東北大學軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室(RAL)基于冷卻機理、工藝設備、自動化控制系統及合金減量化產品工藝的研究,開發了以超快冷為核心的熱軋板帶鋼新一代TMCP(控軋控冷)工藝技術。該項技術應用于首鋼遷鋼公司2160mm熱連軋線,形成了具有國際領先水平的超快速冷卻系統,并獲得了理想的減量化工藝及產品。針對普碳鋼及管線鋼,實現批量化穩定生產及批量供貨,產品力學性能優異。
基于超快速冷卻技術的新一代TMCP工藝,可進一步發揮細晶強化、析出強化及相變強化效果,通過多種強化機制的耦合,生產出低能耗、環境友好型及高性能的鋼鐵材料。國家工信部、發改委、科技部等三部委相繼將新一代控軋控冷技術列入《產業關鍵共性技術發展指南(2011年)》、《鋼鐵工業“十二五”發展規劃》等國家7項行業產業發展政策指南文件,引領行業工藝技術升級和發展。同時,在我國當前鋼鐵行業競爭激烈的形勢下,采用新一代TMCP技術對于企業降本、提質增效,以及提高產品競爭力具有重大實用價值。
東北大學RAL從熱軋板帶鋼超快速冷卻技術的工藝應用及工程化需求出發,開發出成熟完善的熱軋板帶鋼超快速冷卻技術、裝備及產品工藝技術。2012年,東北大學RAL與首鋼遷鋼公司合作開展國家“十二五”科技支撐計劃“鋼鐵行業綠色制造關鍵技術集成應用示范”項目的“熱軋板帶鋼新一代TMCP裝備及工藝技術開發與應用”課題,依托首鋼遷鋼公司2160mm熱連軋生產線,通過進一步升級優化軋后冷卻設備,形成了裝備一流、成熟完善的具有自主知識產權和自身特色的熱軋板帶鋼超快速冷卻系統。生產實踐表明,對于3mm厚度帶鋼,可實現300-400℃/s及以上的冷卻速率;同等規格產品冷卻過程中,可達到普通層流冷卻2-5倍以上的高冷卻速率,是加密冷卻系統的1.5-2倍以上,對于充分挖掘軋后冷卻工藝潛力、降低合金元素用量作用至關重要;同時可實現大型熱連軋線2-25.4mm厚度帶鋼軋后超快速冷卻過程的高平直度板形控制。之后,雙方深化合作,以低合金普碳鋼Q345B和高級別管線鋼為突破口,持續探索超快冷應用生產工藝。2013年上半年,運用超快冷工藝實現了Q345B涵蓋所有厚度級別的三個減量化成分體系的批量試生產,6-9月Q345B批量生產3萬噸,同時完成厚規格高級別管線鋼合金減量化試制,10月生產了8000余噸18.4mm厚低成本X80管線鋼。2014年4月,完成1萬噸低成本X70管線鋼訂單。截至目前,2160mm熱軋生產線利用超快冷工藝共生產低合金普碳鋼11.36萬噸,管線鋼7萬余噸。
隨著工藝技術的持續優化,首鋼遷鋼公司超快冷技術應用取得一系列重大突破:成功拓展高等級管線鋼厚度極限規格,最大壁厚達到25.4mm;成功批量穩定生產低成本大壁厚的出口X70管線鋼,產品性能穩定;成功實現22mm厚X80管線鋼批量生產,并首批通過中石油和中國鋼鐵工業協會的聯合鑒定,成為國內具備22mm厚X80管線鋼生產資質的少數廠家之一。自2160mm熱軋生產線超快冷系統上線投產以來,已迅速轉變為生產力,實現了節約資源和降本增效的目的。上組圖為2160mm熱連軋生產線新增超快冷系統生產場景。
(關鍵字:首鋼 首鋼遷鋼 快冷工藝)