2015年12月13日,先进常规流程热轧工艺与装备技术方向在RAL实验室411会议室举行了年度汇报总结会,汇报总结会由方向首席王昭东教授主持,王国栋院士参加了汇报会。会上,共有10位老师汇报了各自在2015年度的科研工作进展及目标完成情况、指导或协助指导参与的人才培养情况及对中心建设和发展的贡献情况,主要取得的科研工作进展如下。
1、 邓想涛
本年度主要围绕屈服强度1300MPa超高强度结构用钢和高级别耐磨钢NM600产品的组织性能调控及工艺技术开展研究工作,通过对两类钢种的轧制、轧后冷却、热处理一体化组织性能控制的研究,解决了工业试制过程中高级别耐磨钢板NM600铸坯、淬火后钢板切割开裂以及Q1300屈服强度偏低等难题。实现了NM600的稳定生产和国内首次小批量供货,Q1300力学性能达到SSAB标准要求。与企业合作,实现了特厚规格(100-140mm)耐磨钢板、极薄规格(3mm、4mm)高韧性耐磨钢板的批量稳定供货,耐磨性能经国外多家单位评定,优于国外同类系列耐磨钢产品。研究过程中,提出的在马氏体基体上引入超硬TiC粒子,在增加韧性和耐磨性的同时,不损失焊接性和成型性的低合金耐磨钢设计思想,推动了极限规格钢板热处理装备的推广和应用。
2、杜林秀
本年度主要围绕先进常规流程热轧工艺与装备方向的任务和目标开展研究工作。在高锰海洋平台用高强韧性中厚板研究开发方面,确定了中锰低碳的化学成分和轧后直接淬火加中温回火的技术路线,在实验室进行了三个厚度规格的热轧及热处理实验,并在鞍钢和南钢成功进行了工业冶炼试制;开发出高强海洋软管用抗应力腐蚀铠装层用钢,解决了我国海洋软管制造遇到的关键材料问题;利用非均匀形核铁素体相变,开发了高强VN微合金化Q550D,并成功进行了工业实验;采用热轧-冷轧-热处理一体化控制技术,制备出晶粒尺寸小于100nm的奥氏体不锈钢;在 Ti系和V系微合金钢析出和相变规律研究方面,发现微量B可以在促进针状铁素体和贝氏体形成的同时促进微合金元素的低温析出。
3、付天亮
本年度主要围绕极限规格钢板先进离线热处理工艺技术及装备这个方向,开展了极限规格钢板淬火换热、温降、应力演变规律的理论和实验研究,提出强化表面换热、提升心部淬火冷速和厚向淬火均匀性的工艺方法,特厚钢板心部冷速提高近一倍。基于此,开发出极限规格钢板高平直度、高均匀性淬火技术,研制出宽薄、宽厚钢板专用辊式淬火装备及高品质、减量化淬火工艺。相关成果推广至南钢、涟钢,实现了国内最薄(3mm)、最厚(200mm)、最宽(4m)辊式淬火钢板批量化稳定生产,大幅突破了进口同类装备生产钢板规格的极限,形成了明显的技术优势;开发的Cr-Mo钢、水电核电钢、齿条钢等大规格超厚钢板以及高级别耐磨钢、高强结构钢等极薄钢板热处理产品,在淬火板形、性能及其均匀性等方面均满足了用户的苛刻要求,不仅缓解了国内急需,还实现了批量出口,显著提升了我国钢板热处理生产的装备技术水平和国际竞争力。
4、高彩茹
本年度主要围绕V、V-Ti、V-Mo、V-B钢的贝氏体区析出行为开展研究工作。通过对系列钢的静动态相变行为、高温变形行为研究,得到Mn%、微合金元素V、Ti、Mo、B以及变形因素对相变、再结晶的影响规律。对于贝氏体区析出动力学的研究给出贝氏体区各温度、时间条件下析出物体积分数、析出物尺寸、析出强化增量等定量统计及计算结果。Mn%对于相变产生影响,对析出量无影响; Ti增加析出量;Mo促进贝氏体相变效果显著,且明显增加析出量;V-B钢中V与B对于相变具有相反作用,含B钢中存在最佳V%。研究结果对于开发贝氏体析出强化钢具有指导作用。
5、高秀华
本年度主要围绕酸性腐蚀环境下钢材的成分体系、相组成、热轧及热处理过程组织演变、相变行为以及相应腐蚀机理、腐蚀行为与特征等方面开展了基础研究。开发了耐高压高浓度酸环境下高强度海洋软管铠装层用钢,该耐蚀钢具有良好的耐硫化氢应力腐蚀和抗氢致开裂性能、耐海水腐蚀和抗氢脆性能,为高强度耐腐蚀海洋软管国产化生产提供了技术支持。提出了采用高锰成分体系生产耐硫化氢腐蚀油套管的新方法,制备的高锰耐酸管,抗硫化氢应力腐蚀性能良好。采用低碳、低锰、铬-钼成分体系,通过TMCP和热处理工艺过程控制,研究开发了超高强度高韧性油套管V140,与传统方法相比,实现了低成本控制,为高强度钢韧化提供了方向。
6、赵宪明
本年度主要围绕轴承钢棒材轧后快速冷却技术及建筑用高速线材工艺技术的开发开展研究工作。通过对热轧钢材新一代控制轧制和控制冷却组织调控理论、关键装备与工艺技术的研究,针对合金钢棒材产品性能的不同要求,研制了轧后超快速冷却设备,以轴承钢分段快速冷却及网状碳化物控制技术为目标,研究其相转变机制、调控原理和工艺,开发出高端合金钢棒材产品。针对建筑结构钢低成本与绿色制造的要求,以高强度螺纹钢为对象,开发出高速线材的吐丝后快速冷却系统,并实现冷却过程的全自动控制;采用多向喷嘴布置、轧向的间隔分布及横向的流量分布等方法使线材产品的冷却均匀性明显提高,解决了盘卷的均匀控制难点,实现建筑用高速线材力学性能的大幅提升。
7、李勇
本年度围绕宽幅汽车薄带生产和大规格高性能中厚板热处理关键技术、装备和工艺开展研发工作。通过对气垫炉核心部件关键参数及控制机理的深入研究,完成了设备参数优化及控制模型的建立;完成了大型气垫炉中试设备的研制;研发了铝合金汽车板气垫炉全线工艺控制系统;研发了铝合金汽车板表面处理装备技术。与企业合作,将课题组研发的气垫炉全线工艺控制系统成功应用于南南铝加工有限公司,控制系统成功投入了使用,为企业创造了良好的效益,目前项目已完成了功能测试和FAT考核;另外,还将课题组研制的铝合金汽车板表面处理装备推广应用至南南铝加工公司。在铝合金汽车板热处理及表面处理领域成功打破了国外的垄断,实现了关键生产技术和装备的国产化。
8、李家栋
本年度主要围绕气垫式热处理线自动控制和中低温快速加热技术及装备开展研究工作,开发了RAL气垫式热处理线控制系统中的核心中枢控制子系统,提出了高温空气高效循环和均匀化射流装置结构。开发的控制系统成功在广西南南铝加工有限公司实现工业化稳定应用。控制系统目前运行稳顺,解决了高温带材难控制的世界性难题,实现了一键式全自动化操作,为铝合金汽车板的开发提供了可靠的基础。提出的高温空气高效循环和均匀化射流装置结构,为解决中低温快速热处理炉均匀化加热提供了有效途径。同时,针对中低温快速加热,实验室获得的强对流金属表面传热特性,对于进一步指导热处理炉装备的设备优化提供了理论支撑。
9、李振垒
本年度主要围绕热轧带钢超快速冷却技术和热轧无缝钢管在线控制冷却技术开展了研究工作。针对热轧带钢超快速冷却技术在推广中遇到的新问题,开发了超快冷段带钢头部选择性干头控制技术,为低残余应力管线钢的稳定生产提供了技术支撑;开发了速度在线循环修正策略、多卷钢组态跟踪编辑技术及卷取温度PID模糊控制技术等,提高了温度控制精度及系统运行的稳定性,在团队协作下,该技术顺利推广到首钢京唐2250mm及沙钢1700mm热轧生产线。围绕热轧无缝钢管在线控制冷却技术在工程应用中遇到的难题,开发了多流程工艺控制技术、圆形断面换热模型及策略、数据冗余技术及钢管头尾温度控制技术;目前,在团队努力下,与宝钢已开展科研合作,项目正处于实施阶段。
10、 高俊国
本年度主要围绕南钢中板厂港池南岸热处理项目淬火/NAC装置、首秦4300mm宽厚板生产线常化炉后弱水冷系统、实验室热处理炉项目完成了电气系统设计、安装及现场调试工作。电气控制系统满足了合同各项指标及工艺需求。完成了唐钢中厚板材有限公司3500mm即时冷却系统、南京钢铁有限公司4700mm中间坯冷却、张家港沙景宽厚板有限公司3500mm中厚板项目轧后先进冷却和在线即时冷等项目的详细设计工作,保证了项目的工程进度。对南钢中板厂港池南岸热处理项目淬火/NAC装置传动系统进行了优化设计,降低了工程造价,提高了传动系统的性价比,投入生产以来运行性能稳定,能够满足生产实际需要。