重庆无缝钢管在线控冷技术

     　控制轧制和控制冷却(简称控轧控冷，英文缩写TMCP)技术在重庆无缝钢管生产中越来越受重视。

　　控轧控冷技术作为一种降低合金消耗、减少生产成本的有效手段，在热轧带钢、中厚板、棒线材及H型钢工业生产中应用广泛。与板带的控轧控冷技术相比，由于受钢管几何形状、轧制工艺、轧制设备等因素的限制，重庆无缝钢管在生产过程中的可控、可变因素相对较少;因此，控轧控冷技术在重庆无缝钢管生产中的应用在一定程度上受到制约，仍处于探索发展阶段。

　　虽然无缝钢管控轧控冷技术不能从变形温度、变形量、变形道次、变形间隙时间、终轧温度以及终轧后的冷却工艺等方面形成一套完整的控轧控冷方案，但是目前重庆无缝钢管的控轧控冷技术也形成了包括在线常化、在线淬火和在线快速冷却等多种工艺，呈多样化发展。

　　在线常化是一种热处理工艺，亦称在线正火，是在热轧生产线上轧管工序之后，使钢管在奥氏体相区内空冷或强制冷却后，得到均匀金相组织的工艺。该工艺将热处理过程与轧制变形过程结合在轧钢连续生产环节，其工艺特点既包含相变，又包含轧制变形，因而属于现代轧制新工艺的一种。通过在线常化工艺，既可以使钢材组织均匀，晶粒细化，为进一步热处理做好准备，又可以改善无缝钢管的综合力学性能。

　　重庆无缝钢管在线淬火工艺的应用包括奥氏体不锈钢在线固溶处理和碳钢、低合金钢管在线淬火热处理。

　　无缝钢管在线快速冷却工艺是基于超快速冷却技术为核心的新一代控轧控冷技术在无缝钢管生产中的新工艺。超快速冷却技术是指在精轧机后利用轧制后余热直接进行热处理的工艺，其控制原理是对轧制后的奥氏体施以强化冷却，使金属在很短时间内迅速冷却到铁素体相变温度附近，从而抑制奥氏体晶粒长大，尽量保持奥氏体的硬化状态。目前，无缝钢管在线快速冷却工艺主要受到重庆无缝钢管沿长度方向冷却均匀性和内外表面性能一致性的限制。

　　控轧控冷装置的完善：

　　1)在线常化工艺：需主要关注合理选择常化链床长度、链床运行速度、冷却方式、增加水冷环以及再加热炉的工艺参数设定等。

　　2)在线淬火(含在线固溶处理)工艺：需主要关注冷却方式的选择，应尽量选择“内喷+外淋、钢管夹持旋转”或“钢管旋转的同时浸入水槽、内表面轴流喷水”的淬火方式，后者还可变换为钢管沿水槽轴向前进或水基液淬火。

　　3)在线快速冷却工艺：需主要关注增加水冷环控制起始温度、冷却装置长度的合理设计、重庆无缝钢管旋转机构的合理配置以及冷却器喷头进行合理改进。

　　控轧控冷技术在我国重庆无缝钢管生产中，既有成功的经验，也有尚需摸索的领域。作为一种节约能源的应用技术，控轧控冷技术在国内无缝钢管生产企业中越来越受到重视。对控轧控冷技术的应用体现在两方面：一方面是通过生产线的改造对已成功使用的在线常化、在线固溶、在线快速冷却工艺合理利用并不断优化;在另一方面是对未进行大规模工业化生产的在线淬火工艺不断地摸索并最终应用于工业生产。控轧控冷技术必将成为今后重庆无缝钢管生产技术发展的新增长点。

　　为了将轧后控制冷却技术更好的推广并应用于无缝钢管出产中，开展了一系列无缝钢管轧后控制冷却模拟试验研究。初期研究结果表明：对低C低Mn的重庆无缝钢管轧后进行快速冷却得到表层高强度、高韧性的针状铁素体组织和回火索氏体组织，晶粒明显细化，钢材整体综协力学机能大幅度进步;对于碳素结构钢管和合金结构钢管，轧后采用适当的快速冷却工艺，可在快速冷却和钢材自身余热回火的双重作用下，得到表层具有高强度、高韧性的回火索氏体、针状铁素体、下贝氏体等组织，同时，内部铁素体网状程度减轻，晶粒细化，钢材整体强度和韧性等力学机能同时进步，且在延伸率不降低的情况下冲击韧性大幅度进步，有效改善了轧态冲击韧性偏低的状态。轧后快速冷却工艺将使厚壁重庆无缝钢管厚度方向组织复合化，有利于整体综合机能进步。为了将初期研究结果应用于出产实践，共同开发研制了热轧无缝钢管轧后控制冷却系统，以进步改善产品的综合机能。

　　热轧后的钢管主要通过辐射、传导和对流三种方式散热。其中，重庆无缝钢管表面与冷却介质之间的对流换热是散热的主要方式。采用水与空气的混合物作为冷却介质，称“气雾冷却”。空冷时，无缝钢管表面散热速度比钢材自身热传导速度慢得多，无缝钢管厚度方向温度较平均;气雾冷却时，无缝钢管表面散热速度大幅度进步，在无缝钢管厚度方向的表层四周存在一定的温度梯度。热轧重庆无缝钢管由950℃左右的终轧温度降至室温的过程中，根据冷却前提的不同，奥氏体将分解为不同组织类型的产物。

　　因此气雾冷却时重庆无缝钢管厚度方向表层四周的温度差异，必定造成钢管厚度方向组织的多样化;因为钢管内部依赖热传导方式传递热量，故各处温度是连续变化的，因此，即使形成不同的组织，组织之间也是存在过渡区的，即：不同的微观组织之间存在一个共存混合区，重庆无缝钢管就似乎由不同类型的组织层层复合而成。组织多样性使钢管的综协力学机能发生改变，表现出新的强度和韧性等力学机能组合;组织连续性使无缝钢管不同类型组织之间通过“过渡区”紧密结合，不发生“分层”现象;组织复合性使重庆无缝钢管在不同厚度处，表现出不同的力学机能，施展复合型材料的特点和长处。