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    熱處理中厚板的工藝現狀和發展趨勢

    發布時間:2014-08-19 17:24

    隨著工程機械、石油化工、海洋工程、電站鍋爐、水力發電、軍工裝備等行業的快速發展,我國對熱處理中厚板產品的品種、規格和質量要求越來越高,以傳統的熱軋、控軋、控冷工藝方式生產的鋼板已經遠遠不能滿足使用要求,必須以正火、調質等熱處理狀態交貨,以滿足高強度、高韌性、超厚度、組織結構均勻、性能穩定等使用要求。

    熱處理中厚板工藝的幾種方式 中厚板的熱處理工藝一般有正火、退火、淬火和回火四種基本類型,是高端中厚板產品生產過程中必不可少的重要工藝。熱處理產品幾乎涵蓋了鋼廠的所有生產工藝和檢測手段,對于厚規格、高性能鋼板,尤其是要求性能均勻性比較高的鍋爐壓力容器鋼板、橋梁鋼板、高層建筑鋼板、Z向鋼板等,必須以熱處理狀態交付。中厚板熱處理要求煉鋼工序配備鐵水預處理設施、LF/VD/RH等爐外精煉設施等;軋鋼工序要配備有高剛度強力軋機、ACC(DQ)、強力矯直機、火焰切割等;熱處理的鋼板一般要求逐張探傷。探傷檢測可安排在熱處理之前,這樣探傷不合格可直接改判以節省熱處理費用,但正火通過再結晶細化均勻組織,對于某些微小的探傷缺陷有改善作用,尤其是合金含量較高的鋼種,因此有些品種可安排在熱處理之后探傷。 中厚鋼板熱處理的主要方式有正火、調質(淬火+高溫回火)、正火+控冷、正火+回火、回火、退火、直接淬火(DQ)、直接淬火+回火等。熱處理中厚板產量較大的是正火板,括正火+回火,占所有熱處理產品的70%;其次是調質板,占15%;其他如回火等占15%。在一般情況下,鍋爐壓力容器鋼板、海工用鋼都是以正火狀態交付。?;癄t的一大作用是挽救很多熱軋后延伸或沖擊不合格的產品,減少改判率。但隨之而來的一個問題是一些延伸、沖擊不合格需要挽救的產品本身強度富裕量小,容易導致經挽救處理后反而強度不合格。按照工作方式,中厚板熱處理爐型分為連續式熱處理爐和周期式間歇性熱處理爐兩種;按照鋼板運送方式,可分為輥底式、臺車式、步進式、外部機械化式及罩式等五種;按照加熱方式,可分為明火加熱與輻射管無氧化式加熱兩種。

    輥底式爐可用于鋼板的正火、回火及調質等熱處理,產量和機械化、自動化程度均較高,在國內得到了廣泛應用。臺車式爐也稱車底式爐,屬于周期式間歇性生產的熱處理爐,主要用作特厚板、退火板的熱處理。

    對于調質壓力容器鋼板、原油儲罐板、耐磨鋼等重要結構鋼板,為了獲得一定的強度和韌性,要求以調質狀態交貨,淬火+高溫回火(600℃),將淬火后的鋼板進行高溫回火的工藝為調質處理,主要鋼種有美標球罐調質鋼板、油罐鋼板、軍工板921、模具鋼P20等。對于耐磨鋼等要求表面硬度較高的鋼種,多采用淬火+低溫回火,如NM400,回火溫度一般在200℃~250℃。而在線直接淬火(DQ)+回火方式是利用軋后的直接淬火設施(一般30mm)實施鋼板在線直接淬火,然后進行離線的回火處理,可大大節約熱處理成本,目前在生產高強度低碳貝氏體鋼、薄規格油罐鋼等鋼種時采用較多。 熱處理中厚板市場需求旺盛 近年來,隨著中厚板新產線的建設和不斷投產,國內中厚板的熱處理產能不斷提升。據統計,我國目前中厚板熱處理總產能在1200萬噸以上,而對應的熱處理中厚板的需求為800萬噸~900萬噸。

    根據國內目前的中厚板生產情況,需要熱處理的鋼種及厚度規格一般為80kg級以上高強鋼、30mm以上高強船板及海工用鋼、36mm以上鍋爐容器板、油罐鋼、80mm以上結構鋼、Z向鋼、耐磨鋼等。近幾年,海洋工程用鋼發展勢頭強勁,帶動高強度船板需求快速增長,預計2012年該行業用鋼量將超過100萬噸。目前,我國鍋爐制造企業年需鋼材約70萬噸,壓力容器制造企業年需鋼材200萬噸~220萬噸,其中低溫鋼、中溫抗氫鋼、正火高強度鋼等高技術含量、高質量的產品還依賴進口。2011年我國鍋爐容器鋼板的消費需求達260萬噸~280萬噸,其中需要熱處理的有80萬噸~100萬噸。鍋爐板標準中沒有硬性規定Q345R需熱處理的產品,但在一般大于30mm的規格均需要正火處理。我國戰略石油儲備工作方興未艾,使油罐鋼面臨巨大的市場發展前景。西氣東輸和戰略石油儲備等大型工程中的天然氣罐和大型石油儲油罐都大量急需調質610MPa級鋼,單就一座石油儲油罐就使用該鋼材8000噸,國家計劃在幾年內在沿海地區建造300座,鋼材的使用量是巨大的。此外,在其他熱處理品種方面,結構用鋼不斷向輕量化、大跨度、超高層、高速、重荷載方向發展,并要承受強烈地震和各種惡劣環境(低溫、火、風、、重腐蝕等)考驗,對鋼材的性能提出了更高的要求。模具鋼和耐磨鋼主要是淬火+回火狀態交付。 高強度和高性能對熱處理要求越來越高 我國擁有廣闊的海線、豐富的大陸架資源,隨著石油和天然氣需求的日益增加,海上油田的不斷發現和相繼開工,國內海洋采油平臺鋼板的需求迅速增加,作為海上油氣鉆采作業的支撐,海洋工程裝備前景廣闊,發展勢頭強勁,并將帶動低合金高強度船板的需求在未來幾年快速增長。同時,厚規格、高強度、高等級正火型船板主要用于載重5000噸以上的各類大型船舶。隨著世界造船業向高強度、大型化發展,正火型船板需求比例不斷上升。高強海洋平臺用鋼向抗層狀撕裂、超低溫沖擊等方向發展,主要以正火或調質處理狀態交貨,如EH460-F690鋼大部分采用調質工藝生產。

    為了提高產品的工作效率、延長使用壽命,國內外工程機械和煤機行業向高參數、大型化方向發展,用鋼特點呈現為以高強度、高韌性、良好焊接性能、冷成形性能和抗疲勞性能為主。2012年,預計機械行業用80kg~120kg級別的調質熱處理高強鋼將達到100萬噸,部分超薄、厚的60kg~70kg級板也需要熱處理。全年熱處理鋼板需求量將達到120萬噸以上。

    目前,大型鍋爐和壓力容器對熱處理鋼種和規格的需求明顯增多,寬、厚規格鍋爐壓力容器板材需求量也明顯增加,其使用條件和環境越來越苛刻。由于鍋爐壓力容器是安全性極強的產品,對鋼板的技術條件、板形、可焊接性等個性化要求也越來越高。但是,低溫鋼、中溫抗氫鋼、正火高強度鋼等高技術含量、高質量的產品在國內市場還相對緊缺,有些規格仍然依靠進口。

    隨著壓力容器制造水平的提高,此類高端熱處理中厚板的國產化程度將會不斷提高。

    據統計,目前我國核電年用鋼量在15萬噸~20萬噸。隨著核電設備制造業的不斷發展,核電用鋼的國產化程度也在不斷提高。需要熱處理的鋼種為:常規島設備用鋼20HR、16MnHR、A516Gr70,核島設備用鋼16MnD5、A285Gr.C、A738Gr.B等,模塊設備結構用鋼A588GrA、A514GrE等。在其他熱處理中厚板品種方面,隨著行業升級的不斷提高,對產品性能都提出了不同程度的要求。

    熱處理工藝技術有待進一步提高

    在目前國內熱處理中厚板的生產過程中,還存在一些問題,如由于性能不合格造成的挽救鋼板,仍然占有一定的比例;熱處理工藝控制技術水平還有待進一步的提高;對于采油平臺用鋼、核一級用鋼、低溫鋼等高級別品種,仍不同程度地依賴進口。

    熱處理是高端中厚板產品生產過程中必不可少的重要工藝,涵蓋了鋼廠的所有生產工藝和檢測手段,對于油罐鋼、海工用鋼、核電用鋼等厚規格、高性能鋼板,必須以熱處理狀態交付。舞鋼、寶鋼和南鋼在熱處理的品種、規格、產量和業績方面,具有明顯的特色和優勢。隨著海洋工程、工程機械等行業向著高參數、大型化、重荷載方向發展,對熱處理中厚板也提出了更加嚴格的要求,高強度、高韌性和良好的焊接性能是熱處理中厚板的發展方向。

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