軋鋼技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展

軋鋼技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展

近年來，中國鋼鐵公司在技術(shù)推廣、生產(chǎn)能力技術(shù)的創(chuàng)新和核電站管理方面取得了很大進(jìn)步，取得了良好的效果和自豪感。這些進(jìn)步為中國向鋼鋼產(chǎn)量的進(jìn)步奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化建設(shè)中發(fā)揮了重要作用。這些進(jìn)步主要體現(xiàn)在以下幾個方面。1薄板坯連軋生產(chǎn)線的性能近年來,中國的鋼鐵企業(yè)在軋鋼裝備現(xiàn)代化方面取得了令人矚目的進(jìn)步,已經(jīng)形成了能夠自主集成開發(fā)大型現(xiàn)代化軋鋼生產(chǎn)線及裝備的能力,在現(xiàn)代化熱軋寬帶鋼生產(chǎn)線、大型冷連軋生產(chǎn)線、先進(jìn)寬厚板軋制生產(chǎn)線、三輥連軋管機(jī)組生產(chǎn)線的軟硬件技術(shù)集成與開發(fā)方面形成了具有特色的、先進(jìn)的成套技術(shù),在薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線關(guān)鍵技術(shù)和高性能高強(qiáng)度產(chǎn)品研發(fā)方面達(dá)到了目前國際上的先進(jìn)水平。1.1工業(yè)化u2004帶鋼生產(chǎn)新流程由鞍鋼等自主集成開發(fā)的中薄板坯連鑄連軋技術(shù)—ASP(鑄坯厚度100～170mm),經(jīng)過不斷的開發(fā)與完善,形成了一整套效率高、節(jié)能、規(guī)模化、品種全的工業(yè)化熱軋帶鋼生產(chǎn)新流程。由產(chǎn)能240萬t的1700ASP到產(chǎn)能500萬t的2150ASP。此流程的突出特點(diǎn)是流程緊湊,連鑄工序與軋鋼工序直接相連,可以實(shí)現(xiàn)近90%利用連鑄板坯熱能一次加熱,節(jié)約能耗。其關(guān)鍵技術(shù)包括:高效化煉鋼連鑄技術(shù)、四流合一技術(shù)、高效直軋及注中調(diào)寬技術(shù)、工作輥可變凸度控制(LVC輥,可實(shí)現(xiàn)空載輥縫由-300～+100μm的調(diào)整,一個軋制單元內(nèi)凸度控制水平達(dá)到±30μm)、粗軋前后附立輥控寬技術(shù)以及高效層流冷卻技術(shù)等。1.2工藝、設(shè)備、制造寶鋼5000mm寬厚板軋機(jī)及熱處理線工程由國內(nèi)技術(shù)總成,引進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)及裝備,采用聯(lián)合設(shè)計、制造或國內(nèi)設(shè)計、制造方式。二期工程新增粗軋機(jī)架、1號冷床等精整設(shè)施,2009年全年完成產(chǎn)能160萬t。主要產(chǎn)品為管線鋼板、造船鋼板、結(jié)構(gòu)鋼板、鍋爐容器鋼板、石油儲備用鋼、核電用鋼等。產(chǎn)品規(guī)格:厚度為5～400mm;寬度為900～4800mm;成品長度最大可達(dá)25m;單卷質(zhì)量為24～45t。采用的主要技術(shù)及裝備見表1。1.3帶鋼冷軋帶鋼生產(chǎn)線鞍鋼1780冷軋線是中國第一次由國內(nèi)技術(shù)總負(fù)責(zé),鞍鋼聯(lián)合中國第一重型機(jī)械(集團(tuán))有限責(zé)任公司、中冶南方工程技術(shù)有限公司,通過自主研制、開發(fā)、集成建設(shè),于2005年成功投入運(yùn)行的大型寬帶鋼冷軋生產(chǎn)線。采用酸洗-冷軋聯(lián)合生產(chǎn)技術(shù)、紊流鹽酸酸洗技術(shù)、六輥-四輥軋機(jī)混合配置等一系列冷軋領(lǐng)域的先進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)。該生產(chǎn)線設(shè)計生產(chǎn)能力為150萬t/a,主要產(chǎn)品包括高品質(zhì)轎車板、硅鋼原板、高檔次鍍鋅原板、家電板及半工藝中低牌號無取向硅鋼等高附加值產(chǎn)品,并已成功軋制出0.18mm極薄冷軋帶鋼產(chǎn)品。該集成技術(shù)還成功應(yīng)用于鞍鋼1500mm冷軋硅鋼生產(chǎn)線、2130mm冷軋生產(chǎn)線和1250mm單機(jī)架可逆軋機(jī)改造項(xiàng)目中。1780寬帶鋼冷軋線酸軋聯(lián)合機(jī)組生產(chǎn)線主要工藝參數(shù)見表2。1.4薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線到2009年,中國已建成投產(chǎn)的各種不同類型的薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線13條,鑄機(jī)28流,設(shè)計生產(chǎn)能力3290萬t(見表3),2008年產(chǎn)量達(dá)到2927.3萬t。中國的薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線在數(shù)量、產(chǎn)能及軋機(jī)裝備水平方面都居世界前列。其中,熱軋機(jī)組的軋制能力、板形板厚及溫度控制精度、層流冷卻線的能力和控制水平方面都達(dá)到了目前國際的新水平。在薄規(guī)格軋制(小于等于2mm)、半無頭軋制、冷軋?jiān)嫌娩?、?xì)晶和微合金化高強(qiáng)鋼產(chǎn)品開發(fā)、以及針對薄板坯連鑄連軋工藝特征的軋制及冷卻過程、以及產(chǎn)品的組織性能控制等都取得了長足的進(jìn)步。1.5u3000合成系統(tǒng)2003年9月天津鋼管公司和德國西馬克Meer公司合作建成了世界上第1套PQF(primequalityfinishing)三輥連軋管機(jī)組(?168mm),該機(jī)組投產(chǎn)后,成功地軋制出了T91、13Cr、Super13Cr、304、316等產(chǎn)品。168PQF三輥連軋管機(jī)組2008年的產(chǎn)量達(dá)到了67萬t。168PQF三輥連軋管機(jī)組的主要特點(diǎn)有:1)大大改善了金屬在軋制過程中的不均勻變形,大幅度減少了裂孔、拉凹缺陷;提高了壁厚精度和表面質(zhì)量;軋輥和芯棒消耗顯著降低、金屬收得率提高;2)采用了在線脫管/芯棒前行循環(huán)技術(shù),可提高小規(guī)格連軋管機(jī)組產(chǎn)能20%～25%;3)液壓伺服壓下系統(tǒng)功能開發(fā),實(shí)現(xiàn)了溫度補(bǔ)償、咬入沖擊補(bǔ)償、錐形芯棒伺服和頭尾消薄等功能,減少了鋼管切頭尾長度;4)熱軋線配備了在線?；に囋O(shè)備和裝置,使部分套管、管線管產(chǎn)品省去了離線熱處理工序,節(jié)省了大量能耗、降低了生產(chǎn)成本。近年來國內(nèi)外新建和籌建的連軋管機(jī)組中大多采用了三輥連軋管工藝,目前全球已經(jīng)建成和正在建設(shè)的三輥連軋管機(jī)已超過了20套。2高質(zhì)量高性能軋材的研發(fā)技術(shù)近年中國軋鋼工藝技術(shù)研究開發(fā)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在結(jié)合軋制與控冷新裝備的研發(fā)、改造和對高質(zhì)量高性能新產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)需求,在長材軋制及在線熱處理技術(shù)、新一代控制冷卻技術(shù)、超薄規(guī)格板帶軋制技術(shù)、以及軋制數(shù)學(xué)模型優(yōu)化和板形控制技術(shù)等方面,這也為高質(zhì)量高性能軋材的進(jìn)一步研發(fā)建立了更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2.1半鉆頭軋板生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)薄規(guī)格板材并實(shí)現(xiàn)部分以熱代冷是薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線的重要目標(biāo)之一。漣鋼CSP線在先進(jìn)的第2代CSP流程工藝技術(shù)基礎(chǔ)上,通過技術(shù)集成與創(chuàng)新,建立了半無頭軋制的配套技術(shù)與爐號匹配的最佳組織模式、FGC動態(tài)變規(guī)格、飛剪控制、半無頭軋制速度與張力控制優(yōu)化、輥縫潤滑與半無頭軋制技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用、層流冷卻及卷取控制技術(shù)等一系列工藝關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)了半無頭軋制薄規(guī)格產(chǎn)品的大批量穩(wěn)定生產(chǎn)。利用半無頭技術(shù)成功將最長269m、厚70mm的連鑄坯穩(wěn)定地軋制成7個切分卷,生產(chǎn)出了平均厚度0.77mm的超薄熱軋帶卷。2007—2009年生產(chǎn)小于等于2.0mm薄規(guī)格產(chǎn)品119萬t。圖1為半無頭軋制動態(tài)變規(guī)格時,F7出口厚度從1mm到0.77mm的厚度變化曲線實(shí)例。圖2為半無頭軋制SPHC系列產(chǎn)品規(guī)格擴(kuò)大范圍示意圖。珠鋼CSP線在薄規(guī)格板帶生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)上解決了薄規(guī)格熱軋板生產(chǎn)常見的板形不良、軋制過程不穩(wěn)定、表面質(zhì)量差、生產(chǎn)效率低等關(guān)鍵技術(shù)難題,形成了高比例薄規(guī)格熱軋板生產(chǎn)的成套技術(shù)。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼板厚度小于等于2.0mm的比例達(dá)到70%以上,小于等于1.5mm的達(dá)到35%以上。2007年生產(chǎn)小于等于2.0mm板材132.9萬t,占總產(chǎn)量比例的68.75%,全年產(chǎn)品平均厚度2.27mm,體現(xiàn)了薄板坯連鑄連軋產(chǎn)線的優(yōu)勢。2.21生產(chǎn)線量對數(shù)字鋼網(wǎng)熱處理的影響攀鋼突破了高溫鋼軌在快速運(yùn)行中進(jìn)行精確導(dǎo)向和矯直、高溫鋼軌在輸送輥道上翻鋼、在中部為步進(jìn)冷床上料等技術(shù)難題,自主研究開發(fā)了2500t非標(biāo)設(shè)備及其控制系統(tǒng),建成了連續(xù)式噴風(fēng)冷卻100m長尺鋼軌在線熱處理生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線能夠按快于軋機(jī)的生產(chǎn)節(jié)奏,將萬能軋機(jī)所軋制的43～75kg/m各種規(guī)格、多種材質(zhì)的100m長尺鋼軌全部進(jìn)行在線熱處理。通過只對軋后高溫鋼軌進(jìn)行噴風(fēng)強(qiáng)制冷卻,在線熱處理后鋼軌的硬化層深度平均大于等于30mm、組織均為細(xì)珠光體,鋼軌的使用壽命提高了一倍以上,組織、性能的合格率均大于99%。不同材質(zhì)鋼軌的化學(xué)成分及在線熱處理后的力學(xué)性能如表4所示。鞍鋼在原有重軌生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上,采用爐外精煉、RH、大方坯連鑄、萬能軋機(jī)、平立復(fù)合矯直機(jī)和鋸鉆組合機(jī)床等設(shè)備,完成了100m鋼軌生產(chǎn)線的建設(shè),實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)高潔凈度、高尺寸精度、高平直度、高表面質(zhì)量的客運(yùn)專線用100m鋼軌。鞍鋼生產(chǎn)的100m長尺鋼軌分別供給鄭西、溫福、石太、武廣等線路。圖3為鞍鋼100m鋼軌萬能線主體設(shè)備—萬能軋機(jī)和步進(jìn)緩冷床。2.3在鋼結(jié)構(gòu)材料性能方面的改進(jìn)和發(fā)展東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究開發(fā)出分別用于熱軋帶鋼、中厚板以及H型鋼軋制的新一代控制冷卻技術(shù)。針對常規(guī)熱軋帶鋼軋機(jī)層流冷卻及中厚板軋機(jī)ACC系統(tǒng)的配合與銜接存在的問題,開發(fā)了用于熱軋帶鋼的超快速冷卻裝置和噴嘴傾斜布置的壓力噴射式超快速冷卻系統(tǒng)與傳統(tǒng)集管層流冷卻系統(tǒng)混合配置技術(shù)。熱帶超快速冷卻裝置已經(jīng)用于包鋼CSP生產(chǎn)線冷卻段的后部(卷取機(jī)前),利用該套裝置已生產(chǎn)出550MPa、600MPa級低成本雙相鋼。在攀鋼1450熱連軋機(jī)的精軋出口增設(shè)傾斜式噴射和垂直式噴射混合配置的超快速冷卻裝置已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)Q235、Q345鋼的升級和部分高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)。在漣鋼2250熱連軋線的控制冷卻系統(tǒng)采用了“傾斜式超快冷+ACC”的混合配置方式,該冷卻系統(tǒng)已于2009年9月熱負(fù)荷試車,陸續(xù)進(jìn)行了材料性能改進(jìn)和品種開發(fā)試驗(yàn)工作,已經(jīng)取得初步效果。2009年,在石家莊敬業(yè)鋼鐵公司的3000中厚板軋機(jī)上設(shè)置的UFC+ACC新一代中厚板層流冷卻系統(tǒng)開始投入運(yùn)行,在提高鋼材性能、改善冷卻均勻性方面發(fā)揮了作用。目前,正在鞍鋼4300中厚板軋機(jī)、首秦4300中厚板軋機(jī)、普陽3500中厚板軋機(jī)上裝設(shè)具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的UFC+ACC新一代控制冷卻系統(tǒng),為實(shí)施新一代TMCP創(chuàng)造條件。大H型鋼超快速冷卻技術(shù)主要是通過對熱軋后H型鋼實(shí)施超快速、高效的噴水冷卻方法,使軋制后處于較高溫度的奧氏體組織在極短時間內(nèi)轉(zhuǎn)變成細(xì)晶粒的鐵素體+珠光體及貝氏體組織,H型鋼的綜合力學(xué)性能得到提高。整個系統(tǒng)的冷卻狀態(tài)采用計算機(jī)進(jìn)行控制,并利用二級計算機(jī)系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型,根據(jù)軋制的鋼種和規(guī)格實(shí)現(xiàn)自動冷卻過程控制。試軋結(jié)果表明,對Q345級別的H型鋼的組織和性能進(jìn)行檢驗(yàn),屈服強(qiáng)度468MPa、抗拉強(qiáng)度570MPa,伸長率22%。與不進(jìn)行超快速冷卻的同規(guī)格、同鋼種H型鋼產(chǎn)品相比較,強(qiáng)度提高約80MPa,而伸長率稍有降低,金相組織為細(xì)晶鐵素體+珠光體+極少量貝氏體。2.4鋼鐵機(jī)制試件寶鋼以2030冷連軋機(jī)控制系統(tǒng)改造為平臺,自主研發(fā)與集成寬帶鋼冷連軋工藝及模型控制技術(shù),開發(fā)了調(diào)優(yōu)寬帶鋼冷連軋數(shù)學(xué)模型系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)寬帶鋼冷連軋機(jī)在連續(xù)軋制過程中最大程度的柔性軋制,開發(fā)并實(shí)施了極限規(guī)格拓展和高等級帶鋼表面質(zhì)量控制技術(shù)、0.8mm×1850mmIF鋼軋制技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)。表5為寶鋼2030冷連軋機(jī)板厚精度達(dá)到的實(shí)物指標(biāo)。該項(xiàng)目的冷軋工藝及相關(guān)模型控制系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)在上海梅山鋼鐵公司1420軋機(jī)、新疆八一鋼鐵集團(tuán)公司冷軋、寶鋼股份不銹鋼分公司等鋼鐵企業(yè)冷軋項(xiàng)目中得到了推廣應(yīng)用。鞍鋼聯(lián)合國內(nèi)高校和科研單位進(jìn)行了冷軋機(jī)板形控制技術(shù)與控制系統(tǒng)核心技術(shù)研發(fā)并應(yīng)用于1250六輥冷軋機(jī)工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐,取得了核心技術(shù)突破,開發(fā)出國內(nèi)第1套工業(yè)應(yīng)用分段接觸壓磁式板形測量輥和冷軋機(jī)板形解析模型系統(tǒng)(包括軋機(jī)輥系變形模型、軋輥溫度場模型、軋輥磨損計算模型、以及基于板形控制的軋制負(fù)荷分配在線控制計算模型),在六輥冷軋機(jī)或多輥冷軋機(jī)上進(jìn)行板形調(diào)控執(zhí)行器控制,包括軋輥傾斜、工作輥彎輥、中間輥彎輥及竄輥、分段冷卻、軋制力前饋等功能,實(shí)現(xiàn)了板形的高精度控制,成品帶鋼板形綜合精度小于8I單位。3性能控制的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究近年來,通過加強(qiáng)對碳錳鋼、微合金鋼及合金鋼在軋制與冷卻過程中的晶粒細(xì)化、析出與相變等的組織性能控制的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究,在細(xì)晶高強(qiáng)鋼、高級別管線鋼、高性能高強(qiáng)度中厚板及特厚板、取向硅鋼及先進(jìn)汽車板等高性能冷軋帶鋼、新型鐵素體不銹鋼及雙相不銹鋼、高性能長材及管材等的工藝控制技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)方面取得了一大批重要的成果,為軋制鋼材的品質(zhì)提升和國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出了重大貢獻(xiàn)。3.1在壓延過程中，組織性能的研究和應(yīng)用1試驗(yàn)與研究假設(shè)在近年的“新一代鋼鐵材料重大基礎(chǔ)研究”項(xiàng)目以細(xì)晶和超細(xì)晶鋼的研究開發(fā)為目標(biāo)的工作中,通過結(jié)合軋制生產(chǎn)線裝備和工藝實(shí)際,開展了大量的理論和試驗(yàn)研究與探索,其中包括:①鐵素體+珠光體(F+P)碳素鋼或低合金鋼采用強(qiáng)力軋制、形變誘導(dǎo)鐵素體相變(DIFT,deformationinducedferritetransformation)以及形變和相變耦合的組織超細(xì)化理論和技術(shù);②結(jié)合奧氏體再結(jié)晶和未再結(jié)晶控制軋制和加速冷卻(RCR+ACC)控制的晶粒適度細(xì)化理論和技術(shù);③基于過冷奧氏體熱變形的低碳鋼組織細(xì)化-形變強(qiáng)化相變(DEFT:deformationenhancedferritetransformation)理論和技術(shù);④基于薄板坯連鑄連軋流程(TSCR)的奧氏體再結(jié)晶細(xì)化+冷卻路徑控制的低碳鋼組織細(xì)化與強(qiáng)化理論與技術(shù);⑤針對低(超低)碳微合金貝氏體鋼的中溫轉(zhuǎn)變組織細(xì)化的TMCP+RPC理論與技術(shù)等。在這些理論與技術(shù)研究的推動下,在長材、板帶材和中厚板的強(qiáng)度翻番或升級,以及新產(chǎn)品開發(fā)中發(fā)揮出重大的作用和顯著的效果,近年已大批量地生產(chǎn)出細(xì)晶和超細(xì)晶鋼。圖4為唐鋼軋制(Q235-微鈦)細(xì)晶和超細(xì)晶鋼棒線材的結(jié)果。2微合金化高強(qiáng)耐候鋼的生產(chǎn)鋼在形變、相變中的析出行為研究與控制是鋼的組織性能控制的一個重要方面。通過大量的試驗(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)踐證明,采用合理的冶金成分設(shè)計和軋制、冷卻工藝控制,可以在鋼中產(chǎn)生大量的納米尺寸粒子析出,使鋼的強(qiáng)韌性得到顯著提高。珠鋼及漣鋼等企業(yè)同高校合作,在TSCR線上通過實(shí)施高溫大變形再結(jié)晶細(xì)化+冷卻路徑控制,實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化與納米粒子析出與分布控制,進(jìn)而形成不同強(qiáng)韌化效果的組織性能柔性控制,開發(fā)生產(chǎn)出具有高成形性的低碳高強(qiáng)汽車大梁鋼510L、550L、屈服強(qiáng)度500～700MPa級鈦微合金化高強(qiáng)耐候鋼、600MPa和700MPa級低碳貝氏體工程機(jī)械用鋼等系列高強(qiáng)韌鋼,并進(jìn)行了大批量生產(chǎn)和應(yīng)用。經(jīng)分析,微合金化高強(qiáng)鋼中納米粒子析出強(qiáng)化的貢獻(xiàn)可達(dá)到150～300MPa。表6為0.19C-0.32Si-1.2Mn的C-Mn鋼在不同軋制及冷卻工藝條件下的力學(xué)性能。圖5為Ti微合金化高強(qiáng)耐候鋼中的納米尺寸TiC粒子及其粒度分布。表7為屈服強(qiáng)度600、700MPa級熱軋高強(qiáng)耐候鋼及低碳貝氏體鋼的性能。3.22mm厚高級別管線鋼的生產(chǎn)中國近年先后投產(chǎn)的11套2000mm以上寬帶鋼熱連軋生產(chǎn)線為高級別管線鋼等高性能高強(qiáng)鋼產(chǎn)品開發(fā)提供了關(guān)鍵設(shè)備條件。2007年以來,首鋼、太鋼、馬鋼等鋼鐵企業(yè)利用2250熱連軋生產(chǎn)線成功開發(fā)并大批量生產(chǎn)出18.4mm厚X80高級別管線鋼。采用低C-高M(jìn)n-高Nb-少M(fèi)o-微V,或低C、高M(jìn)n、高Nb+適量Cr-Ni-Mo-Cu的成分體系設(shè)計,結(jié)合優(yōu)化的TMCP軋制工藝和低溫或超低溫卷取控制,獲得以針狀鐵素體為主的高鋼級管線鋼復(fù)相組織,確保了厚規(guī)格產(chǎn)品的高強(qiáng)韌性和耐蝕性,保證了帶鋼全長組織性能的均勻性及良好的板形。2008年,首鋼、太鋼、馬鋼的2250熱連軋生產(chǎn)線共生產(chǎn)了73.5萬tX80管線鋼,在中國的西氣東輸二線管線工程建設(shè)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。表8為在漣鋼2250熱連軋線采用低C-高M(jìn)n-高Nb+適量Ni-Mo-Cu的X80鋼成分設(shè)計,軋制過程控制+軋后快冷+低溫卷取控制技術(shù)試制的18.4mm厚X80鋼的力學(xué)性能。3.3高性能厚板標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)1段比和耐候性近年,武鋼、鞍鋼等企業(yè)采用TMCP技術(shù)開發(fā)了滿足高強(qiáng)度、較低屈強(qiáng)比、焊接性、耐候性及低溫沖擊韌性要求的系列新型橋梁用鋼,并應(yīng)用于南京大勝關(guān)長江大橋等幾十座跨江、跨海、鐵路和公路橋梁建設(shè)。武鋼開發(fā)生產(chǎn)的WNQ570、WNQ690、14MnNbq橋梁鋼的特點(diǎn)是:高強(qiáng)度,屈服強(qiáng)度大于等于420MPa;高韌性,-40℃AKV≥120J;良好焊接性,60mm以上厚鋼板埋弧焊不預(yù)熱;耐候性,WNQ570鋼與09CuPCrNi相當(dāng);最大板厚68mm;WNQ570鋼12～68mm不區(qū)分板厚效應(yīng);屈強(qiáng)比小于等于0.88。京滬高速鐵路南京大勝關(guān)長江大橋建造采用了WNQ570鋼1.3萬t,應(yīng)用于打撈“南海一號”的亞洲最大的起重工程船懸臂梁采用了WNQ690鋼制造。鞍鋼將FH550級TMCP超高強(qiáng)船板制造技術(shù)成功用于80mm厚高強(qiáng)度橋梁鋼Q420qE、Q500qE制造,其主要特點(diǎn)是:①通過超低碳微合金化成分設(shè)計(0.045%C-Mn-Mo-Nb-0.75%Cu-Ni),實(shí)現(xiàn)特厚板連續(xù)冷卻組織均勻并提高耐大氣腐蝕性能,增加鋼板的低溫韌性;②全均質(zhì)貝氏體鋼組織有利于提高耐大氣腐蝕性能;超高強(qiáng)度船板FH500、FH550的耐大氣腐蝕性能優(yōu)于傳統(tǒng)耐候鋼09CuPCrNi,應(yīng)用于橋梁鋼,使厚規(guī)格橋梁鋼具有耐大氣腐蝕性能;③Cu在連續(xù)冷卻和等溫過程中納米析出的控制能夠強(qiáng)化特厚超高強(qiáng)橋梁板的芯部性能;80mm厚FH550鋼板近表面組織為細(xì)化的板條貝氏體、粒狀貝氏體和針狀鐵素體,1/4和1/2厚度處組織為準(zhǔn)多邊形鐵素體和針狀鐵素體,強(qiáng)韌性滿足要求;④通過TMCP軋制工藝調(diào)控使原奧氏體晶粒尺寸細(xì)化到20～50μm;通過3階段TMCP軋制工藝,實(shí)現(xiàn)了特厚橋梁板原奧氏體晶粒細(xì)化,進(jìn)一步保證了1/2厚度處的強(qiáng)韌性要求。2tmcp+rpc技術(shù)結(jié)合鞍鋼2300中板機(jī)組和4300厚板機(jī)組的特點(diǎn),采用超低碳貝氏體鋼成分設(shè)計(加入提高淬透性和析出強(qiáng)化元素Mn、Cu、Ni、Mo、Nb、B等)和中溫組織超細(xì)化技術(shù)(TMCP+RPC技術(shù)),獲得各種形態(tài)的超細(xì)貝氏體組織,生產(chǎn)出屈服強(qiáng)度500、550、620、690和800MPa5個強(qiáng)度級別系列超低碳貝氏體鋼中厚板,板材厚度為16～60mm。主要應(yīng)用于工程機(jī)械和煤機(jī)等領(lǐng)域,工藝路線為:超低碳—潔凈鋼質(zhì)—微合金化—控制軋制—控制冷卻(中溫轉(zhuǎn)變組織超細(xì)化)—(厚板回火)。使高性能鋼由調(diào)質(zhì)處理向不調(diào)質(zhì)、不回火、降低貴重合金元素使用量方向發(fā)展。所開發(fā)的高強(qiáng)韌超細(xì)組織低碳貝氏體鋼的系列產(chǎn)品分別銷售到北京煤機(jī)廠和鄭州煤機(jī)廠、四川長江起重機(jī)公司等工程機(jī)械用戶。3“三級”級高層建筑結(jié)構(gòu)鋼舞鋼開發(fā)的屈服強(qiáng)度390～460MPa(Q390～Q460)級高層建筑結(jié)構(gòu)鋼先后應(yīng)用于國家游泳中心、國家體育場鳥巢等奧運(yùn)工程以及中央電視臺新臺址、國家大劇院工程等大型建筑工程?？箍箾_擊性能成品板最大厚度達(dá)到135mm,晶粒細(xì)化、組織均勻性高;-40℃低溫韌性遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)值,最大厚度135mm時的沖擊值富裕量較大;Z35抗層狀撕裂性能均超過了35%,保證安全性能;低碳當(dāng)量(Ceq=0.44%～0.48%)保證焊接性能;低屈強(qiáng)比(Rp0.2/Rm≤0.80)保證抗震性。力學(xué)性能及焊接獨(dú)特的微合金化成分設(shè)計及潔凈鋼冶煉保證了大厚度鋼板的內(nèi)部質(zhì)量、各項(xiàng)力學(xué)性能及焊接性能;特有的大鋼錠無缺陷澆鑄工藝保證了110mm厚Q460E-Z35的成功開發(fā);正火軋制和控制冷卻并用,保證了鋼板的抗震性能;獨(dú)特的熱處理設(shè)備(?；?控冷)突破了原有設(shè)備的厚度熱處理極限。2我國舞鋼生產(chǎn)特殊厚度板的主要設(shè)備和產(chǎn)品特點(diǎn)見圖6和表9在國家體育場鳥巢和中央電視臺新臺址的結(jié)構(gòu)建設(shè)中大量采用了舞鋼開發(fā)生產(chǎn)的Q390～Q460級特厚高強(qiáng)鋼板。4船板mtd技術(shù)集成鞍鋼采用TMCP技術(shù)開發(fā)生產(chǎn)出具有Z15～Z35性能的高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度系列船體及海洋工程結(jié)構(gòu)用鋼,表10為鞍鋼船板鋼的產(chǎn)品牌號及規(guī)格等主要指標(biāo)。到2009年,鞍鋼已累計生產(chǎn)了各類船板1000多萬t。鞍鋼船板TMCP技術(shù)集成主要包括:成分設(shè)計,復(fù)合微合金化;冶煉,轉(zhuǎn)爐純凈鋼冶煉、爐外精煉-高精度目標(biāo)成分控制、夾雜物形態(tài)控制;連鑄,板坯成分均勻化控制、降低板坯中心偏析、300mm厚無缺陷連鑄板坯控制技術(shù)等;軋制,板坯加熱溫度控制、TMCP軋制工藝(4300厚板生產(chǎn)線)、鋼板厚度及板形高精度控制、加速冷卻技術(shù)等。3.4冷帶技術(shù)和品種開發(fā)12促進(jìn)硅鋼制造技術(shù)和品種開發(fā)解決了工藝和工藝等性能提高武鋼已形成了取向硅鋼的冶煉、連鑄、熱軋、冷軋及熱處理等工藝與質(zhì)量控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)了取向硅鋼制造技術(shù)的工程化與產(chǎn)業(yè)化,主要技術(shù)進(jìn)步包括:復(fù)吹工藝等技術(shù),使取向硅鋼冶煉成分命中率達(dá)到98%以上;連鑄技術(shù),建立一套完整的取向硅鋼連鑄工藝,提高了生產(chǎn)效率和鑄坯質(zhì)量;熱軋技術(shù),重點(diǎn)是加熱爐溫度制度和輥形制度,解決了爐內(nèi)斷坯、粗軋帶坯斷裂、精軋邊裂斷帶事故,使每邊熱軋板邊裂減少到5～20mm/邊,成材率提高3.5%;硅鋼廠酸洗線HiB常化爐改造及工藝,有效控制了AlN等抑制劑的合適尺寸及分布,提高了HiB鋼的牌號合格率5%以上;森吉米爾軋機(jī)HGO鋼高溫軋制技術(shù),研究出了HGO鋼高溫軋制的典型工藝,基本全部實(shí)現(xiàn)高溫軋制,提高了HGO鋼牌號率5%以上;冷軋工藝,提出改進(jìn)軋制規(guī)程和提高生產(chǎn)率的方法;串聯(lián)式退火脫碳工藝,發(fā)明了中間完全脫碳退火技術(shù)、成品厚度鋼板初次再結(jié)晶、脫碳退火技術(shù)及改善取向硅鋼涂層質(zhì)量的工藝技術(shù)等。2007年,武鋼取向硅鋼產(chǎn)量達(dá)27萬t,牌號幾乎覆蓋所有級別,產(chǎn)品性能與質(zhì)量達(dá)到國際先進(jìn)水平,產(chǎn)品用于三峽工程、青藏鐵路工程、神六載人飛船工程等國家重要工程項(xiàng)目。武鋼取向硅鋼在市場占有率由2003年的29.9%提高到2007年的52%,到2010年武鋼取向硅鋼的產(chǎn)量將達(dá)到50萬t。鋼板取向硅鋼的主要關(guān)鍵技術(shù)寶鋼歷時10年自主研發(fā)取向硅鋼技術(shù),自主集成生產(chǎn)線,成功實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)高品質(zhì)取向硅鋼產(chǎn)品。2008—2009年,寶鋼普通取向硅鋼(CGO)、高磁感取向硅鋼(NSGO)、薄規(guī)格(0.27mm以下)激光刻痕取向硅鋼等高等級取向硅鋼產(chǎn)品投產(chǎn)。目前,寶鋼已經(jīng)具備20余個取向硅鋼牌號的批量生產(chǎn)能力,典型牌號如表11所示。寶鋼取向硅鋼產(chǎn)品的主要關(guān)鍵技術(shù)如下。a)品種開發(fā):開發(fā)出采用低溫板坯加熱技術(shù)的高磁感、低鐵損取向硅鋼。b)煉鋼工序:成分高精度控制技術(shù),關(guān)鍵元素含量按10-6級控制。c)熱軋工序:低溫板坯加熱技術(shù);低溫降控制技術(shù);帶鋼邊裂控制、高精度厚度及板形控制技術(shù);采用適應(yīng)硅鋼生產(chǎn)的板坯異步裝爐與交叉軋制技術(shù),建立適應(yīng)交叉軋制的高精度控制模型等。d)冷軋工序:高精度板形控制技術(shù);滲氮控制技術(shù)、高精度爐溫控制技術(shù)。e)激光刻痕技術(shù):在涂敷絕緣涂層的取向硅鋼板表面,采用激光器對硅鋼板進(jìn)行刻蝕,細(xì)化磁疇,降低硅鋼片的鐵損。寶鋼取向硅鋼產(chǎn)品已成功應(yīng)用于500kV、48萬kVA及以上電壓等級大型交流變壓器和直流換流變壓器制造,高磁感產(chǎn)品已供應(yīng)30家大中型變壓器廠。2鋼板與鋼板生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用2009年中國汽車產(chǎn)銷分別完成1379.10萬輛和1364.48萬輛,同比分別增長48%和46%。近年來,寶鋼、鞍鋼、武鋼等大型鋼鐵企業(yè)為滿足快速增長的汽車發(fā)展需求,開發(fā)生產(chǎn)出冷軋深沖及超深沖系列、鍍層系列、高強(qiáng)及超高強(qiáng)系列汽車板。通過解決超低碳、氮、氧冶煉技術(shù)和潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)、高質(zhì)量板坯連鑄技術(shù)、熱軋、冷軋及退火技術(shù)、高強(qiáng)及超高強(qiáng)鋼的冶金工藝控制技術(shù)、表面質(zhì)量及板形控制技術(shù)、鋼板質(zhì)量性能穩(wěn)定化技術(shù)等,形成了高品質(zhì)汽車板大批量穩(wěn)定化生產(chǎn)和冷軋先進(jìn)高強(qiáng)鋼的高水平研發(fā)平臺。表12為目前寶鋼冷軋汽車板的主要品種范圍。寶鋼于2008年開發(fā)建成了中國第1條,世界第4條高水平的冷軋超高強(qiáng)鋼板生產(chǎn)研發(fā)專用線,其主要特點(diǎn)是:強(qiáng)度級別為CR1500,GI980;國內(nèi)第1條超高強(qiáng)度鋼板專用生產(chǎn)線;多功能性,連續(xù)退火和熱鍍鋅共線;核心冷卻技術(shù),高氫氣濃度冷速140℃/s,水淬冷速超過500℃/s;UHSS的碳當(dāng)量低,可焊性良好。鞍鋼近年先進(jìn)汽車板的研究開發(fā)進(jìn)展很快,已成為中國汽車制造的主要汽車板供應(yīng)企業(yè)之一。鞍鋼ASP線能夠穩(wěn)定批量生產(chǎn)出系列高品質(zhì)汽車板,特別是高級轎車外板,實(shí)現(xiàn)重大突破。并在以下方面具有突出的特色。b生產(chǎn)深沖汽車板ra)高屈服強(qiáng)度、高伸長率IF鋼產(chǎn)品:ReL≥160MPa;Rm≥270MPa;A80≥42%。b)采用鐵素體區(qū)軋制生產(chǎn)高r值深沖汽車板:r值最高達(dá)到3.23。c)冷軋高伸長率深沖鋼板:A80≥45%。高材料研發(fā)超細(xì)晶冷軋高強(qiáng)度鋼板、超細(xì)晶熱鍍鋅高強(qiáng)度鋼板、具有多相組織的高強(qiáng)烘烤硬化鋼等。汽車用聚羧酸材料以P或P+V代Si、Al的成分設(shè)計,同時成功解決鑄坯裂紋、高硅TRIP鋼表面氧化難以涂鍍、高鋁TRIP鋼連鑄生產(chǎn)時容易堵水口等關(guān)鍵技術(shù)難題,產(chǎn)品成功應(yīng)用于多款汽車結(jié)構(gòu)件,為汽車輕量化提供了技術(shù)支持。3.5焊接接頭熱影響區(qū)太鋼自主開發(fā)出了鐵路貨車車體用不銹鋼T4003,該材料鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約12%,碳含量低,添加有少量Ni、Mn,及微量的Nb、Ti,焊接接頭熱影響區(qū)具有M+F兩相組織結(jié)構(gòu),不僅具有足夠的強(qiáng)度、良好的耐濕磨性和滑動性,而且在耐蝕性和周期壽命成本方面優(yōu)于高強(qiáng)度耐候鋼。表13為6.0mm厚T4003不銹鋼的力學(xué)性能、腐蝕性能和焊接性能。主要技術(shù)如下。1材料設(shè)計和開發(fā)針對各項(xiàng)性能及化學(xué)成分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,保證不銹鋼作為結(jié)構(gòu)用鋼的可靠性。2關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)AOD超低碳,氮的冶煉控制技術(shù),Nb、Ti雙穩(wěn)定控制技術(shù),鑄態(tài)組織結(jié)構(gòu)控制技術(shù),板形控制技術(shù)等關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)保證了材料質(zhì)量的穩(wěn)定性和生產(chǎn)高效化。3b不銹鋼運(yùn)煤車配套焊接技術(shù)、接頭疲勞性能、耐腐蝕性能、成形性能研究,應(yīng)用技術(shù)研究突出了材料實(shí)用性。2006—2008年太鋼累計生產(chǎn)新型鐵路貨車用不銹鋼15萬t,用于大秦鐵路2.3萬輛C80B不銹鋼運(yùn)煤車的制造,出口1萬余噸。目前太鋼鐵路貨車用不銹鋼材料在國內(nèi)市場占有率達(dá)95%以上。通過采用不銹鋼材料增加車體耐蝕性能,車輛設(shè)計壽命由25年提高到35年,檢修周期由8年提高到12年。此外,太鋼還通過系統(tǒng)研究開發(fā)雙相不銹鋼板材的制造工藝,突破冶煉、熱加工、熱處理、酸洗、焊接等多項(xiàng)關(guān)鍵難題,實(shí)現(xiàn)包括低合金的S32304、S32101,中合金的S31803(S32205)以及高合金的超級雙相不銹鋼S32750等不同性能級別雙相不銹鋼板材的產(chǎn)業(yè)化,滿足石化、造船、核電、海水淡化、真空制鹽、水利工程等領(lǐng)域的需求。3.6高性能材料和材料的制造技術(shù)和開發(fā)1研究開發(fā)f型鋼萊鋼根據(jù)用戶使用要求,設(shè)計并軋制出了符合要求的F型鋼和H軌枕鋼產(chǎn)品,使F型鋼及軌排成功應(yīng)用于中低速磁懸浮試驗(yàn)線。主要技術(shù)包括:①根據(jù)中低速磁浮列車線運(yùn)行的需要,設(shè)計了中低速磁浮列車軌道專用F型鋼;②通過計算機(jī)數(shù)值模擬、中試模擬軋制等研究工作,解決了F型鋼不對稱軋制、冷卻變形等難題,自主開發(fā)出世界上首套代替焊接—退火—機(jī)械加工成形的軋制F型鋼成套熱軋工藝;③完成了F型鋼50m半徑和100m半徑正反向側(cè)彎軌設(shè)備研究開發(fā);④發(fā)明了熱軋F(tuán)型鋼的定半徑和3次緩和曲線彎曲設(shè)備和工藝,實(shí)現(xiàn)了中低速磁浮列車軌排的高精度批量化加工;⑤采用了低成本的耐候鋼設(shè)計,并在軋制工藝中采用了細(xì)晶鋼軋制,使鋼材屈服強(qiáng)度達(dá)到400MPa以上,抗拉強(qiáng)度達(dá)550MPa,沖擊功100J。萊鋼生產(chǎn)的F型鋼、H型鋼軌枕及軌排已成功配套使用在唐山1.5km試驗(yàn)線上,經(jīng)過近1年2萬多千米的運(yùn)行證明,批量化生產(chǎn)的熱軋F(tuán)型鋼及軌排能完全滿足中低速磁浮列車的運(yùn)行要求。圖7為熱軋F(tuán)型鋼產(chǎn)品照片,圖8為試驗(yàn)中的中低速磁浮列車。3tp系列油套管生產(chǎn)技術(shù)通過不懈的努力,天津鋼管公司(TPCO)不僅能夠?yàn)橛脩籼峁┤緼PISPEC5CT標(biāo)準(zhǔn)鋼級的油套管,而且能夠提供滿足特殊使用條件的非API標(biāo)準(zhǔn)鋼級系列油套管(TP系列油套管),以及非API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的油套管和特殊扣油套管。攀鋼成都鋼管公司開發(fā)出CS-95S抗H2S腐蝕石油套管、L80-1大口徑高品質(zhì)石油套管和大口徑非調(diào)質(zhì)N80-1石油套管生產(chǎn)技術(shù)并進(jìn)行了批量生產(chǎn)和應(yīng)用。TP系列油套管的主要技術(shù)包括:①設(shè)計開發(fā)出了超高強(qiáng)度高韌性油井管用鋼新品種系列。用于以V150為主,及140KSI、160KSI、170KSI等4個不同強(qiáng)度級別的材料;②充分發(fā)揮了C、Mo、V等元素在鋼中的細(xì)化晶粒、強(qiáng)化晶界、抑制二類回火脆性等作用,使材料獲得了優(yōu)異的強(qiáng)韌性能匹配和良好的抗氫致斷裂能力;③運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模優(yōu)化技術(shù)建立了新鋼種合金元素對套管力學(xué)性能影響模型,提出了關(guān)鍵工藝控制和鋼種的改進(jìn)措施;④通過優(yōu)化鋼管軋制比來減輕材料的各向異性,超高強(qiáng)度V150套管材料整體性能優(yōu)良,橫向沖擊功大于等于80J,平均高達(dá)110J,橫縱沖擊比大于等于0.8。2008年,天津鋼管共向美國Schlumberger公司、伊朗MSPKALANAFTCO.TEHRAN公司以及國內(nèi)油田提供各種高性能高強(qiáng)度套管1.3萬多噸。4是發(fā)揮重要環(huán)節(jié)之一軋鋼生產(chǎn)中的節(jié)能減排是鋼鐵生產(chǎn)流程中節(jié)能減排的重要環(huán)節(jié)之一。近年來,許多鋼鐵企業(yè)在鋼坯熱送熱裝、節(jié)能燃燒技術(shù)、無氧化、少氧化加熱技術(shù)、以及低溫加熱和余熱利用等方面取得了明顯的效果。4.1空氣/煤氣雙蓄熱燃燒技術(shù)江蘇沙鋼1700mm、1450mm熱軋帶鋼生產(chǎn)線的3座加熱爐均應(yīng)用了自行開發(fā)的空氣、煤氣雙蓄熱燃燒技術(shù)。將低熱值的高爐煤氣有效地應(yīng)用于板坯加熱爐,實(shí)現(xiàn)明顯的節(jié)能降耗效果。12加熱設(shè)備的主要技術(shù)特點(diǎn)烤箱結(jié)構(gòu)加強(qiáng)爐子砌體的整體性、嚴(yán)密性和絕熱性,減少散熱損失,提高爐子壽命?？諝?、高爐煤氣預(yù)熱采用高爐煤氣負(fù)壓蓄熱燃燒器和空、煤氣雙蓄熱燒嘴燃燒技術(shù),把助燃空氣、高爐煤氣預(yù)熱至950～1050℃左右;換向裝置:空氣、高爐煤氣采用大型雙氣缸換向閥實(shí)現(xiàn)分段切斷換向燃燒,進(jìn)一步減少蓄熱式燃燒技術(shù)存在的管道布置復(fù)雜性,增加蓄熱系統(tǒng)的適用和可靠程度。自動控制工農(nóng)業(yè)設(shè)備采用4段供熱,4段爐溫自動控制,儀表自動化的設(shè)計