高性能中厚板正火控制冷却工艺及装备的研制与应用

来源:金属热处理300问作者:李书常

  本项目属于钢铁行业的中厚板生产领域,主要应用于中厚板的正火热处理生产环节。正火热处理工艺是提高钢板韧性的重要工艺手段。常规的正火热处理工艺通常将钢板加热奥氏体化后,采用空冷的方式对钢板进行冷却。传统工艺的问题是:1)钢的相变温度高。相变组织在空冷过程中容易长大,室温组织相对粗大;2)微合金强化作用减弱。缓慢的空冷使得析出粒子长大,沉淀强化作用下降。因此,常规热轧钢板正火后屈服强度多降低30~50MPa,有时甚至高达80~120MPa,产品性能合格率降低。3)常规正火为保证钢板性能,通常采取增加合金或微合金元素含量的方法,不仅增加成本,还会降低钢板焊接性能。 

  本项目提出了一种通过正火控制冷却进一步改善钢板性能的方法。其原理是:通过控制正火后钢板冷却过程控制到达控制钢板相变目的,不仅可以控制相变温度,还能抑制ε-Cu的高温析出、微合金元素碳氮化物的长大,细化晶粒和析出物,甚至改善碳化物分布,控制残余奥氏体体积分数,从而提高钢的强度,保持韧性基本不变,改善钢板的综合性能。该工艺将奥氏体晶粒细化与相变控制、析出控制等方法结合起来,获得理想的钢板组织与性能,探索了一种正火钢板强韧化的有效手段,是对传统正火工艺的发展与改进。

  研制开发了新型正火控制冷却装置-气雾+高密度集管层流冷却装置,并成功应用于实际生产。针对薄钢板正火可采用气雾进行无约束冷却,无需矫直也可保证板形;厚钢板利用气雾+高密度集管层流冷却,不仅保证冷却速度、钢板板形,还能有效消除表层异常组织,保证钢板使用安全性。利用计算机系统实现了正火控制冷却过程的高精度控制。

  凭借正火控冷工艺开发了许多新产品,部分产品填补了国内生产空白,替代进口产品;扩充了正火钢板的厚度规格范围40~60mm,更好地满足了国家建设对正火特厚板的需求,有力支援了国家经济建设。

  实现了高效、低能耗、减量化生产。基于强化理论和新冷却工艺,为低能耗减量化生产创造了条件。正火热处理新产品合格率高达96%以上;采用该工艺成果实现降低合金的减量化生产方法,生产中取得了良好的经济和社会效益。