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《国内中厚板热处理工艺与设备发展现状及展望》.pdf
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
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