龙川钢管大口径无缝钢管TMCP

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1、龙川钢管大口径无缝钢管TMCP工艺产业化1、概述扬州龙川钢管有限公司新上720大口径无缝钢管生产线，成品组矩219-800mm，壁厚15-120mm，年产钢管20万吨。生产线主体装备有：环形加热炉、压力穿孔机、穿孔机、皮尔格轧机、再加热炉、高压水除磷装置、廻转定径机、控温冷却装置、在线热处理线、冷床、矫直机等。TMCP常以其轧材钢种的复合微合金化设计为基础，凭藉对轧件在整条轧线上不同工序环节(位置)处实施形变与温变的精确控制(其实质是调控材料的物理冶金反应)实现特定产品质地与性能上的宽幅在线调节，从而成为当今低成本、高效率生产诸多类别优质、高附加值轧材所必不可少的工艺技术。热轧钢

2、材生产中采用TMCP可获得以下利益:①用轧件余热进行热处理，直接和间接地大幅降低产品成本与费用;②把细晶强化和相变强化揉为一体，轧材性能兼获量与质的显著提升;③热变形与热处理有机结合，利用工艺参量的不同组合对产品性能指标实施高效灵活的宽幅在线调控，使工艺控制与质量控制相统协，令生产调度简化而具有柔性;④拓展产品结构和新品研发技术空间，增强企业面向市场的生产应变能力;⑤有效节约资源、减少对环境的侵扰。2、TMCP基本工艺原理2.1基本点通常的结构用钢，铁素体的晶粒大小经奥氏体到铁素体相变后，晶粒比奥氏体更加细化。铁素体相变核在奥氏体晶界上大量生成，并向奥氏体晶粒内生长，直至铁素体晶

3、粒与晶粒之间互相接触后停止生长。TMCP首先调整奥氏体状态，以便控制轧制时增加铁素体相变核，再经控制冷却降低相变温度，促进铁素体相变核的增加，以获得相变组织的微细化。在900一950℃以上对奥氏体加工后再结晶以某种速度生长。在再结晶温度区的低温侧轧制，奥氏体再结晶形成微细晶粒，其结果是铁素体晶粒也被细化。如果在再结晶温度以下使奥氏体变形，则奥氏体晶粒伸长，由于单位体积的结晶界面积增加，铁素体核的生长点也增加，铁素体晶粒被细化。并且，奥氏体晶粒内大量引入被称为“变形带”的线状微观结构，同奥氏体晶界一样，这些变形带中也生成铁素体核，所以奥氏体未再结晶区的轧制对铁素体晶粒细化起到很大作

4、用。其效果与未再结晶区的累积变形量成正比，机械性质的改善也与之成正比。对再结晶后的奥氏体进行控制冷却时，铁素体发生某种程度的晶粒细化，但效果并不显著。如果对未再结晶奥氏体进行控制冷却，则不仅在变形后的奥氏体晶界面或变形带产生晶核，在奥氏体晶粒内也生成铁素体核，实现了铁素体的大幅度晶粒细化。控制冷却是将空冷时生成的珠光体变成微细分散的贝氏体，在提高强度的同时改善延伸性。例如:妮(Nb)可以使奥氏体的再结晶温度上升，强化未再结晶区的轧制效果。由于固溶在奥氏体中的妮(Nb)能提高淬火性，因此，它具有细化铁素体晶粒、增加贝氏体比率的效果。因钒(V)在这方面的效果不好，因此它专门用于析出硬

5、化目的。2.2控制轧制本质控制轧制是一项人为地使奥氏体中尽可能大量地形成铁素体相变核的晶格异质(Heterogeneity)，并有效地将铁素体晶粒细化的技术，控制轧制技术的要点可具体归纳如下:(l)尽可能降低加热温度，即将开始轧制前的奥氏体晶粒微细化。(2)使中间温度区(例如900℃以上)的轧制道次程序最佳化，通过反复再结晶使奥氏体晶粒微细化。(3)加大奥氏体未再结晶区的累积压下量，增加奥氏体每单位体积的晶粒界面积和变形带面积。2.3控制冷却本质对控制轧制后的奥氏体用高于空冷的速度从Ar3以上的温度控制冷却至相变温度区域，进行控制冷却铁素体将使其进一步晶粒细化。控制冷却引起的Ar

6、3降低虽然对铁素体的晶粒细化有一定作用，但是根据实际经验，对再结晶奥氏体进行水冷的效果并不很大。在对未再结晶奥氏体进行控制冷却时，会产生明显的铁素体晶粒细化效果。冷却速度的影响，以10℃/s左右的控制冷却与空冷相比较，可以不改变转变温度而提高强度。控制冷却从Ar3以上的温度开始，在相变终了温度附近(550～500℃)结束，然后进行空冷。控制轧制后进行控制冷却时的组织是细晶粒铁素体和微细弥散型贝氏体的混合组织。空冷时生成的珠光体在控制冷却下变成具有带状结构的贝氏体的比率增加。铁素体晶粒细化和贝氏体比率的增加使强度增大，铁素体的晶粒细化引起的转变温度降低与贝氏体比率上升的效果相平衡，

7、结果转变温度不变。2.4原理TMCP技术依据按产品性能及所用材料的成分而预先制订的工艺制度，通过控制轧件在设定的温度区间以适当的变形速率完成所需的轧制变形量，并随即按照事先确立的温度—时间工艺曲线实施在线热处理，利用量化调节这一过程中钢在形变与温变交互作用下的组织变化和相转变的物理冶金技术手段，进而获得具有预期组织结构和性能指标的最终产品。TMCP的技术特征在于联合控制金属材料的形变和相变、综合实施产品组织的细晶强化与相变强化，是将各阶段热轧制变形、道次间快速冷却、轧后在线热处理