精品資料（2021-2022年收藏）中厚板TMCP生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展

1、中厚板TMCP生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展-軋鋼高效變形過程的連續(xù)、可測、可控特性使得軋鋼生產(chǎn)中各種高新技術(shù)的應(yīng)用變得更加便利。其中，控軋控冷技術(shù)是現(xiàn)代化鋼板生產(chǎn)的重要工藝技術(shù)之一，是鋼板生產(chǎn)過程中控制軋制和控制冷卻相結(jié)合以提高和控制板材性能質(zhì)量的工藝，又稱為熱機(jī)械控制工藝，即熱機(jī)械控制軋制工藝技術(shù)。技術(shù)最早用于生產(chǎn)合金含量相對較低的高強(qiáng)鋼，它對下步加工制造十分有利。如今技術(shù)加之后續(xù)熱處理，使中厚板的應(yīng)用向更厚和更高強(qiáng)度的方向擴(kuò)展對于某些要求限制合金含量而不損害韌性的高強(qiáng)度級別鋼板的軋制更具挑戰(zhàn)性。 近年來用戶對鋼板性能要求越來越高，如高強(qiáng)韌性、好的焊接性等。為了滿足用戶要求，必須要有精確的材

2、料設(shè)計(jì)技術(shù)和先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)作保證。 中厚板生產(chǎn)中傳統(tǒng)的熱機(jī)械控制技術(shù)己得到廣泛應(yīng)用，但由于低溫大壓下軋制對軋機(jī)使用壽命影響很大，從而促使新一代技術(shù)的出現(xiàn)，即在正常溫度下連續(xù)軋制之后超快冷到動態(tài)相變點(diǎn)附近控制冷卻。新一代技術(shù)既保證了軋件性能和質(zhì)量，又大大降低了對軋機(jī)壽命帶來的不利影響。此外，由于用戶對產(chǎn)品質(zhì)量與綜合性能要求的不斷提高，為解決傳統(tǒng)TMCP板性能指標(biāo)較低，軋后板材內(nèi)應(yīng)力不均造成鋼板變形等問題，對于船舶、鐵路、橋梁、化工、壓力容器等高端中厚板產(chǎn)品必須在傳統(tǒng)TMCP后進(jìn)行熱處理，以提高鋼板強(qiáng)度、改善韌性與焊接性、清除內(nèi)應(yīng)力、防止白點(diǎn)、降低脆性，與此同時熱處理還可調(diào)整性能，挽救性

3、能不合格所造成的損失。本文將簡要論述TMCP的現(xiàn)狀和發(fā)展。 1.TMCP技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展 應(yīng)用TMCP技術(shù)可生產(chǎn)出綜合機(jī)械性能和焊接性能均優(yōu)良的高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)鋼板，該工藝技術(shù)已成為近幾年來中厚板生產(chǎn)領(lǐng)域最為核心的工藝技術(shù)。TMCP技術(shù)已被各國所普遍認(rèn)可。 1.1 TMCP技術(shù)現(xiàn)狀 傳統(tǒng)TMCP技術(shù)見圖是將鋼坯加熱到11501050溫度，在再結(jié)晶區(qū)或未再結(jié)晶區(qū)給予大壓下進(jìn)行軋制，然后再根據(jù)軋件的不同，進(jìn)行不同溫度區(qū)段的冷卻。通常根據(jù)不同鋼種，控制鋼板950-600溫度范圍的變形量，達(dá)到奧氏體狀態(tài)的控制和進(jìn)一步由這種受控態(tài)奧氏體發(fā)生相變的控制。目的是改善鋼板

4、組織狀態(tài)，細(xì)化奧氏體晶粒，使碳化物在冷卻過程中于鐵素體中彌散析出，提高鋼板強(qiáng)度和綜合機(jī)械性能。 傳統(tǒng)TMCP技術(shù)利用添加微合金元素來擴(kuò)大未再結(jié)晶區(qū)，采用低溫大變形產(chǎn)生硬化奧氏體通過加速冷卻控制硬化奧氏體相變。但是傳統(tǒng)TMCP技術(shù)的不足是低溫大壓下軋制，軋機(jī)受力過大，降低了軋機(jī)的使用壽命，因此發(fā)展出新一代TMCP技術(shù)。 1.1 TMCP技術(shù)的發(fā)展 為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)TMCP技術(shù)的不足，根據(jù)TMCP技術(shù)特點(diǎn)創(chuàng)新出新一代TMCP技術(shù)見圖。新一代技術(shù)開始應(yīng)用階段主要用于生產(chǎn)高強(qiáng)度造船鋼板和長距離輸送石油、天然氣用管線鋼板，以及其它用途的高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)鋼板。近年來，又開發(fā)出了應(yīng)用

5、于LPG儲罐和運(yùn)輸船用鋼板、高層建筑用厚壁鋼板、海洋構(gòu)造物等重要用途的鋼板。以造船板、管線用鋼板、焊接結(jié)構(gòu)鋼板等產(chǎn)品為主的厚鋼板，在鋼鐵發(fā)達(dá)國家采用新一代TMCP技術(shù)生產(chǎn)的約占30-50%新一代TMCP技術(shù)思路歸納為以下幾點(diǎn)。 1.2.1減量化 新一代鋼鐵材料的開發(fā)，盡量少地添加合金元素或微合金化元素，以達(dá)到生產(chǎn)高性能鋼材的目的。高強(qiáng)度、高塑性及高吸能潛力的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼（AHSS-Advanced High Strength Steel），如雙相鋼(DP-Dual Phase)和相變誘導(dǎo)塑性鋼(TRIP-Transformation Induced Plasticity)在

6、汽車工業(yè)中己得到廣泛應(yīng)用。其中AHSS鋼強(qiáng)化機(jī)理依賴相變及軟硬相的復(fù)雜結(jié)合來達(dá)到所需的性能。 1.2.2連續(xù)大壓下及超快冷 正常軋制溫度下進(jìn)行連續(xù)大壓下軋制時，由于不斷連續(xù)變形的大變形應(yīng)變積累使奧氏體得到硬化隨后進(jìn)行冷速高達(dá)300-400/s的超快速冷卻(UFC-Ultra Fast Cooling)，一方面保持硬化奧氏體不變，即“凍結(jié)”了硬化的奧氏體另一方面UFC還促進(jìn)了20nm以下細(xì)小粒子的大量析出并且隨著超快速冷卻溫度的不斷降低，粒子分布更加彌散。由于采用了超快速冷卻，從而提高了形核率，細(xì)化了鐵素體晶粒。保持超快冷狀態(tài)到相變點(diǎn)附近停止冷卻，隨后進(jìn)行冷卻路徑控制，得到具

7、有優(yōu)良性能的不同組織鋼板。 1.2.3控制冷卻路徑 軋件變形后瞬時進(jìn)入冷卻區(qū)，實(shí)施快速或超快速冷卻，以及動態(tài)相變點(diǎn)附近冷卻路徑的控制是新一代TMCP技術(shù)的核心之一。冷卻過程的相變?nèi)Q于溫度、鋼板運(yùn)行速度、厚度、冷卻水壓、冷卻速度和冷卻時間等。同時相變熱的釋放也會對其產(chǎn)生影響。通過冷卻對硬化奧氏體相變過程進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)細(xì)晶強(qiáng)化和相變強(qiáng)化。對于熱連軋，軋制階段可改變因素較少，所以把軋后冷卻的控制作為重點(diǎn)。 根據(jù)不同用戶對鋼板性能的不同要求，利用控制冷卻路徑來控制硬化奧氏體的相變，得到多相或雙相同比例的不同組織，實(shí)現(xiàn)對鋼的相變強(qiáng)化，縮短相變時間。例如強(qiáng)度要求不是很高的鋼

8、，冷卻到動態(tài)相變點(diǎn)附近時，采用一定的冷卻速度得到鐵素體鋼(冷卻路徑見圖2的a);當(dāng)強(qiáng)韌性要求都較高時，可采用較大冷速進(jìn)入貝氏體區(qū)，得到貝氏體組織(冷卻路徑見圖2的b);如果對強(qiáng)度要求很高的鋼采用更大冷卻速度，得到馬氏體鋼(冷卻路徑見圖2的c) 圖1 傳統(tǒng)TMCP技術(shù)示意圖圖2 新一代TMCP技術(shù)示意圖 1.3 傳統(tǒng)TMCP與新一代TMCP技術(shù)對比 1.3.1軋制區(qū)間不同 新一代TMCP技術(shù)采用再結(jié)晶區(qū)范圍內(nèi)的正常軋制溫度軋制，傳統(tǒng)TMCP技術(shù)在較低溫度的未再結(jié)晶區(qū)軋制。 1.3.2軋后內(nèi)部應(yīng)力不同 新一代TMCP技術(shù)采用正常溫度下連續(xù)

9、軋制。由于溫度高，使積累的位錯可以進(jìn)行滑移和析出，高能狀態(tài)應(yīng)力得以釋放而傳統(tǒng)TMCP技術(shù)采用的是低溫大壓下軋制(見圖3)，位錯聚集，造成內(nèi)部應(yīng)力集中，不能釋放。 圖3 新舊TMCP工藝對比1.3.3相變機(jī)理不同 新一代TMCP技術(shù)的相變是一種動態(tài)相變，相變發(fā)生在變形過程中和相變后短時內(nèi)，它是形核控制相變，從界面形核開始，在連續(xù)熱變形、連續(xù)應(yīng)變能積累和釋放過程中晶核在高時變區(qū)（應(yīng)變帶、滑移帶、孿晶帶、亞結(jié)構(gòu)界面）不斷反復(fù)形核，具有“形核位置不飽和”機(jī)制：相變速率快，可產(chǎn)生等軸低位錯密度的超細(xì)亞鐵素體。而傳統(tǒng)TMCP技術(shù)的相變主要發(fā)生在變形后的連續(xù)冷卻過程中。 1.3.4控制冷卻能力的不同 傳統(tǒng)TMCP技術(shù)是在相變電附近軋制，冷卻途徑只有一條，其冷卻途徑必能控制，而新一代TMCP技術(shù)可以根據(jù)用戶對鋼板組織與性能的要求，控制冷卻路徑和所需組織，可以設(shè)計(jì)多條冷卻路徑，而且比傳統(tǒng)加速冷卻速度快2-5倍，的到得鋼板強(qiáng)度提高，