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吉帕级超高强钢高氢快冷及水淬工艺关键技术的开发与应用

2022-05-26 10:09:15

来源:河北省金属学会

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项目简介:

近年来,随着环境问题日益加剧,吉帕级超高强钢(抗拉强度≥1000MPa)作为满足汽车轻量化需求的代表产品,市场需求量快速提升。吉帕级超高强钢主要采用连续退火机组生产,机组需要具备较强冷却能力。在诸多冷却方式中,高氢喷气冷却和水淬冷却相结合,具有成本低、冷却能力强、产品质量稳定等诸多优势,但必须攻克以下世界性难题:(1)合金成本限制下高氢快冷只能生产1000MPa以下级别超高强钢,水淬工艺只能生产1000MPa以上级别超高强钢,两种工艺切换需三天时间,导致生产组织难度增加;(2)带钢在连退机组水淬段时间<1秒,板形质量极难控制;(3)连退炉中极易形成炉辊Fe、Mn结瘤,导致钢板亮点缺陷;(4)超高强钢碳当量高且自身强度大,连退生产中的焊接质量极难控制。


技术创新:

2015年11月,河钢邯钢从西马克引进了国内首条大规模集成水淬生产线,在没有任何成功经验可借鉴的情况下,组织实施了“吉帕级超高强钢高氢快冷及水淬工艺关键技术的开发与应用”项目,力求攻克吉帕级超高强钢生产技术难题。项目核心技术及创新包括以下几个方面。

1、开发了基于水淬+高氢快冷双工艺路线的超高强钢柔性化生产技术。

通过研发高氢快冷柔性化生产技术、水淬柔性化生产技术、高氢快冷冷却速率提升技术、高氢快冷段大张力跑偏控制技术等,实现了1000-1300MPa超高强钢的双工艺路线(水淬/气冷)稳定生产,提升了生产组织灵活性。

2、开发了消除连续退火炉水淬工艺缺陷的专有技术及装置。

探明了1500MPa级水淬高强钢水淬段板形恶化机理,通过将带钢入水温度控制在偏奥氏体区、缩短带钢水淬段停留时间、研发消除水淬缺陷装置等措施,显著提升水淬后带钢板形质量。

3、开发了抑制、消除连续退火炉炉辊结瘤技术。

通过控制炉内露点-40℃以下,抑制氧与铁反应产生的铁结瘤;同时建立炉辊扭矩在线跟踪系统,将所有炉辊保持在±0.8m/min, 避免炉辊因为速度偏差大造成铁粉堆积引起结瘤。

4、开发了超高强钢焊接质量控制技术。

以钢种的碳当量为依据,通过调整搭接量、补偿量、焊接速度等7个主要参数,得到焊接参数万能公式,实现高强钢焊接一次通过率100%。


成果应用:

该项目实现了双相钢、低合金高强钢(900MPa级)、复相钢、TRIP钢、Q&P钢、马氏体钢等六大系列34个牌号的超高强汽车板开发,年产超高强钢7万吨,产品广泛应用于长城、吉利、比亚迪、东风等汽车主机厂及佛吉亚、凌云等高端汽车零部件企业,配套奔驰、宝马、奥迪等合资主机厂,其中MS1500打破国外垄断,在国内率先通过神龙汽车认证。项目获得授权发明专利4件,实用新型专利6件,整体技术达到国际先进水平。该项目的实施,使邯钢吉帕级超高强钢实现了从无到有、从有到精的飞跃,在推动河北省钢铁企业供给侧结构性改革的历史进程中具有良好的带头和示范作用,为我国汽车工业轻量化的持续快速发展做出了重要贡献。