日本钢铁工程控股公司的技术

虽然近年来对中厚钢板性能的不同要求在一定程度上主要取决于应用领域的差异，但对性能的要求越来越高。具体来说，性能要求涉及很多方面，包括高强度和改善焊接性能。为了满足这些要求，精确的材料设计技术和先进的制造技术是课题的精髓。

基于这种情况，日本JFE钢铁公司开始开发以水淬为核心技术的热机械控制工艺(TMCP)生产高强度、高韧性和优良焊接性的钢板技术。下面简单介绍JFE钢铁公司开发应用的中厚板制造技术，包括中厚板加速冷却新技术超级OLAC技术和加速冷却后在线热处理工艺HOP技术(在线热处理工艺)。同时，下面还介绍了Easyfab钢板的制造技术，即通过应用具有新功能的冷矫直机，使中厚板中的残余应力降至零。超OLAC技术的发展

与控制轧制技术一样，加速冷却技术是TMCP工艺的核心技术。JFE钢铁公司是世界上第一个开发并成功应用在线加速冷却技术生产中厚板的钢铁企业。

20世纪90年代初，通过加速冷却技术制造的TMCP钢达到了提高钢板强度和焊接性能的目的，从而有助于焊接结构建筑用钢使用的公平性和提高建筑物的安全性，并开始应用于造船工业。然而，近年来，对钢板质量的要求越来越严格，例如减少强度下降。为了满足新的要求，基于一种全新的理念，JFE钢铁公司进行了大量研究，以获得与传统冷却技术相关的解决方案，并开发了新一代加速冷却工艺，称为超级OLAC工艺，并应用于JFE钢铁公司的西日本钢厂。

中厚板水淬过程中的传热和沸腾现象大致可分为两种方式，即核态沸腾和膜态沸腾。在前一种沸腾中，冷却水与钢直接接触，热量通过产生的气泡传递。相比之下，在后面的沸腾中，在钢和冷却水之间形成蒸汽膜，热量通过蒸汽膜传递。核细胞沸腾的冷却能力高于薄膜沸腾。板材冷却初期，板材表面温度较高，膜态沸腾起主导作用。但随着板片表面温度的降低，蒸汽膜变得不稳定，冷却水开始直接接触板片，沸腾逐渐转向核态沸腾。此外，在瞬时沸腾状态下，当存在膜沸腾和核沸腾时，冷却能力随着持续冷却而提高。在使用传统冷却方式时，如喷雾冷却、层流冷却等，如果提高冷却水流量来强化冷却，冷却会迅速转化为瞬时沸腾，这是核细胞沸腾和膜沸腾的混合。因此，冷却变得不稳定，并且随着连续冷却过程，温度偏差进行，导致中厚板质量不稳定。

为了解决这一问题，JFE钢铁公司研究了避免冷却开始时钢板整个表面瞬间沸腾和核沸腾的冷却方法。基于对板材上侧冷却的研究，提出了喷嘴尽可能靠近板材使冷却水沿一个方向即板材移动方向运动的方法，而板材下侧的冷却则是利用水槽中密集布置的喷嘴进行喷淋冷却，即带走水流冷却板材。这种冷却方法实现了在板的上下两侧具有高冷却能力的核细胞的沸腾。对于厚度为30mm以上的中厚板的冷却，这种方法达到了非常高的冷却速度，相当于冷却速度的理论极限。

这种冷却方式比传统的加速冷却方式快2-5倍。此外，超在线加速冷却处理后，中厚板表面温度分布非常均匀。

超加速冷却设备投产后的5年间，处理了300多万吨中厚板。2003年5月，JFE钢铁公司西日本制钢所中厚板厂2号超加速冷却设备投产，3号设备于2004年7月投产。到目前为止，JFE钢铁公司的三个中板厂都配备了加速冷却设备。“跳”

迄今为止，调质钢板的热处理都是由独立于轧机的热处理设备离线进行的。为了提高这种离线热处理的效率，JFE钢铁公司在西日本制钢所福山工厂安装并投产了所谓的HOP热处理工艺设备。

JFE钢铁公司此前开发了2m宽粗轧钢坯的感应加热设备，并应用于热轧机精轧机前。然而，为了加热宽度高达4.52米的板材，必须开发大型新型感应加热设备。由几套新研制的高频电源组成的装置同步运行，该技术的应用是一个突破，在国际上首次实现了中厚板的感应加热。

新开发的HOP是一种感应加热方式，利用电磁线圈产生的感应电流通过板材产生的热量对其进行加热。从加热效率和设备简化的角度来看，可以使用螺线管线圈。虽然热量是在板内部产生的，但是可以通过控制输入功率来严格控制产生的热量。感应加热产生的热量转化为热通量，相当于燃气加热时的热通量值105-107W/m2，该值比燃气加热约高100倍，因此可以实现大能量密度的加热。

HOP设备紧接在热矫直机之后，这种布置可以通过有效利用超在线加速冷却后的中厚板的显热来提高加热效率。因此，HOP被设计为一种综合加热工艺设备，它的传感器安装在更靠近热矫直机的位置。

啤酒花加工设备有以下两个特点:

(1)对于轧制，建立同步在线热处理轧制-加速冷却-热处理的完整在线流程，可以实现规模化生产，满足极短的交货期。

(2)新型中厚板的显微组织是可控的。HOP和超级在线加速冷却装置的结合使得自由控制相变和碳和氮的沉淀成为可能。

三。多功能中板“Easyfab”

特别是在造船、建筑和造桥领域，中厚板被切割成各种形状和尺寸后用作组装件。然而，最近对其方便性的要求更加严格。为此，JFE钢铁公司生产了一种具有良好切削性能的可交易中厚板。利用超在线加速冷却的控制冷却特性，“Easyfab”板材成为不变形、不剪切、组装效率高、加工性能好、疲劳寿命长的材料。

1.超在线加速冷却工艺设备控制残余应力技术

一般来说，板材中的残余应力主要是由轧制结束时的温度分布差异引起的。当具有一定温度分布的板材冷却到室温时，由于位置不同，会产生不均匀的冷缩。这种不均匀的冷收缩会产生残余应力。采用传统的加速冷却技术时，冷却停止后立即产生的温差很大，造成了很大的应力差，无论是板内还是板间。因此，剪切过程中也存在变形偏差。当采用冷却均匀性好的加速冷却技术，即超在线加速冷却技术时，冷却停止后板材的温度分布会立即均匀，使TMCP板的残余应力降低到与普通轧制板(无水冷却)相同的水平。

2.新功能超低残余应力钢板冷矫直机的开发。

通常，在所谓的矫直过程中，使用冷矫直机(C/L)来校正中厚板的平直度。通过使用C/L函数给板材全宽度一个均匀的大应变，使用超在线加速冷却的均匀冷却，可以生产出残余应力极低的板材。随着C/L处弯曲应变的增加，矫直后的残余应力减小。此外，与传统加速冷却板相比，C/L前残余应力更低的超在线加速冷却板可以通过进行更小的C/L弯曲应变来获得超低残余应力区。2003年6月5438日至10月，JFE钢铁公司在西日本制钢所的中厚板厂增加了C/L的新功能，目的是扩大矫直能力，生产超低残余应力的中厚板。

(1)使用液压动态控制进行垂直弯曲补偿；

(2)使用楔形控制来补偿水平弯曲。

C/L增加的新功能使中厚板宽度产生大而均匀的弯曲应变成为可能。对于宽厚板的矫直，即建立了均匀大压下量矫直技术。

如上所述，通过使用具有均匀冷却能力的超级在线加速冷却技术，并采用具有新功能的非常有效的C/L，可以生产残余应力极低的中厚板。