控轧控冷技术在无缝钢管生产中的应用研究

在热轧带钢、棒线材、H型钢或者是中厚板的生产过程中,控轧控冷技术的使用已经非常普及,而在无缝钢管的生产应用领域内还不算成熟。因为无缝钢管生产的特点,导致了生产过程中的可调参数、可控因素不多,所以在使用控轧控冷技术时控制难度较大。要做好控轧控冷在无缝钢管生产中的使用,必须针对其生产工艺制定出其独有的控制方法。
1 扎空轧冷技术的特点
在研究控轧控冷技术的应用之前,首先要全方位的了解该技术的特点以及其发展由来。该技术分为两个部分,第一个部分是控制轧制,第二个部分是控制冷却。在控轧控冷技术的发展历史上,首先出现的是控制轧制。由于其局限性,科研人员又在控制轧制的技术上研究出了控制冷却的方法。
1.1 控制轧制
母神控制轧制技术原理是使用预先设定好的控制程序来控制一些热轧过程中的可调因素,例如变形温度、变形量、变形间隙等等,在终轧后进行快速冷却,以得到所要求的钢铁形变以及韧性性能。
1.2 控制冷却
由于控制轧制在轧制过程中得保持相对的低温,所以控制轧制对钢材性能的提高效果不大。为了进一步提高钢材的韧性与强度,基于控制轧制的工艺上,控制冷却技术应运而生。控制冷却的技术特点是对奥氏体的相变过程进行精确控制,并得到更细的奥氏晶粒。在与控制轧制相结合后,再与微合金元素的一起使用,对于整个轧制过程的控制以及质量有了质的提高。
2 控轧控冷技术的应用
控轧控冷技术已经在热轧带钢、中厚板等钢材生产中成熟使用。但是,无缝钢管独特的工艺特点以及工艺设备,使其无法在轧制过程中完美控制其变形温度、变形量、终轧温度以及终轧冷却。文章将讨论几种主流的无缝钢管控轧控冷技术工艺。
2.1 在线正火工艺
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对别人的尊称在线正火工艺是一种新型的热处理工艺,基于控轧控冷技术将热轧与热处理工序有机结合以节省能耗的理念,针对无缝钢管的技术要求特性而产生。该工艺的核心是两次相变过程,第一个相变过程为奥氏体转化为珠光体与铁素体。第二个相变过程为珠光体与铁素体组织再次转化为奥氏体组织。通过在线正火工艺,生产出来的无缝钢管,钢材组织饱满,晶粒细化充分,提高无缝钢管的强度韧性以及综合性能。在如今的无缝钢管生产工业中,在线正火工艺的使用已经得到了很大的普及,较之前无缝钢管生产传统工艺,无论是钢管的力学性能,还是在能源节省方面都得到了显著提升。
2.2 在线淬火工艺
在线淬火工艺主要针对奥氏体不锈钢、碳钢以及低合金钢。固溶热处理广义上来说,也是淬火工艺的一种,对于奥氏体不锈钢(一种铬镍合金不锈钢),通过这种固溶热处理的方式来得到被碳过饱和的奥氏体,从而提高钢管的耐腐蚀性能。一般,铬镍合金钢管的固溶温度在1000~1200℃,通过水冷、油冷、喷冷或者空冷等手段对其进行急速冷却,使碳元素充分的固溶到铬镍合金中。国内的不锈钢管生产流水线中,在线固溶热处理的工序已经相当常见,通常安插在穿孔机、压机之后。这种预热处理技术使得钢管合金处于亚稳态,从而对于之后合金的热处理提供最佳条件。而对于碳钢、低合金钢的淬火热处理则是利用轧后余热用水进行水淬,随后再进行回火热处理。这样的处理方式可以有效地节省能耗。在国内,该工艺由于尚处于起步阶段。
2.3 在线冷却工艺
传统控轧控冷技术对于冷却能力的提高一直存在瓶颈,为了进一步提高钢材的性能,新一代的控轧控冷技术NG-TMCP由此诞生。而在线冷却工艺就是基于NG-TMCP 衍生而来。在奥氏体轧制后进行超快速、高强度的冷却,使得管材在瞬间达到铁素体的变相温度,使得奥氏体晶粒保持细小的状态,使奥氏体保持硬化。通过大量的实验研究,在线冷却工艺的超快速冷却技术,对于提高无缝钢管的综合力学性能有着巨大的积极作用。
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3 无缝钢管控轧控冷技术应用提高
介于国内无缝钢管生产对于控轧控冷技术的使用尚未成熟,而且由于控轧控冷技术需要对各个生产参数进行控制,所以需要各厂商及相关部门投入大量的精力参与该技术的研究实验工作,以保证钢管力学特性以及晶粒尺寸的前提下,确定各种钢级、合金的钢管其最适宜的冷却温度时间路径。其次,为了提高生产线的自动化、生产质量,在线检测装备的完善也是非常重要的,比如合金钢种检测、温度实时监控等等,使各个参数进行最优化的闭环控制。再者,由于对于不同种类的无缝钢管有着不同的生产要求,所以对于控轧控冷技术工艺的选择也必须在生产前做好充分的评估与详细的计划。最后,在无缝钢管的自动化生产中,工艺设备装置的改进也有着非常重要的意义,比如说加热炉的功能参数改进,冷却装置的合理参数设置以及布局设计等等。综上,都会使得无缝钢管生产过程中在轧制和冷却的控制上更加精确到位。
4 结束语
在各种种类的无缝钢管的生产过程中,已经有不少产线已经开始使用控轧控冷技术,也使得该技术在无缝钢管生产领域中得到飞速的发展。而随着相关组织以及部门对该技术的重视程度日益提高、研究实验投入逐步增加,控轧控冷技术将会在无缝钢管的生产领域内大放异彩。
无用师卷参考文献
[1]曹金荣,钟锡弟.无缝钢管控轧控冷技术研究和应用现状[C],中国金属学会轧钢学会钢管学术委员会六届三次年会,2013.
控轧控冷技术在无缝钢管生产中的应用研究
马丁1,2 张正谋1,3 杨周瑾1,2 刘愿军1,2
1.中国石油集团石油管工程技术研究院 陕西 西安 710077
2.北京隆盛泰科石油管科技有限公司 陕西 西安 710077
3.西安三环科技开发总公司 陕西 西安 710077
摘要:本文介绍了控轧控冷的技术特点以及发展历程,就无缝钢管生产中的应用问题进行了研究与讨论。
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关键词:控轧控冷 无缝钢管 生产应用
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