1、濟(jì)鋼中厚板 調(diào)質(zhì)生產(chǎn)線的開發(fā)與應(yīng)用,匯報人：彭賓 2010年8月,中厚鋼板熱處理技術(shù)可分為離線熱處理和在線熱處理兩種。盡管隨著冶煉、微合金化、控軋控冷(TMCP)和直接淬火等技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，逐步縮小了離線熱處理鋼材品種范圍。但是,對于強度和韌性要求較高的鋼板,例如：壓力容器用鋼、工程機械用鋼、天然氣石油儲罐用鋼、橋梁、艦船用鋼、海洋平臺以及軍工用鋼等高性能等級結(jié)構(gòu)鋼板，仍需進(jìn)行離線熱處理才能保證鋼板使用性能要求。 同時,由于離線熱處理具有可保證整批產(chǎn)品性能穩(wěn)定的優(yōu)點,所以中厚板軋后離線熱處理仍然是提高板材性能,生產(chǎn)高等級、高性能中厚板產(chǎn)品的不可缺少的重要工序之一,也是中厚板獲得良好性能的最后

2、保障。,目前，中厚鋼板熱處理的方式主要有正火、調(diào)質(zhì)( 淬火+ 高溫回火) 、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, 用量最大的是經(jīng)正火處理的板材, 包括正火+回火, 約占所有熱處理產(chǎn)品的70% 左右; 其次是經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的板材, 約占15%; 其它如回火等占15%1。 因此，為開發(fā)高檔產(chǎn)品品種，增強企業(yè)市場競爭力，濟(jì)鋼中厚板廠于 2008年引進(jìn)了一條調(diào)質(zhì)生產(chǎn)線，具有年產(chǎn)12萬噸/年正火鋼板和3萬噸/年調(diào)質(zhì)鋼板的能力，大大提高了濟(jì)鋼中厚板廠在高端產(chǎn)品市場的占有率。,濟(jì)鋼中厚鋼板調(diào)質(zhì)處理的關(guān)鍵設(shè)備包括熱處理爐和淬火機。其中：熱處理爐是中厚板熱處理工序的

3、加熱設(shè)備，用于鋼板正火和回火處理。與板坯加熱爐相比,熱處理爐溫控制精度更高,加熱工藝制度復(fù)雜。濟(jì)鋼中厚板廠熱處理爐爐型為輥底式熱處理爐，火焰加熱方式為輻射管式(也稱無氧化式)。 輻射管式熱處理爐是在氮氣保護(hù)氣氛中通過輻射管間接對鋼板加熱。這種方式有加熱均勻,爐溫控制精度高的優(yōu)點。此外,爐內(nèi)的氮氣保護(hù)氣氛可防止在加熱過程中鋼板氧化,使入爐前經(jīng)拋丸處理的鋼板在正火、淬火或回火等加熱處理后具有較好的表面質(zhì)量。,淬火機為輥式連續(xù)淬火機，采用高壓、低壓淬火區(qū)連續(xù)淬火,高壓區(qū)水系統(tǒng)壓力一般為0.8MPa,低壓區(qū)水系統(tǒng)壓力為0.4MPa,鋼板在淬火機中以工藝要求的速度連續(xù)運動并淬火,高壓區(qū)采用高水壓、大流量

4、以最大限度吸收鋼板表面的熱量,使鋼板溫度迅速降至500以下,隨后鋼板進(jìn)入低壓淬火區(qū)以適當(dāng)水量繼續(xù)冷卻,最終使鋼板溫度降至室溫。,圖1 濟(jì)鋼調(diào)質(zhì)熱處理生產(chǎn)線工藝布置示意圖,2.1 無氧化輥底式熱處理爐,無氧化輥底式熱處理爐在氮氣保護(hù)下，由安裝在輻射管內(nèi)的自身預(yù)熱式燒嘴對鋼板進(jìn)行間接加熱。允許(不推薦)最高爐溫1000。為保證爐子的氣密性，除采用鋼結(jié)構(gòu)加固外，在鋼板入爐及出爐區(qū)各設(shè)計有帶門簾的門廳。爐內(nèi)共布置154套燒嘴。為提高爐內(nèi)溫度控制精度，并降低燃料消耗，將有效爐長分為20個溫度控制區(qū)，并分別設(shè)檢測熱電耦。,根據(jù)鋼板在爐內(nèi)運行及受熱狀態(tài)，每個燃燒控制區(qū)內(nèi)所布燒嘴數(shù)量、燒嘴間距逐漸調(diào)整。入爐預(yù)

5、熱段燒嘴功率150KW，燒嘴間距約386mm，加熱段燒嘴功率150KW，燒嘴間距縮小至299mm，均熱段及直至鋼板出爐的6個燃燒控制區(qū)，燒嘴功率降為120KW，燒嘴間距由427mm逐步增加至747mm、996mm和1286mm。整個爐內(nèi)燒嘴功率逐漸降低，燒嘴間距先減少后增加。 每個燃燒控制區(qū)的燒嘴接受二級燃燒模型的指令，自動調(diào)節(jié)燃燒狀態(tài)。每個燃燒控制區(qū)的實際溫度由熱電耦反饋給PLC控制系統(tǒng)。,2.2 輥式連續(xù)淬火機,輥式連續(xù)淬火機主要包括：上部提升框架、下部結(jié)構(gòu)、提升裝置、輥道、驅(qū)動裝置、高低壓供水管道和噴嘴。淬火機上部提升框架和下部鋼結(jié)構(gòu)分別在鋼板運行線的上部和下部，上部提升框架可以根據(jù)鋼板

6、厚度上下移動，從而帶動上部輥道和噴嘴上下移動，實現(xiàn)輥縫自動調(diào)節(jié)。,圖2：輥式淬火機淬火過程示意圖,淬火機內(nèi)輥道速度可根據(jù)淬火鋼板厚度調(diào)整，并可根據(jù)工藝要求選擇鋼板連續(xù)通過方式或擺動方式兩種操作模式。輥式連續(xù)淬火機具有很強的冷卻能力,工藝控制難度大，尤其對于薄規(guī)格鋼板。為保證淬火鋼板性能及平直度同時滿足要求，將淬火機冷卻系統(tǒng)設(shè)計為高壓和低壓兩個噴水系統(tǒng)，供水壓力分別為0.8MPa和0.4MPa，如圖2所示。,淬火機冷卻系統(tǒng)設(shè)計為高、低壓分段式噴水冷卻。高壓段噴水系統(tǒng)的噴嘴由三種形式，分別為水幕、密集快速冷卻噴嘴和常規(guī)噴嘴，噴嘴布置方式為上下對稱式。 1-6段為水幕噴嘴布置于淬火機輥道第3根后，噴

7、水角度和噴嘴距離鋼板表面的距離可調(diào)節(jié)；7-12段密集快速冷卻噴嘴設(shè)置在水幕噴嘴后，每組噴嘴各有3排高壓噴水孔，以一定角度噴水；13、14段常規(guī)噴嘴設(shè)置在密集快速冷卻噴嘴后，每組噴嘴各有1排高壓噴水孔，噴水孔傾斜角度于密集噴嘴噴水孔傾斜角度一致；15-18段為低壓段噴水系統(tǒng)由38組低壓噴嘴組成，每組噴嘴各有1排低壓噴水孔。為了除去淬火后鋼板表面殘余冷卻水，淬火機出口安裝有吹掃裝置。,3.1 常化熱處理爐與淬火機緊湊式布置,產(chǎn)線采用鋼板連續(xù)出爐連續(xù)淬火的運行方式，大幅度縮短了正火處理后至開始淬火處理的時間，減小鋼板溫降，有利于提高鋼板淬火質(zhì)量。,3.2 淬火機采用多段連續(xù)冷卻方式，提高冷卻效率,在

8、淬火過程中，鋼板先在高壓段采用大水量快速冷卻，最大限度吸收鋼板表面的熱量；然后，在低壓段以較小水量繼續(xù)冷卻鋼板，最終使鋼板溫度降到室溫。 淬火機高壓噴水段，由具有超強冷卻能力的縫隙噴嘴、具有超快速冷卻能力的高密度超快冷噴嘴和具有快速冷卻能力的快冷噴嘴組成，其作用是快速冷卻鋼板表面，使淬火鋼板通過高壓噴水區(qū)后，中心溫度降至500以下，冷卻速率11/sec。低壓噴水段，由具有較快冷卻能力的低壓噴嘴組成，其作用是用于冷卻消除經(jīng)過高壓區(qū)后的鋼板內(nèi)部余熱，使鋼板溫度降至50以下。,3.3 淬火鋼板冷卻均勻性較好,在淬火處理過程中，輥子不停轉(zhuǎn)動，鋼板以設(shè)定速度運行，避免鋼板局部受壓過高、冷卻不均勻的缺陷。

9、同時，由于淬火機上部輥道也起到擋水作用，避免了由于回水作用，對鋼板的預(yù)激冷，能夠保證冷卻的均勻性和淬火處理效果。,3.4 可根據(jù)鋼板厚度自動調(diào)節(jié)上下輥道間隙,淬火機的上排輥位置可以根據(jù)鋼板的厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證上部噴嘴與鋼板上表面的有效間距，最大限度發(fā)揮冷卻效果，并能適應(yīng)多種厚度的鋼板的淬火要求。,通過調(diào)節(jié)上下水量比，保證在淬火處理過程中，鋼板上下表面有相同的冷卻速率，避免鋼板翹曲變形；同時，淬火機上輥組件與下輥組件對稱布置，對鋼板在淬火冷卻過程中產(chǎn)生的翹曲變形起到一定的約束作用，有利于保證鋼板的平直度。,3.5能有效保證淬火鋼板的平直度,3.6 淬火過程全自動控制,輥式淬火機控制系統(tǒng)由一級和二

10、級自動控制系統(tǒng)組成, 淬火過程進(jìn)行全程自動控制?？筛鶕?jù)鋼種、規(guī)格，選擇連續(xù)、連續(xù)加擺動或擺動3種淬火操作模式。,自2008年4月投用至今，調(diào)質(zhì)生產(chǎn)線設(shè)備已穩(wěn)定運行兩年的時間，經(jīng)現(xiàn)場測試和實踐使用證明，實際運行狀況良好，完全達(dá)到了設(shè)定的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)： 4.1 熱處理爐和淬火機運行安全、穩(wěn)定可靠、自動化程度高。 4.2 設(shè)備運行月故障停機率不大于1%。 4.3 鋼板正火或調(diào)質(zhì)性能及板形質(zhì)量均達(dá)到車國家標(biāo)準(zhǔn)要求。 4.4 熱處理爐月正火產(chǎn)量12500噸，淬火機淬火產(chǎn)量2500噸(正常排產(chǎn)月份)，達(dá)到設(shè)計產(chǎn)能。 4.5 板溫均勻性：（1）溫度均勻性 5 （2）同板溫差5 （3）異板溫差5； 4.6 自動化程度高，有穩(wěn)定的數(shù)學(xué)模型，能適應(yīng)濟(jì)鋼品種開發(fā)的要求。,自2008年4月至2010年5月，濟(jì)鋼中厚板調(diào)質(zhì)熱處理線共生產(chǎn)正火板31.78萬噸，調(diào)質(zhì)鋼板10.36萬噸，開發(fā)了調(diào)質(zhì)型油罐鋼板、耐磨鋼板及低溫容器鋼等中厚板產(chǎn)品。以油罐鋼、耐磨鋼為例。油罐鋼2008年調(diào)質(zhì)線投用前，利用在線加速冷卻技術(shù)，產(chǎn)品探傷合格率僅為60%，全年產(chǎn)量不超過8000噸。調(diào)質(zhì)線投用后，2009年平均月產(chǎn)為1700噸，產(chǎn)品探傷合格率提高至89%。2009年又新開發(fā)工程機械用耐磨鋼板，已按用戶要求生產(chǎn) 100噸，產(chǎn)品合格率100%。 濟(jì)鋼調(diào)質(zhì)生產(chǎn)線的成功應(yīng)用在新產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)方面發(fā)揮出的巨大優(yōu)勢，成功地轉(zhuǎn)化為濟(jì)鋼