12月17日简报——先进短流程热轧工艺与装备技术
发布人：Super User 发布时间：2015-12-17 浏览次数：1477大中小
2015年12月17日，先进短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刘振宇教授主持。会上，共有1位教师和23位学生汇报了各自在2015年度的科研工作进展及目标完成情况以及对中心建设和发展的贡献等情况，主要取得的科研工作进展如下。
1、李志峰
本年度主要围绕热轧高强黑皮大梁钢的氧化铁皮精确控制技术开发及应用开展研究工作，面对汽车企业在高强黑皮大梁钢结构件成形过程中辊压成形工艺取代原有冲压成形工艺的技术变革，进行了目标钢种合金成分设计和轧制工艺的改进，给出了工艺、组织与钢种性能指标的对应关系。与后续氧化行为研究相结合，在保证力学性能的前提下，形成了屈服强度≥500MPa级别高强黑皮大梁钢的氧化铁皮控制工艺。在降低减薄氧化铁皮厚度（≤10μm）的同时，提高了氧化铁皮均匀性。所获得氧化铁皮具有自润滑功能，可满足辊压及冲压成形要求。
2、张元祥
本年度主要围绕铸轧高性能电工钢组织-织构-性能控制理论开展研究工作。通过亚快速凝固过程的深入研究，完成了铸轧超低碳系列取向硅钢制备技术，包括Hi-B，取向极薄带，取向高硅，其中高磁感取向6.5%Si制备工艺通过了PCT审查，新颖性、创造性和工业实用性得到确认，具备申请国际专利条件。发现了铸轧凝固过程中特殊的物理冶金现象，即{110}面织构组分和Σ3低能晶界的关联产生机制，以及特殊取向织构和晶界对取向/无取向硅钢铸带组织演化过程中的影响。
3、王 洋
本年度主要围绕双辊薄带连铸条件下超低碳高磁感取向硅钢组织织构及抑制剂演变规律开展相关的研究。着重讨论了二次Goss织构的起源，抑制剂固溶与析出行为的控制。通过成分设计与工艺优化进一步简化取向硅钢的生产流程。具体结论：在取向硅钢成分设计上采用超低碳路线，取消了后续脱碳退火，简化了工艺流程。解释了薄带连铸条件下Goss织构主要起源于冷轧板{111}//ND的剪切带上，且沿厚度方向分布均匀。采用一阶段冷轧工艺及两阶段冷轧工艺成功制备了取向硅钢，最高磁性能B8=1.94T，铁损P17/50≤1.3W/kg。
4、王项龙
本年度主要围绕高硅钢脆性机制和高效率塑性变形工艺开展相关研究工作。采用应变诱导无序工艺（DID），并结合350℃低温回复，使温轧板具有一定量的室温塑性，成功突破了高硅钢在室温下不可冷轧的短板。最终通过“铸轧-热轧-温轧-低温回复-室温冷轧”工艺成功生产出板型良好、边裂微小，且厚度≤0.3mm的高硅钢冷轧薄板。其中0.3mm冷轧板在再结晶退火后，其磁感值B8高达1.443T，远远高于日本CVD法生产的高硅钢（1.27T）。调整高硅钢内有序度可以进一步降低2.5%左右，而磁感值几乎不会随有序度的改变而改变。
5、王 猛
本年度主要围绕Ni系低温钢的成形过程中组织性能演变机制开展研究工作。研究了Ni系低温钢的相变行为，发现Ni能够降低相变温度，促进低温组织相变。揭示了QT工艺参数对Ni系低温钢组织与力学性能的影响，得到了最佳的工艺参数，发现添加Ni能够增加组织中逆转奥氏体的含量，从而增加钢的低温韧性。采用“在线快速冷却-双相区淬火-低温回火”生产工艺，通过双相区热处理，增加了组织中逆转奥氏体含量，使得钢的低温韧性增加，结果显示5Ni与7Ni钢在-196℃冲击功分别为170J和210J，达到了9Ni钢的标准，实现了Ni元素的减量化。
6、白冒坤
本年度主要围绕高碳轴承钢马氏体相变裂纹产生机理及其影响因素开展研究工作。研究对象为1.2C-1.5Cr-5Al低密度钢，研究结果表明：1.2C-1.5Cr-5Al钢淬火组织是{259}片状马氏体组织。相变过程中，断裂发生在先形成的片状马氏体和后续形成的片状马氏体界面处，且相变裂纹的数量少于相同工艺下的1C-1.5Cr 轴承钢。裂纹的产生与冲击力、马氏体的强度及界面的强度有关。细化原奥氏体晶粒可在一定程度上抑制裂纹的产生。增加碳含量可改变马氏体的惯习面和形态，从而导致裂纹的产生机理发生变化。
7、孙明雪
本年度以极低碳（≤0.01wt.%）含Cu钢为研究对象，主要围绕Cu的析出强化机制以及高强度厚规格产品的组织与性能控制机理开展研究工作。主要研究结果为：分析了极低碳含Cu钢的等温相变行为，明确了Cu对极低碳钢相变的影响规律。系统研究了纳米富Cu相的析出规律，为后续热轧工艺参数的制定提供理论参考。通过对热轧过程中冷却路径控制，获得了综合力学性能优良的钢板。提出了全新的极低碳含Cu钢生产方法，简化了热处理工艺。同时，明确了纳米富Cu相粗化过程中晶体结构的演变规律。
8、卢 翔
本年度主要围绕薄带连铸取向高硅钢的轧制成形过程对二次再结晶的影响机制开展研究工作。通过单阶段变形成功制备了0.2mm厚取向4.5wt%Si钢和取向6.5wt%钢，其磁性能优于取向3.0wt%Si钢和无取向高硅钢，为实现工业化生产提供了工艺参考。发现取向高硅钢铸带经过热轧之后，Goss织构较弱，无法作为Goss织构的起源，而有效的Goss种子起源于温轧过程中。对比研究了工艺参数对取向高硅钢二次再结晶的影响，发现细小的铸带组织和理想的过饱和固溶基体是决定取向高硅钢能否发生二次再结晶的关键因素。
9、王郁倩
本年度主要围绕双辊薄带铸轧高强度薄规格无取向硅钢的组织性能调控开展相关研究工作。采用固溶强化，匹配合适的轧制和热处理工艺，对磁性能和力学性能进行了优化。同时，研究了固溶元素对无取向硅钢磁性能和力学性能的影响。在实验室成功开发出厚度为0.3mm、0.5mm的高强度无取向硅钢薄带，成品板均达到新日铁相应牌号的水平。利用OM、EBSD、XRD、EPMA、联众磁性能测试仪等仪器设备，分析了无取向硅钢的组织、织构、析出物、磁性能演变情况，研究结果对生产优良性能的高强度薄规格无取向硅钢具有极其重要的指导意义。
10、张向军
本年度主要围绕低熔点元素Sn对铁素体不锈钢耐Cl离子腐蚀和耐H2SO4腐蚀性能的影响规律开展了研究工作，深入分析了低熔点元素Sn在中性含Cl离子介质以及还原性的强酸性介质中腐蚀过程的作用机理，获得了可提高铁素体不锈钢耐腐蚀性能的Sn元素范围。该成果在维持或提高原有耐蚀性能的前提下，能够进一步降低铁素体不锈钢以及其他牌号不锈钢中Cr元素含量，降低了不锈钢的生产成本，对钢材的低成本、高效率、绿色化生产具有重要的指导意义。
11、李昊泽
本年度主要围绕薄带连铸无取向6.5wt.%Si高硅钢组织与织构演变、高温塑性及磁性能优化等方面展开研究。研究了薄带连铸无取向6.5wt.%Si高硅钢组织、织构、成型性能及磁性能在不同温轧工艺及热处理工艺条件下的演变规律与机制，为进一步优化薄带连铸无取向6.5wt.%Si高硅钢成品板磁性能打下基础。系统开展了无取向6.5wt.%Si高硅钢铸带的系列高温拉伸试验，摸清了变形温度对无取向6.5wt.%Si高硅钢铸带的力学性能、断裂方式及有序相的影响规律。批量制备了不同规格厚度的无取向6.5wt.%Si高硅钢薄板，板形良好，磁感应强度明显优于同规格日本CVD法成品板。
12、吴思炜
本年度主要研究方向为大数据分析和应用技术，以组织-性能预测为基础，开发热轧集约化生产系统。通过对生产线控制系统的调研与分析，完成了热轧数据的收集与传输，建立了热轧生产数据仓库。将力学性能预测模型分为传统的精度模型和建立在大数据基础上的规律模型，建立了中薄板坯热轧生产线力学性能离线预测模型。主要取得以下突破：（1）采用随机森林算法，提升了力学性能预测模型的预测精度；（2）针对钢铁工业大数据，提出了一系列数据预处理方法；（3）首次完成中薄板坯热轧生产线的力学性能离线预测。
13、李晓理
本年度主要围绕核电用节约型双相不锈钢TMCP工艺开发及组织性能控制开展研究工作。通过单道次压缩热模拟实验，获得了2205双相不锈钢热变形过程中流变应力曲线，并结合热轧变形后的组织演变，深入分析了其热变形行为及其影响因素；对TMCP工艺生产的免固溶处理热轧板进行了组织和力学性能分析，并与常规固溶处理的热轧板进行了对比分析。同时，依托企业合作项目，分析鞍钢S32101低温韧性差的主要原因为组织粗大，研究结果得到了企业的认可，下一步将进一步探讨热处理工艺对晶粒的影响规律。
14、沈鑫珺
本年度主要针对常规流程开发高强高韧厚板难度高、成本高的难题，把水冷引入轧制过程中，实现高强高韧厚板的开发。研究结果表明，通过变形过冷奥氏体，促进了随后返温中奥氏体的再结晶，经过两次循环，奥氏体再结晶率提至94.0%，晶粒细化至3.3μm；热模拟实验显示经历循环相变，奥氏体可细化至16-10μm，施加温变形，可进一步细化至5μm，该工艺得到的热轧钢板，DBTT可低至-161℃；加大未再结晶区的变形，促进了铁素体相变，铁素体晶粒可细化至6.7μm，-80℃冲击时为韧断。
15、 杨 浩
本年度主要围绕含Nb船板钢的再结晶模型以及Nb(C,N)的析出-强化作用展开研究。研究了并回归了实验钢未再结晶温度Tnr的模型，得到了实验钢的再结晶区域图及静态再结晶模型。研究了不同变形工艺对实验钢连续冷却相变行为和相变动力学的影响。计算了Nb(C,N)在奥氏体中及大过冷条件铁素体相变过程中的析出动力学模型。通过基础研究工作，为获得更高的相变和析出强化效果提出了“高温终轧+超快速冷却+层流冷却”的工艺，并在鞍钢进行了工业化试制，试制结果表明采用AH32船板成分成功实现了EH36高级别船板钢的批量化生产。
16、胡文莉
本年度主要围绕“先进短流程热轧工艺与装备”的薄带连铸关键工艺与装备技术开展研究工作，针对薄带连铸6.5%Si高硅钢的裂纹，分析了传热对6.5%Si薄带质量、合金的热脆性温度区间、元素偏析及裂纹敏感性的影响规律。实验结果表明，在实验室条件下，采用保护气氛可显著改善铸带的表面质量。同时研究了凝固过程中元素偏析与裂纹敏感性的影响机制，探讨了工艺参数对6.5%Si高温力学性能的影响规律，为改善高硅钢薄带表面裂纹提供了参考。
17、赵岩
本年度主要围绕薄带连铸技术下高氮节约型双相不锈钢薄带制备技术开展工作，克服了常规工艺制备铸坯易出现的气孔缺陷，高效的制备出0.2%~0.6%N的节约型双相不锈钢，同时简化了热轧工艺，降低了热轧边裂的风险，通过后续的轧制和热处理工艺，材料的强塑积最高可达65GPa%。利用常规工艺开发了一种高碳具有TRIP效应的节约型双相不锈钢，通过热轧工艺优化，获得了基本无边裂、板型良好、延伸率超过60%的热轧薄板，经冷轧-固溶后，强塑积最高可达54GPa%，通过TEM、EBSD等方法对其显微组织演变和两相变形机制进行了研究。
18、郝燕森
本年度主要围绕超级奥氏体不锈钢合金元素含量高、常规厚铸坯中心偏析现象严重、热轧板中心层存在大量层状或带状的析出相、固溶处理温度高等问题进行了研究。针对上述问题，开展了相关实验，得到如下结论，冷却速度最快的铸轧薄带可抑制Cr和Mo合金元素在铸坯中心偏析的现象，冷速较快的水冷铸坯生产的热轧板较常规热轧板的固溶处理温度可降低50℃左右，通过等温处理实验绘制了s脆性相的PTT曲线，建立了热变形过程中的本构方程及动态再结晶的动力学模型，并分析了其热变形及动态再结晶的行为。
19、崔洪波
本年度主要围绕钢铁材料搅拌摩擦焊接接头微观组织转变机理及力学性能开展研究。通过搅拌摩擦进行了低碳微合金管线钢焊接，获得了具有优异冲击韧性的焊接接头，掌握了焊接接头的微观组织转变规律。通过调节控制焊接参数调控了焊接接头的组织转变规律。通过对奥氏体不锈钢的搅拌摩擦焊接，获得了具有优异拉伸力学性能的焊接接头，掌握了焊接接头的微观组织转变规律，通过焊接参数的调节控制焊接接头的组织转变过程。同时成功申报与搅拌摩擦焊接机构相关的专利2项。
20、陈 蓬
本年度主要围绕高铝低密度Delta-TRIP钢的工艺设计、相变机理和性能调控进行研究，得到如下结论：利用三维原子探针等先进分析技术对高铝低密度Delta-Q&P在淬火-回火&配分过程中的元素配分、组织结构演变及力学性能进行了深入分析，并阐明了其演变机理；对实验钢加热过程中的相变机理进行了研究，提出了用于解释高铝低密度钢加热相变过程中体积膨胀或收缩的新理论；基于高铝低密度Delta-Q&P韧性差冷轧易裂边的问题，提出了对κ碳化物进行球化热处理改善韧性的新方法方法，κ碳化物经球化热处理后，性能改善，可成功冷轧。
21、马杰
本年度主要围绕搅拌摩擦焊接IF钢/6061铝合金异种金属搭接接头的微观组织对力学性能的影响关系进行研究。焊接接头组织主要分为六个区域：铝合金母材、热影响区、热机械影响区、焊核区、界面结合区、IF再结晶区与钢母材；Fe-Al金属间化合物主要由钢、铝间原子的高温热扩散引起，其中铝向钢侧的扩散占主导；搅拌工具转速与焊接速度一定时，随压下量增加，铝、钢界面层厚度增加，接头的力学性能相应提高；当压下量和焊接速度一定时，随着搅拌工具转速的下降，焊接接头的抗拉强度下降。
22、马良宇
本年度主要围绕低成本X70管线钢的组织演变及力学性能开展研究工作。考虑合金成本和轧制工艺的顺畅性，设计了实验钢的化学成分。利用相变仪测定了实验钢的静态CCT曲线。利用热模拟实验机测定了实验钢的未再结晶温度和动态CCT曲线，并模拟了工艺参数对显微组织的影响规律，得出了超快冷条件下析出与相变的相互作用机理。通过实验室热轧实验，研究了轧制和冷却工艺参数对实验钢组织和力学性能的影响规律，实验钢的力学性能达到了X70管线钢的标准要求。为低成本X70管线钢的工业化生产奠定了理论基础。
23、李家栋
本年度主要围绕RAL新建的铸轧机实验线的熔池液位检测系统和自动控制系统开展研究工作，开发出第二代64位熔池液位检测软件、熔池液位系统与基础自动化和上位机数据通讯软件以及新版HMI虚拟控制系统。开发的熔池液位软件可以在64位系统上使用，大大提高了图像采集过程的稳定性。软件采用多线程多核异步计算方法，提高了视觉处理速度，满足了熔池液位工业使用的要求。新系统使用图像预处理和图像分割改进算法，提高了熔池液位边界识别精度，为准确计算熔池液位高度奠定了基础。开发的熔池液位系统与基础自动化和上位机数据通讯软件，较好地解决了熔池液位系统与PLC及HMI系统通讯难的问题，其采用的Libevent技术提高了通讯稳定性。
24、邓彪
本年度主要围绕汽车板热冲压过程中表面氧化规律研究开展了研究工作，通过对传统热冲压板22MnB5和22MnMoB5在热冲压过程中的表面氧化情况的观察发现，含Mo的22MnMoB5钢表面氧化程度明显低于不含Mo的22MnB5钢。经过对两种材料表面氧化层中合金元素的分析得知：在氧化过程中，Mo元素偏聚在基体表面形成隔离层，能够阻碍铁离子和空气的接触，降低了热冲压过程中的氧化程度，从而改善了热冲压过程中材料表面性能，且能增加模具的使用寿命，达到了节能降耗、绿色制造的目的。
