2015年12月16日,先进短流程热轧工艺与装备技术方向在RAL实验室406会议室(上午)和411会议室(下午及晚间)举行了年度汇报总结会,汇报总结会由方向首席刘振宇教授主持,王国栋院士参加了汇报会。会上,共有9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、邱以清
本年度主要围绕薄带连铸界面热流及BN-ZrO2-SiC陶瓷侧封开展了研究工作。在明确枝晶间距与熔体冷却速率关系的条件下,建立了基于枝晶间距反求薄带连铸界面热流的数学模型。计算了1Cr18Ni9Ti不锈钢薄带连铸过程中热流沿结晶辊/凝固层界面分布、熔体冷却速度、熔体凝固速度和液固两相宽度等随凝固时间的变化规律。得到了BN-ZrO2-SiC陶瓷材料磨损量与接触压强、温度等参数之间的关系曲线,证实了BN-ZrO2-SiC陶瓷磨损具有可逆性。揭示了BN-ZrO2-SiC陶瓷磨损机制及第三体问题。研究了BN-ZrO2-SiC陶瓷的DSC曲线和热膨胀曲线,弄清了热处理温度对BN -ZrO2-SiC陶瓷组织的影响,进而解释了DSC曲线出现两个放热峰的原因。弄清了稳态薄带连铸过程中BN -ZrO2-SiC陶瓷侧封板热应力的变化规律。
2、张晓明
本年度主要围绕薄带连铸高强度无取向硅钢、4.5%Si高硅钢、铸带表面质量控制开展了研究工作。采用添加Mn、Cr和Ni等固溶强化元素的思路,在实验室成功开发出具有新日铁同类实物产品水平的厚度为0.3mm、0.5mm的高强度无取向硅钢。此结果表明薄带连铸技术在高强度薄规格无取向硅钢制备方面具有突出的优势。通过采用添加2%Cr元素,在实验室成功开发出厚度为0.1~0.5mm具有良好的成形性能及磁性能的4.5%Si电工钢,发现并解释了4.5%Si电工钢退火试样中出现较强{411}<148>织构的机制,有望取代6.5%Si的电工钢产品。对典型铸带表面质量问题的影响因素进行了分析,发现铸带的高温特性和铸辊与铸带界面的热流变化是决定铸带表面质量的关键,研究结果为下一步研究工作的重点指明了方向。
3、陈俊
本年度主要围绕新型中Mn中厚板中残余奥氏体及其与力学性能的关系和细化的BCC基体+残余奥氏体组织设计开展研究工作,通过合金化设计、轧后冷却和热处理获得了两种强度级别的新型中厚板。明确了热处理工艺对奥氏体相体积分数、成分、尺寸、形态和分布等的影响规律及其与力学性能间的依赖关系,弄清了准静态载荷和动载荷条件下的微观变形机制,提出了高强韧、低屈强比和高塑性的控制方法。另外,基于中Mn中厚板的热处理特点,通过合金化设计和热处理工艺获得了细化的BCC基体+残余奥氏体组织,明确了BCC基体的细化机理,提出了BCC基体细化协同奥氏体的双重韧化方法,显著改善600MPa级中Mn中厚板的低温韧性,-100℃的CVN标准试样冲击吸收功近200J。
4、易红亮
本年度主要围绕汽车用热轧薄规格先进高强钢开发开展研究工作。协助企业解决工业试制中的热轧边部质量及冷轧裂边、连退组织性能调控等问题。与宝钢和通用汽车合作对世界首个低密度δ-TRIP钢工业卷板的成形性能进行评价及研究。与鞍钢合作设计开发新的980MPa δ-TRIP钢。与本钢合作工业试制了1500MPa级热冲压成形用钢,经多家零件生产厂验证合格。提出基于超细晶粒、析出强化、马氏体基体形态控制等设计新的超细晶粒1800MPa级热冲压钢,突破国际上的技术难点,实现了不回火即可满足韧性和延性要求,延伸率>6%。基于热轧卷取工艺条件,成功在实验室设计出了1000MPa级热轧纳米贝氏体钢,延伸率~40%,颈缩延伸率~4%,为工业化开发汽车企业提出的冲压成形高强度大梁奠定了技术基础。
5、周晓光
本年度主要围绕Ti微合金化高强钢组织-性能预测、控制和集约化生产系统的开发开展研究工作。建立了高精度再结晶和变形抗力数学模型。计算了Ti含量以及N含量对屈服强度的定量化影响规律。研究了控制冷却工艺参数对Ti微合金化高强钢组织演变及力学性能影响规律和机理。采用高温轧制结合高温卷取的生产工艺,在ASP中薄板坯连铸连轧生产线上实现了结构钢Q345~Q390、汽车大梁钢510L~610L等系列Ti微合金化高强钢的批量稳定生产,显著降低了(微)合金成本。通过对ASP2150热轧生产数据的采集整理,并对生产数据进行相似工艺聚类,逻辑修正等预处理,采用神经元网络对热轧产品力学性能进行了高精度的预测,且预测的力学性能可反映物理冶金学规律。
6、骆宗安
本年度主要围绕高合金含量Q690特厚复合板、不锈钢复合板、825合金/管线钢、钛钢复合板的制造技术开展了研究工作。阐述了复合工艺试验和复合界面组织演变规律的研究结果以及在实验室开发这些复合板品种的性能参数及试验情况。进行了相应的中试试验,开发出的304/345复合板和316不锈钢/X65管线钢复合板的界面强度均超过400MPa,825合金/X65复合板的界面结合强度超过320MPa,钛钢复合板的界面结合强度超过300MPa,剪切断口呈现脆性断裂特征。同时在其它潜在技术、设备研发和企业技术服务等方面进行了简单汇报,主要包括搅拌摩擦焊接的相关研究工作、热浸镀模拟试验机的调试工作、内高压成型设备的完善与试验研究、在企业技术服务的实践工作中所解决的5~6个主要问题等。
7、唐帅
本年度主要围绕短流程热轧生产线的先进高强钢组织性能控制及节约型不锈钢的边裂控制技术开展了研究工作。在实验室对C-Mn和Nb-Ti系复相钢工艺参数对组织性能的影响规律进行研究,获得了低成本FB复相钢的工艺窗口,在ASP1700生产线进行了FB540工业试制,试制产品性能达到FB590级别。在实验室开展短流程热轧低成本高强塑积先进高强钢的Q&P和DQ&P工艺模拟实验,研究了等温温度、保温时间等工艺参数对实验钢的影响规律,通过两阶段Q&P工艺获得了1GPa级强塑积高达20000 MPa%的热轧钢板,通过DQ&P工艺获得800MPa级强塑积高达20000MPa %的热轧钢板。通过实验室模拟实验,研究了薄规格节约型不锈钢的边裂控制控制机理,并在宝钢不锈钢热轧生产线进行工业试制,边部质量明显改善。
8、谢广明
本年度主要围绕复合板制备装备与工艺技术开展研究工作。为南钢开发了真空轧制复合制坯产线,汇聚了双枪电子束焊、坯料对齐对中-缓冲-翻钢的坯料组装及界面真空控制独有技术,具有完全自主知识产权。该产线除用于生产高品质特厚板外,还可用于制备异种金属复合板。基于中石油土库曼斯坦输油管线对耐蚀复合管需求,在南钢产线开发出幅宽2m的高品质825镍基合金/X65管线钢复合板。复合界面结合强度达到410MPa,优于中石油要求的320MPa,其它性能也均满足中石油标准。以863课题“钛/钢复合板研究与生产技术开发”为依托,在无中间层条件下,钛/钢界面结合强度达300MPa,韧塑性极佳,远优于其它复合技术生产的钛/钢复合板。在南钢产线上还制备出幅宽达1.8m的钛/钢复合板。
9、蔡晓辉
本年度主要围绕薄规格热轧双相钢的组织性能控制机理及先进生产工艺开展研究工作。在实验室条件下,研究了合金元素Si和Cr对组织性能的影响、奥氏体相变过程的影响参数、双相钢强化机理、马氏体微观精细组织特征以及工艺参数对组织性能的影响。进行了冷却过程中相变的物理冶金学计算,并通过耦合温度场和相变过程进行了钢板断面上组织性能分布的预测。将双相钢的生产工艺在国内多家钢厂进行了推广应用,突破了低温卷取、不能准确测温、模型不完善等困难。在CSP和常规HSM生产线上应用超快冷、层流冷却等方式实现了微Nb-Ti系和低Cr系双相钢的批量生产,抗拉强度在700MPa以上,屈强比为0.50~0.70。双相钢产品成功应用在汽车车轮制造等领域。