素体+均匀分布块状珠光体组织),从而改善其力学性能和工艺性能。 正火能够作为预备热处理,也能够作为最终热处理。对机加工零件结构钢来说,正火多半作为预备热处理,为随即切削加工和最终热处理做组织准
5、备;对低碳低合金钢板来说,正火全部是作为最终热处理,使钢板含有所要求组织,从而使其含有所要求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。正火工艺可使现在普遍应用以Nb、V、Ti等强碳氮化物形成元素低(微)合金高强度钢板12延伸、低温冲击韧性和冷弯性能大幅改善。 但值得注意是,正火在提升热轧低碳低合金钢板工艺性能同时,往往降低钢强度,屈服强度和抗拉强度通常降低2050MPa,对于控轧控冷钢板严重可降低80120MPa。所以,为确保钢板交货性能,在正火钢板成份设计时,应不一样于通常控轧控冷钢板,可合适增加C、Mn等固溶强化元素以提升强度(注意碳当量指标不要过高),即使
6、热轧后钢板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升。 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,降低改判率。但随之而来一个问题是部分延伸、冲击不合需挽救产品本身强度富裕量小,轻易造成处理后强度反而不合。这除了在正火温度、时间上能够做部分调整外,还能够应用正火+控冷(+回火)工艺。 为预防很多钢板正火后强度大幅降低,现在中国武钢、舞钢、重钢、太钢等全部开发了正火+控制冷却工艺,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)工艺,可很好地填补钢板强度损失,依据太钢经验,钢板强度可提升10MPa。对于控制冷
7、却后钢板性能波动较大钢种或ASTM(美国材料和试验协会)中要求正火后加速冷却必需回火钢种还可应用正火+控冷+回火工艺。 3 正火+回火 在锅炉压力容器钢板处理中采取较多,尤其是CrMo钢多采取正火+高温回火。 4 调质(淬火+高温回火) 多年来,超级钢、超低碳贝氏体钢等生产技术蓬勃发展,很多传统调质处理生产屈服强度450MPa以上钢板利用超细晶等技术已经能够生产,但对于压力容器、石油储罐、桥梁、军工等关键结构钢板,很多标准和用户还是要求钢板以调质状态交货。所以,一条现代化调质钢板生产线对于提升中厚钢板厂产品档次是不可或缺。 调质即淬火+高温回火,代表钢种有油罐钢SPV490Q、14MnNbq、
8、军工板921、模具钢P20等。现在,调质热处理线全部是采取辊底式炉快速出炉后面配套辊压式淬火机。 5 淬火+低温回火 对于耐磨钢等要求表面硬度较高钢种多采取淬火+低温回火。 6 在线直接淬火(DQ)+回火 该技术是20世纪90年代以来发展新技术。利用轧后直接淬火设施(30mm以下较轻易)实施钢板在线直接淬火,然后进行离线回火处理,可大大节省热处理成本。现在在生产高强度低碳贝氏体钢、油罐钢等钢种时采取较多。中厚钢板热处理炉炉型分类及比较 1 中厚钢板热处理炉炉型分类 中厚钢板热处理炉分类图2所表示,按工作方法分为连续式热处理炉和周期式间歇性热处理炉两种;按钢板运输方法分为辊底式、步进式、台车式、
9、外部机械化式及罩式等五种;根据加热方法可分为明火加热和辐射管无氧化式加热两种。 图2 中厚板热处理炉分类 2 辊底式炉和步进式炉比较 辊底式炉和步进式炉全部能够采取明火加热,但辐射管加热通常应用于辊底式炉。步进式加热炉关键优点是没有辊印和划伤,用于特厚板热处理有一定优势,但投资大,维护要求高,钢板最大输送速度受到限制,因为难以实现高速出炉,后面不能和淬火机配套,只能用于钢板正火、回火处理。 辊底式炉可用于钢板正火、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 明火加热和辐射管加热比较 辊底式热处理炉供热方法通常有两种:一个是明火加热;另一个是炉内通保护气体辐射管
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