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日本JFE中厚板生产工艺和产品开发初探
发布日期:2013/3/26 17:28:35   编辑:中厚板www.zhonghouban.cn   来源:中厚板网
日本JFE中厚板生产工艺和产品开发初探 中国钢铁生产能力已大幅增加,连过去短缺钢材的权管比也明显提高。但由于生产技术跟不上,中国国内所需的板管等高级产品仍大量依赖进口,而低级钢板供过于求,导致在2005年第三季度中国市场上普通钢材价格迅速下降。为了尽快实现
 

日本JFE中厚板生产工艺和产品开发初探

    中国钢铁生产能力已大幅增加,连过去短缺钢材的权管比也明显提高。但由于生产技术跟不上,中国国内所需的板管等高级产品仍大量依赖进口,而低级钢板供过于求,导致在2005年第三季度中国市场上普通钢材价格迅速下降。为了尽快实现由钢铁大国向世界钢铁强国转变的目标,这种被动局面亟待扭转,特将日本钢铁工程控股公司(JFE)中厚板生产工艺和产品开发现状况介绍给国内业界。

    ——中厚板生产工艺和产品的开发概况

    近年来,对中厚板的性能要求因各种不同的用途而差别加大。与此同时,从最终产品、结构件的设计生产高效率化及降低总成本出发,用户对中厚板其他方面的要求更为严格。例如在高强度、高施工性和高功能性等方面的要求差别加大。为满足上述性能要求,生产者必须采取精细的材料设计技术和高水平的生产技术。

    JFE钢铁很早即开始了对以水冷技术为核心的TMCP技术的开发,用以作为焊接性好的高强度、高韧性钢材的生产技术。

    ——新快冷技术“Super—OLAC”的开发

    快冷技术指以控制轧制和TMCP为核心的技术,由JFE钢铁率先开发,于1980年开发成功中厚板在线快冷法OLACOnline Accelerated Cooling)并实用化。进入20世纪90年代,采用快冷技术的TMCP钢板由于实现了焊接性的大幅提高和高强度化,因而在以造船为首的领域内,对焊接结构的施工合理化和安全性方面作出了巨大贡献。但是近年来,由于对缩小钢板强度偏差等质量方面的要求更为严格,JFE钢铁为适应这一要求并从根本上改善原有的冷却技术而开展快冷法“Super—OLAC”,于1998年在西日本钢铁厂福山分厂的中厚板工厂开始使用。

    使用“SuperOLAC”技术生产的快冷钢板自1号机投产以后的5年中,累计生产量已超过300万吨。进一步投入使用的还有:20035月在西日本钢厂仓敷分厂中厚板工厂投产的2号机;20047月在东日本钢铁厂京滨分厂中厚板工厂投产的3号机。从此,JFE钢铁的3套中厚板轧机均配备了最先进的快冷设备。

    ——新在线热处理工艺“HOP”

    历来,调质钢的生产都是在和轧钢生产线分割开的热处理设备上进行的。为了将后处理改为在线处理以提高生产效率,西日本钢铁厂福山分厂中厚板工厂率先设计并制造了基于在线热处理工艺“HOP”设备并正式投产。这一重大技术成就实现了中厚板感应加热。

    “HOP”技术采用电磁线圈将感应电流送入钢板并利用电流进行感应加热。从加热效率和装置简化出发,采用了直筒式电磁线圈,热量虽然在钢板内部产生,但其大小却可通过电磁线圈的电流来严格的控制。感应加热的加热量相当于煤气加热的100倍,能量密度极大。

    采用“HOP”技术的设备直接布置在热轧板生产线上,即先进入“Super-OLAC”,再经过热矫平整机后进入“HOP”设备。因此,它可以有效利用钢板带来的显热以实现加热高效化,即“HOP”为在热平整机附近设置感应线圈的连线式加热工艺。

    它有两大特点,一是实现了和轧制同步的完全在线热处理,有利于缩短钢板交货期和大批量生产。二是可对新的中厚板组织成分进行控制,即通过和“SuperOLAC”组合使用,对相变和碳氮化合物的析出进行控制。

    ——多功能优良加工性钢板“Easyfab”

    中厚板主要用于造船和建筑桥梁等,多切割为各种零部件的形状后供各种组装部件使用。近年来,用户对其使用性的要求日趋严格。JFE钢铁充分利用“SuperOLAC”优越的冷却控制特性,实现了兼备切断性、加工性、焊接性及耐疲劳性等多项附加功能的优良加工性钢板“Easyfab”的商品化。

    其为保证优良切断性能而对残留应力进行控制的技术如下:

    通过“Super—OLAC”对残留应力进行控制的技术。钢板内的残留应力主要起因于轧制(快冷)终了时钢板内的温度梯度。即当此类钢板冷却至室温时,便会产生随各部位温度不同而不同的热收缩,由此而产生残留应力。在过去的快冷技术下,冷却刚停止后的温度偏差加大,成为钢板内及钢板间巨大残留应力产生的原因,并在切断加工时产生变形量偏差。为此,冷却均匀性优越的快冷技术“SuperOLAC”可使冷却刚停止时的温度均匀化,并使TMCP型钢板的残留应力降低到非水冷钢材的水平。

    新功能冷矫平整机和极低残留应力钢板的开发。在“SuperOLAC”均匀冷却的基础上,加上冷矫平机的全宽均匀大变形功能,可生产出残留应力极低的钢板。即由冷矫平机给予的变形压力越大,矫平后的残留应力越小。还有在冷矫平前残留应力较低的“SuperOLAC”材料,在较小的冷矫平变形时亦可达到残留应力极低的水平。

    总之,对于变形量不均的钢板,经新型冷矫平机矫平后,可使沿板材宽度方向的变形量均匀化,并由此开发成功了世界宽度最大的(5350毫米)钢板均匀强压下矫平技术,再加上已开发的“SuperOLAC”技术,从而使生产极低残留应力的钢板成为可能。

    ——由新工艺生产的新产品

    造船用钢板近年来,由于集装箱船的快速发展,在对钢板厚壁化和高强度化要求提高的同时。在焊接方面也要求钢板适应大入热化,以防止由于焊接区组织粗大而影响低温韧性的现象。据此,JFE钢铁应用具有高冷却速度和均匀冷却性的“SuperOLAC”技术生产出含碳当量(Ceq)和过去相同而焊接性优异的厚壁高强度钢板,以适应造船业的需求。

    建筑用钢板城市高层建筑的结构钢也要求供应高强度中厚板。另外,从兵库县南部地震中发生钢梁端部焊接部位断裂的灾害看来,建筑业对屈服点(抗拉强度)低、韧性高且焊接性好的高性能钢材的需求量很高;特别是作为箱形方柱用韧性好的钢板的需求量更高。据此,JFE钢铁开发并生产出耐震性和焊接性俱佳且经济的高强度中厚板(屈服点≥385牛顿/平方毫米),并取得国士交通大臣的批准后正式上市。此外,抗拉强度490牛顿/平方毫米~590牛顿/平方毫米的大热焊接用高HAZ韧性钢板也处在开发和商品化的进程中。

    桥梁用钢板桥梁是构成城市基础的重要交通结构,需要大量高质量钢材和先进的制造技术。近年在桥梁大型化和制造高效化的进程中,对高强度、高韧性且焊接性和经济性好的高强度钢板的要求日益高涨。据此,在充分发挥“SuperOLAC”技术,并添加微量合金元素以控制淬火性能后,JFE开发出强度、韧性更为平衡的非调质型SM570TMC钢板,并很快商品化。在此基础上,JFE钢铁进一步开发成功含碳量≤002%的极低碳贝氏体高强度钢板,为桥梁设计、制造所需求的BHS500BHS700等提供了高级产品。由于高强度下焊接硬化性很低,加上轧制后即可应用,可缩短交货期,故深受用户欢迎。

    建设和产业机械用钢板以JFEHITEN780LE为代表的高强度钢板,已被各种机械部件所使用。其中人型罐车用780牛顿/平方毫米钢板,由于利用了“Super—OLAC”“HOP”技术使其在-40℃以下的低温韧性得到了良好的保证。

    压力容器用高强度钢板能源储存设备、化工装置和发电装置等亦使用各种中厚板。今年由于设备的大型化、操作和使用条件的恶劣化,同时还有要求降低造价而采取的施工高效化,对所用钢板的高强度和焊接性能要求亦因益严格。据此,JFE钢铁利用材料设计技术和上述新的生产技术,开发成功了降低焊米高性能、高强度钢板。接着还开发成功了大入热焊接用610牛顿/平方毫米高强度钢板和在-50℃以下仍具有低温韧性的610牛顿/平方毫米的高强度钢板用于大型石油贮罐。这些产品的生产均利用了“SuperOLAC”技术。

    管线用钢板随着油气开发区域的扩大,油气输送管线对钢板的需求也日益增加。此类钢板除要求高强度和低温韧性外,还要具有耐H2S腐蚀性。据此,JFE钢铁亦开发成功高强度CSA690钢板和耐蚀性提高05倍的管线用钢板

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