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“节能减排”和“绿色制造”成为我国制造业发展的主旋律，也成为我国钢铁工业发展过程中最迫切的需求和任务。以开发钢铁材料绿色制造技术为核心的新一代TMCP技术（NG-TMCP），可减少热轧产品对合金元素的过度倚赖和资源的过度消耗。 从满足钢铁工业的需求出发，东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室（RAL）作为新一代TMCP工艺技术的提出者、倡导者、践行者，从工艺应用及工业需求出发，开发出成熟完善的超快速冷却技术、成套装备及产品工艺技术，在中厚板、热连轧、棒线材、H型钢等领域都取得广泛应用，将国内的钢铁生产水平提升了一个新高度，为钢铁行业带来了福音，想想都感到激动和自豪啊。超快冷应用广泛，相信业内人士并不陌生。但为了更深入的了解他，也让更多的人知晓，请允许我为各位看官做些科普。先说一下新一代TMCP技术的原理吧。与传统TMCP技术采用“低温大压下”和“微合金化”不同，新一代TMCP技术的中心思想是：①在奥氏体区间，通过轧制和轧制过程冷却的适度结合，在适于变形的温度区间完成连续大变形和应变积累，得到硬化的奥氏体；②轧后立即进行超快冷，使轧件迅速通过奥氏体相区，保持轧件奥氏体硬化状态；③在奥氏体的动态相变点附近终止冷却；④后续依照材料组织和性能的需要进行冷却路径的控制。即采用“适当控轧+超快速冷却+接近相变点温度停止冷却+后续冷却路径控制”，通过降低合金元素使用量、结合常规轧制或适当控轧，尽可能提高终轧温度，实现资源节约型、节能减排型的绿色钢铁产品制造过程。新一代TMCP技术原理如图1所示。所以新一代TMCP技术的核心是超快冷（UFC）。那么怎样才能实现轧后钢板的超快速冷却呢？我们开发出了热轧板带钢超快冷技术。超快速冷却技术采用一定压力的冷却水倾斜射流冲击钢板表面，通过合理的喷嘴设计、喷嘴布置方式以及在整个冷却区内的水流量分配，消除残存钢板表面的汽膜，实现新水直接接触钢板表面，提高冷却强度；同时，倾斜喷射的有压水可实现钢板表面残留水的有序流动，保证了钢板高强度冷却过程中微观换热过程的稳定性和均匀性，实现高温钢板的高强度均匀化冷却。当然，单有理论还是不行的，RAL同仁还进行了大量的实验研究。我们在自己开发的冷却实验装置上进行射流冲击换热强度影响规律的研究、单喷嘴/多喷嘴射流冲击下钢板表面换热强度影响规律的研究、钢板厚度方向冷却均匀性影响规律的研究等，为大型中厚板轧后超快速冷却设备的开发提供了大量的基础数据。基于此，我们得到了最佳喷射角度、最优射流速度以及最优喷嘴口径和排布方式等等，有效的保障了超快冷工业装备的“一击即中”。以上工作只是基础，各种各样的仿真模拟、实验室测试和验证也是必不可少的。先是各种模拟，仿真模拟了大型狭缝式射流喷嘴、高密度快冷喷嘴等的内部流场、射流流场、喷射状态、流速分布、压力分布等等，模拟结果与预期还是非常吻合的。之后就是大型射流喷嘴结构的实验室测试和验证，这都是近工业状态下的测试，我们为这些工作可是投入了大量的人力和物力。这些工作可都没有白做，它为工业用超快冷装置的投入做足了准备。举一个最简单的例子吧，别人家的冷却设备下集管喷出的水流是这样子的。这可不单单是水流好看的问题，我们通过水流的有序流动，实现“指哪打哪”，能有效的提高换热效率。实现了冷却中的“力之美”。通过RAL同仁们的努力，我们开发的超快冷装置在各企业取得了良好的应用效果。大家关心的一些指标：冷速、冷却均匀性、冷却可控性等都能满足生产和工艺的需求。就拿冷速来说吧，在中厚板生产中，超快冷工业装备的冷却能力如下图所示。同时，工业生产的结果表明，超快冷在冷速上可实现最大冷速至从空冷的无级调节。展示过超快冷的“力”，下面秀一秀超快冷的“平衡之美”吧。单单冷速快，在工业生产中可不行，大冷却能力＋高冷却均匀性才是“王道”。这一点，超快冷展现出其无可比拟的优越性。别人家的冷却设备（层流冷却）冷后钢板是这样的（热矫直前）。▲图8 17.5mm X70 终冷温度550℃(ACC热矫直机前)▲图9 17.5mm X70 终冷温度550℃(UFC热矫直前)▲图10 20mm Q550D 终冷温度550℃(UFC热矫直前)▲图11 45mm E36 终冷温度520℃(UFC热矫直前)大家都知道，管线钢是中厚板生产中较难以生产的钢种之一，其中一个问题就是冷后板形问题。就拿北方某厂的层流冷却来说吧，冬天冷速是上来了，但板形控制不住；夏天板形终于好一些了，但冷速不够，性能又差了。有时候，冷完的钢板矫直后，还不错，但到了冷床上，就成这样了。这可难坏钢厂的伙伴们了。但是，自从他们有了超快冷，啥也不用担心了。冷速，咱可以无级调节；冷却均匀性，钢板上了冷床，不管放多长时间，都是溜平溜平的。有人担心，你超快冷冷那么快，硬度会不会超上限？完全不用担心，这个生产的钢板都是经过严格检验的，各项指标完全满足国标和用户标准。有人又问了，你超快冷冷速高，这我知道，冷却均匀性好，我也听说了，但你控制精度怎么样？就像开车，你开那么快，你能刹住车么？呵呵，这就是冷却系统控制精度的问题了，道理也不说那么多了，直接看效果吧。这是在南钢5000mm产线的控制系统生产统计的结果。当然了，这么好的设备，不整点儿DQ什么的，也太浪费了。那就整呗。工欲善其事，必先利其器。有了超快速冷却的高强度冷却能力和均匀化冷却效果，在中厚板产品及工艺开发过程中，我们能够发挥其冷却速率大范围可调的优势，实现中厚钢板灵活多样的轧后冷却路径及工艺控制。通过对冷却路径进行适当的控制，则可以在更大的范围内，按照我们的需要对材料的组织和性能进行更有效的控制，从而开发出全新的高性能产品。 【版权声明】文中部分图片来源网络，如有侵权请联系删除
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