盡管最近幾年對中厚鋼板性能的要求不同在某種程度上主要取決于應(yīng)用領(lǐng)域的差異，但對性能的要求是越來越高。具體來說，性能要求涉及許多方面，它包括高強(qiáng)度、焊接性能的改進(jìn)等。
為了滿足這些要求，精確的材料設(shè)計(jì)技術(shù)和先進(jìn)的制造技術(shù)是問題的實(shí)質(zhì)。
基于這種情況，日本JFE鋼鐵公司開始開發(fā)采用水淬火的熱機(jī)械控制工藝(TMCP)，作為高強(qiáng)度、高韌性，具有優(yōu)良焊接性能鋼板生產(chǎn)技術(shù)的核心技術(shù)。下面簡單介紹由JFE鋼鐵公司開發(fā)和應(yīng)用的中厚板制造技術(shù)，包括超級(jí)-OLAC技術(shù)，一種新的中厚板加速冷卻技術(shù)以及HOP技術(shù)(熱處理在線工藝)，一種加速冷卻后的在線熱處理工藝。同時(shí)，下面還介紹Easyfab鋼板制造技術(shù)，即通過應(yīng)用具有新功能的冷矯直機(jī)將中厚板中殘余應(yīng)力降至零。
一、新加速冷卻技術(shù)——“超級(jí)-OLAC”技術(shù)的開發(fā)
與控制軋制技術(shù)一起，加速冷卻技術(shù)是TMCP工藝的核心技術(shù)。JFE鋼鐵公司是世界上首家開發(fā)并成功在中厚板生產(chǎn)中應(yīng)用在線加速冷卻技術(shù)的鋼鐵企業(yè)。
在上世紀(jì)90年代初，采用加速冷卻技術(shù)制造的TMCP鋼實(shí)現(xiàn)了提高鋼板強(qiáng)度、改進(jìn)焊接性能的目的，從而有助于焊接結(jié)構(gòu)建筑用鋼使用的合理化和提高建筑的安全性，并開始用于造船業(yè)。然而，最近幾年對鋼板質(zhì)量的要求日趨嚴(yán)格，如減少強(qiáng)度下降等。為了滿足新的要求，基于一個(gè)全新的概念，JFE鋼鐵公司進(jìn)行了大量研究以獲得解決與傳統(tǒng)冷卻技術(shù)問題相關(guān)的方案，并開發(fā)出新一代加速冷卻工藝，稱之為超級(jí)-OLAC工藝，并應(yīng)用于JFE鋼鐵公司西日本鋼廠。
當(dāng)中厚板進(jìn)行水淬火時(shí)出現(xiàn)的熱傳遞和沸騰現(xiàn)象可以大致分為兩種方式，即核胞沸騰和薄膜沸騰。在前一種沸騰中，冷卻水直接與鋼接觸，熱量通過產(chǎn)生的泡傳遞。相比之下，后一種沸騰中在鋼與冷卻水間形成一個(gè)蒸汽薄膜，熱量是通過蒸汽薄膜傳遞。核胞沸騰的冷卻能力比薄膜沸騰更高。在中厚板冷卻開始時(shí)，中厚板表面溫度較高，薄膜沸騰起主導(dǎo)作用。然而，隨著中厚板表面溫度的下降，蒸汽薄膜變得不穩(wěn)定，冷卻水開始局部上直接與中厚板接觸，沸騰逐漸轉(zhuǎn)向核胞沸騰。此外，在瞬時(shí)沸騰狀態(tài)下，當(dāng)薄膜沸騰和核胞沸騰共存時(shí)，隨著冷卻的繼續(xù)，冷卻能力提高。采用傳統(tǒng)冷卻方法，如噴淋冷卻和層流冷卻時(shí)，如果冷卻水流量提高以強(qiáng)化冷卻，冷卻迅速地轉(zhuǎn)換成瞬時(shí)沸騰，是核胞沸騰和薄膜沸騰的混合。因此，冷卻變得不穩(wěn)定，隨著冷卻進(jìn)程的持續(xù)，溫度偏差提高，造成中厚板質(zhì)量不穩(wěn)定。
為解決這一問題，JFE鋼鐵公司研究了冷卻方法以避免出現(xiàn)瞬時(shí)沸騰現(xiàn)象和在開始冷卻時(shí)在中厚板整個(gè)表面同時(shí)出現(xiàn)核胞沸騰?；趯χ泻癜迳蟼?cè)冷卻的研究，采取了噴嘴盡可能靠近中厚板，使冷卻水朝一個(gè)方向流動(dòng)的方法，即在中厚板移動(dòng)的方向，而中厚板下側(cè)的冷卻是利用密集排列在水槽中的噴嘴進(jìn)行噴淋冷卻，即帶走水流冷卻中厚板。這種冷卻方法實(shí)現(xiàn)了在中厚板上下兩側(cè)具有高冷卻能力的核胞沸騰。對于中厚板厚度在30mm或以上的冷卻，這一方法實(shí)現(xiàn)了非常高的冷卻速率，相當(dāng)于冷卻速率的理論極限。
這種冷卻方法比傳統(tǒng)加速冷卻方法快2-5倍。此外，在經(jīng)過超級(jí)—在線加速冷卻處理后，中厚板表面溫度分布非常均勻。
在超級(jí)-加速冷卻設(shè)備投產(chǎn)后的5年，累計(jì)處理了超過300萬噸的中厚板。2003年5月，2號(hào)超級(jí)-加速冷卻設(shè)備在JFE鋼鐵公司西日本鋼廠的中厚板廠投產(chǎn)，其后3號(hào)設(shè)備于2004年7月在JFE鋼鐵公司東日本鋼廠的中厚板廠投產(chǎn)。至此，JFE鋼鐵公司所有3家中厚板廠均配有加速冷卻設(shè)備。
為了滿足這些要求，精確的材料設(shè)計(jì)技術(shù)和先進(jìn)的制造技術(shù)是問題的實(shí)質(zhì)。
基于這種情況，日本JFE鋼鐵公司開始開發(fā)采用水淬火的熱機(jī)械控制工藝(TMCP)，作為高強(qiáng)度、高韌性，具有優(yōu)良焊接性能鋼板生產(chǎn)技術(shù)的核心技術(shù)。下面簡單介紹由JFE鋼鐵公司開發(fā)和應(yīng)用的中厚板制造技術(shù)，包括超級(jí)-OLAC技術(shù)，一種新的中厚板加速冷卻技術(shù)以及HOP技術(shù)(熱處理在線工藝)，一種加速冷卻后的在線熱處理工藝。同時(shí)，下面還介紹Easyfab鋼板制造技術(shù)，即通過應(yīng)用具有新功能的冷矯直機(jī)將中厚板中殘余應(yīng)力降至零。
一、新加速冷卻技術(shù)——“超級(jí)-OLAC”技術(shù)的開發(fā)
與控制軋制技術(shù)一起，加速冷卻技術(shù)是TMCP工藝的核心技術(shù)。JFE鋼鐵公司是世界上首家開發(fā)并成功在中厚板生產(chǎn)中應(yīng)用在線加速冷卻技術(shù)的鋼鐵企業(yè)。
在上世紀(jì)90年代初，采用加速冷卻技術(shù)制造的TMCP鋼實(shí)現(xiàn)了提高鋼板強(qiáng)度、改進(jìn)焊接性能的目的，從而有助于焊接結(jié)構(gòu)建筑用鋼使用的合理化和提高建筑的安全性，并開始用于造船業(yè)。然而，最近幾年對鋼板質(zhì)量的要求日趨嚴(yán)格，如減少強(qiáng)度下降等。為了滿足新的要求，基于一個(gè)全新的概念，JFE鋼鐵公司進(jìn)行了大量研究以獲得解決與傳統(tǒng)冷卻技術(shù)問題相關(guān)的方案，并開發(fā)出新一代加速冷卻工藝，稱之為超級(jí)-OLAC工藝，并應(yīng)用于JFE鋼鐵公司西日本鋼廠。
當(dāng)中厚板進(jìn)行水淬火時(shí)出現(xiàn)的熱傳遞和沸騰現(xiàn)象可以大致分為兩種方式，即核胞沸騰和薄膜沸騰。在前一種沸騰中，冷卻水直接與鋼接觸，熱量通過產(chǎn)生的泡傳遞。相比之下，后一種沸騰中在鋼與冷卻水間形成一個(gè)蒸汽薄膜，熱量是通過蒸汽薄膜傳遞。核胞沸騰的冷卻能力比薄膜沸騰更高。在中厚板冷卻開始時(shí)，中厚板表面溫度較高，薄膜沸騰起主導(dǎo)作用。然而，隨著中厚板表面溫度的下降，蒸汽薄膜變得不穩(wěn)定，冷卻水開始局部上直接與中厚板接觸，沸騰逐漸轉(zhuǎn)向核胞沸騰。此外，在瞬時(shí)沸騰狀態(tài)下，當(dāng)薄膜沸騰和核胞沸騰共存時(shí)，隨著冷卻的繼續(xù)，冷卻能力提高。采用傳統(tǒng)冷卻方法，如噴淋冷卻和層流冷卻時(shí)，如果冷卻水流量提高以強(qiáng)化冷卻，冷卻迅速地轉(zhuǎn)換成瞬時(shí)沸騰，是核胞沸騰和薄膜沸騰的混合。因此，冷卻變得不穩(wěn)定，隨著冷卻進(jìn)程的持續(xù)，溫度偏差提高，造成中厚板質(zhì)量不穩(wěn)定。
為解決這一問題，JFE鋼鐵公司研究了冷卻方法以避免出現(xiàn)瞬時(shí)沸騰現(xiàn)象和在開始冷卻時(shí)在中厚板整個(gè)表面同時(shí)出現(xiàn)核胞沸騰?；趯χ泻癜迳蟼?cè)冷卻的研究，采取了噴嘴盡可能靠近中厚板，使冷卻水朝一個(gè)方向流動(dòng)的方法，即在中厚板移動(dòng)的方向，而中厚板下側(cè)的冷卻是利用密集排列在水槽中的噴嘴進(jìn)行噴淋冷卻，即帶走水流冷卻中厚板。這種冷卻方法實(shí)現(xiàn)了在中厚板上下兩側(cè)具有高冷卻能力的核胞沸騰。對于中厚板厚度在30mm或以上的冷卻，這一方法實(shí)現(xiàn)了非常高的冷卻速率，相當(dāng)于冷卻速率的理論極限。
這種冷卻方法比傳統(tǒng)加速冷卻方法快2-5倍。此外，在經(jīng)過超級(jí)—在線加速冷卻處理后，中厚板表面溫度分布非常均勻。
在超級(jí)-加速冷卻設(shè)備投產(chǎn)后的5年，累計(jì)處理了超過300萬噸的中厚板。2003年5月，2號(hào)超級(jí)-加速冷卻設(shè)備在JFE鋼鐵公司西日本鋼廠的中厚板廠投產(chǎn)，其后3號(hào)設(shè)備于2004年7月在JFE鋼鐵公司東日本鋼廠的中厚板廠投產(chǎn)。至此，JFE鋼鐵公司所有3家中厚板廠均配有加速冷卻設(shè)備。