【文章內(nèi)容簡介】 —— 新一代 TMCP技術(shù) 與傳統(tǒng) TMCP 技術(shù)采用 “ 低溫大壓下 ” 和 “ 微合金化 ” 不同，以超快速冷卻技術(shù)為核心的新一代 TMCP 技術(shù)的中心思想是： ① 在奧氏體區(qū)適于變形的溫度區(qū)間完成連續(xù)大變形和應(yīng)變積累，得到硬化的奧氏體； ② 軋后立即進行超快冷，使軋件迅速通過奧氏體相區(qū)，保持鋼材奧氏體硬化狀態(tài)； ③ 在奧氏體向鐵素體相變的動態(tài)相變點終止冷卻； ④ 后續(xù)依照材料組織和性能的需要進行冷卻路徑的控制。 即通過采用適當(dāng)控軋 +超快速冷卻 +接近相變點溫度停止冷卻 +后續(xù)冷卻路徑控制，通過降低合金元素使用量、采用常規(guī)軋制或適當(dāng)控軋，盡可能提高終軋溫度，來實現(xiàn)資源節(jié)約型、節(jié)能減排型的綠色鋼鐵產(chǎn)品制造過程。鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院East China Branch of Iron and Steel Research Institute 五、熱處理技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用 —— 新一代 TMCP的控制思路鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院East China Branch of Iron and Steel Research Institute 五、熱處理技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用 —— 新一代 TMCP 技術(shù)的應(yīng)用 鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院East China Branch of Iron and Steel Research Institute 五、熱處理技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用 —— 新一代新一代 TMCP要點要點 (高溫軋制（ HTP）) 新一代的 TMCP應(yīng)當(dāng)在產(chǎn)品性能允許的條件下，盡量采用適宜的正常軋制溫度進行連續(xù)大變形，在軋制溫度制度上不一定堅持 “ 低溫大壓下 ” 的原則。這樣軋制負(fù)荷（包括軋制力和電機功率）可以大幅度降低，設(shè)備條件的限制可以大為放松，軋機等軋制設(shè)備的建設(shè)也不必追求高強化，建設(shè)投資可以大幅度降低。同時大大提高軋制的可操作性，避免軋制工藝事故，例如卡鋼、堆鋼等，同時也延長了軋輥、導(dǎo)衛(wèi)等軋制工具的壽命。這對于提高產(chǎn)量、降低成本、提高軋制效能是十分有利的。鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院East China Branch of Iron and Steel Research Institute 由于采用常規(guī)軋制，終軋溫度較高，如果不加控制，材料會由于再結(jié)晶而迅速軟化，失去硬化狀態(tài)。因此，在終軋溫度和相變開始溫度之間的冷卻過程中，應(yīng)努力設(shè)法通過快速冷卻，避免硬化奧氏體的軟化，即設(shè)法將奧氏體的硬化狀態(tài)保持到動態(tài)相變點。 對板帶材而言，確保高速冷卻條件下的平直度是一個關(guān)鍵性、瓶頸性的問題。針對熱帶和中厚板生產(chǎn)過程開發(fā)出高效率、高均勻性的新式冷卻系統(tǒng)，以得到平直度極佳的板帶材產(chǎn)品。 五、熱處理技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用 —— 新一代新一代 TMCP要點要點 (超快速冷卻超快速冷卻 )鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院East China Branch of Iron and Steel Research Institute 軋后鋼材由終軋溫度急速快冷，迅速穿過奧氏體區(qū)，達(dá)到需要的終冷溫度，例如鐵素體區(qū)溫度或者貝氏體區(qū)溫度等。在軋件達(dá)到預(yù)定的溫度控制點后，應(yīng)當(dāng)立即停止超快速冷卻。應(yīng)當(dāng)通過控制冷卻裝置的細(xì)分和精細(xì)調(diào)整手段的配置，以及高精度的預(yù)控數(shù)學(xué)模型來保證終止溫度的精確控制。 五、熱處理技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用 —— 新一代新一代 TMCP要點要點 (超快速冷卻終點的控制超快速冷卻終點的控制)鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院East China Branch of Iron and Steel Research Institute 依據(jù)鋼鐵材料有別于其他材料的重要特點，即鋼鐵材料復(fù)雜的相變過程，對實施超快速冷卻后的鋼材還要進行冷卻路徑控制，這就為獲得多樣化的相變組織和材料性能提供了廣闊的空間。利用這一特點，有可能利用簡單的成分設(shè)計獲得不同性能的材料，實現(xiàn)減量化、集約化的軋制生產(chǎn)。 五、熱處理技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用 —— 新一代新一代 TMCP要點要點 (冷卻路徑的控制冷卻路徑的控制 )鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院East China Branch of Iron and Steel Research Institute技術(shù)關(guān)鍵： 冷卻速度快；冷卻時間短；終冷溫度高。超快冷技術(shù)應(yīng)用帶肋鋼筋生產(chǎn)時，控冷終止溫度要求高于鋼材再結(jié)晶溫度。工藝關(guān)鍵： 軋件上冷床的溫度在 800850℃ 。不能出現(xiàn)淬火和回火組織技術(shù)訣竅： 出成品孔后立即冷卻；分段冷卻；如成品空后無空間，放成品孔前。強化機制： 細(xì)晶強化；析出強化；相變強化 五、熱處理技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用 —— 新一代新一代 TMCP要點要點 (強化機制強化機制 )鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院East China Branch of Iron and Steel Research Institute 五、熱處理技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用 —— 螺紋鋼軋后余熱處理螺紋鋼軋后余熱處理 鋼筋的控制冷卻又稱為鋼筋軋后余熱處理或軋后余熱淬火。 該工藝是利用鋼筋終軋后在奧氏體狀態(tài)下直接進行表層淬火，隨后由其心部傳出余熱進行自身回火，以提高塑性，改善韌性，使鋼筋得到良好的綜合性能。 這種工藝簡單，節(jié)約能耗，改善操作環(huán)境，鋼筋外形美觀，條形平直，收到較大的經(jīng)濟效益，在國內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用。 鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院East China Branch of Iron and Steel Research Institute 五、熱處理技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用 —— 鋼筋軋后控制冷卻的特點 利用控制冷卻強化鋼筋與一般淬火、回火的調(diào)質(zhì)鋼筋比較，由于利用軋制余熱，不需要重新加熱，節(jié)約了燃料及熱量消耗，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)高強度鋼筋的成本，而且還具有更高的綜合力學(xué)性能。其原因在于：在利用軋制余熱淬火之前已發(fā)生奧氏體再結(jié)晶，使晶粒細(xì)化，奧氏體晶界的位置已經(jīng)改變，新晶界的形成時間又很短，雜質(zhì)原子還來不及向晶界偏聚，因而改善了低溫力學(xué)性能。在軋制后淬火前尚未發(fā)生奧氏體再結(jié)晶情況下，保持著低溫形變熱處理對低溫力學(xué)性能的良好影響。 選用碳素鋼和低合金鋼，采用軋后控制冷卻工藝，可生產(chǎn)不同強度等級的鋼筋，從而可能改變用熱軋按鋼種分等級的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法，節(jié)約合金元素，降低成本以及方便管理。 設(shè)備簡單，只需在精軋機后安裝一套水冷設(shè)備。或者為了控制終軋溫度或控制軋制而在中間軋機或精軋前安裝中間冷卻或精軋預(yù)冷裝置。鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院East China Branch of Iron and Steel Research Institute 在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)終軋后快冷的軋制余熱強化鋼筋在使用性能上存在一個缺點，即應(yīng)力腐蝕開裂傾向較大。裂紋主要是在活動的滑移帶上位錯堆積的地方形核。具有低溫形變熱處理效果的軋制余熱淬火，提高了位錯密度，阻止了位錯亞結(jié)構(gòu)的多邊形化，因而形成了促進裂紋的核心。但是，在奧氏體再結(jié)晶區(qū)終軋的軋制余熱強化鋼筋，由于再結(jié)晶過程消除了晶內(nèi)位錯，而不出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕開裂傾向的缺點。 控冷后的鋼筋表面容易出現(xiàn)紅銹，影響鋼筋的外觀質(zhì)量。 五、熱處理技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用 —— 鋼筋軋后控制冷卻的特點鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院East China Branch of Iron and Steel Research Institute 五、熱處理技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用 —— 軋后控制冷卻的特點三個過程第一階段：表面淬火階段 (急冷段 )， 鋼筋離開精軋機在終軋溫度下，盡快地進入高效冷卻裝置，進行快速冷卻。其冷卻速度必須大于使表面層達(dá)到一定深度淬火馬氏體的臨界速度。鋼筋表面溫度低于馬氏體開始轉(zhuǎn)變點 (Ms)，發(fā)生奧氏體向馬氏體相轉(zhuǎn)變。該階段結(jié)束時，心部溫度很高，仍處在奧氏體狀態(tài)。表層則為馬氏體和殘余奧氏體組織。表面馬氏體層的深度取決于強烈冷卻持續(xù)時間。第二階段：自回火階段， 鋼筋通過快速冷卻裝置后，在空氣中冷卻。此時鋼筋各截面內(nèi)外溫度梯度很大，心部熱量向外層擴散，傳至表面的淬火層，使已形成的馬氏體進行自回火。根據(jù)自回火溫度不同，可以轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體或回火索氏體。而表層的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。同時鄰近表層的奧氏體根據(jù)鋼的成分和冷卻條件不同而轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w、屈氏體或索氏體組織。而心部仍處在奧氏體狀態(tài)。該階段的持續(xù)時間隨著鋼筋直徑和第一階段冷卻條件而改變。第三階段：為心部組織轉(zhuǎn)變階段 ，鋼筋在冷床上空冷一定時間后，斷面上的熱量重新分布，溫度趨于一致，同時降溫。此時心部由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和珠光體或鐵素體、索氏體和貝氏體。心部產(chǎn)生的組織類型取決于鋼的成分，鋼筋直徑，終軋溫度和第一階段的冷卻效果和持續(xù)時間。鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院East China Branch of Iron and Steel Research Institute 五、熱處理技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用 —— 鋼筋軋后控制冷卻的方法 按照冷卻方式，鋼筋軋后控制冷卻方法有兩種： 軋后立即快冷工藝，在冷卻介質(zhì)中快冷到規(guī)定溫度或快冷一定時間后就中斷快冷，隨后空冷進行自回火。 分段冷卻工藝，先在強烈的冷卻介質(zhì)中并在很短時間內(nèi)把表面層過冷到馬氏體轉(zhuǎn)變點以下，形成馬氏體，立即中斷快冷，空冷一定時間，使很薄的表面層中的馬氏體回火到 A1溫度以下，形成回火索氏體，再進行二次快冷一段時間后中斷快冷，之后，再空冷，使心部得到索氏體、貝氏體及鐵素體組織。稱為二段冷卻。 鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院East China Branch of Iron and Steel Research Institute 五、熱處理技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用 —— 鋼筋軋后控制冷卻的組織 根據(jù)在快冷前變形奧氏體發(fā)生再結(jié)晶的情況可以分為兩類： 一類是變形的奧氏體已發(fā)生充分的再結(jié)晶，變形對奧氏體位錯、亞結(jié)構(gòu)的影響已通過再結(jié)晶而消除。形變熱處理的效果已很小或者完全沒有，這樣就只有相變強化，而沒有形變強化，強化效果較小。這樣強化處理的鋼筋，雖然綜合力學(xué)性能略低，但其應(yīng)力腐蝕穩(wěn)定性較高。 另一類是軋制后到快冷前，變形的奧氏體尚未發(fā)生再結(jié)晶，或者只發(fā)生了部分再結(jié)晶，這樣，就保留或部分保留變形對奧氏體的強化作用，形變熱處理效果較大，可以提高鋼筋的綜合力學(xué)性能，但應(yīng)力腐蝕開裂傾向較大，這也可用分段淬火及淬火后自回火或加熱回火來解決。 鋼 鐵 研 究 總 院 華 東 分 院East China Branch of Iron and Steel Research Institute 五、熱處理技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用 —— 鋼筋軋后控制冷卻的性能特點 終軋溫度、第一階段冷卻速度和持續(xù)時間及鋼的化學(xué)成分決定了軋后控制冷卻鋼筋的性能，其中終軋溫度、第一階段冷卻速度和持續(xù)時間決