在熱軋不銹鋼管領域，離線熱處理工藝在線化、充分發(fā)揮在線控制冷卻工藝的組織調控作用，早已得到業(yè)界的廣泛認可。國內外很多企業(yè)從自身產線特點及需求出發(fā)，在定減徑設備出口設置了為數很少的簡易冷卻噴水環(huán)，以期在不影響鋼管直度的前提下盡量改善性能，但往往溫降能力很小，不能滿足組織調控的工藝要求；或者基于離線淬火設備思路，設置水冷系統，實現淬火，但不能實現在一定溫度點停止冷卻的控制冷卻要求，且受設備長度限制，往往只能實現短尺寸鋼管（單倍尺）的在線淬火。由于熱軋不銹鋼管環(huán)形特殊斷面條件下的高強度、高均勻性冷卻控制技術難題長期未得到有效突破，導致了既可在一定溫度點停止冷卻實現精準控溫，又可實現直接淬火的冷卻系統工業(yè)化裝備及工藝技術應用幾乎為空白。
東北大學科研團隊針對不銹鋼管環(huán)形斷面特點，深人開展冷卻機理機制研究，獲得了鋼管冷卻過程的高強度均勻化熱交換機制和控制方法。依托此項技術，團隊與寶鋼合作，協同創(chuàng)新，開展熱軋無縫鋼管在線控制冷卻技術工業(yè)化應用的科研攻關。2014年，依托寶鋼股份煙臺魯寶PQF460熱軋無縫鋼管生產線，開發(fā)出在線控制冷卻中試裝置，并基于萬噸級工業(yè)性中試試驗，開展了多輪技術攻關。在此基礎上，于2016年開展實施寶鋼魯寶PQF460無縫鋼管在線冷卻裝備及自動化控制系統開發(fā)一期科研項目；2017年繼續(xù)開展實施了寶鋼PQF460無縫鋼管在線冷卻裝備及自動化控制系統開發(fā)二期科研項目；2018年，兼具控制冷卻和直接淬火功能的我國首臺套熱軋不銹鋼管工業(yè)化在線控制冷卻系統在寶鋼全面建成投產（如圖6-64所示），實現國際首創(chuàng)。
基于在線控制冷卻工藝實現對無縫鋼管熱軋成型后冷卻路徑的控制，進而通過相變行為調控改變組織構成及亞結構特征。從本質上來說，在線控制冷卻是通過對鋼中相及其形態(tài)、尺度的控制，以達到細晶強化、析出強化、位錯強化、相變強化等強化機制效果，提高鋼管的綜合力學性能。基于控制冷卻靈活的工藝路徑控制，針對鋼管“成分高＋無控軋”特點，開發(fā)出了適于熱軋無縫鋼管的TMCP-F／B／M工藝技術，通過快速冷卻實現對鋼管軋后相變組織的調控，見（圖6-65），充分發(fā)揮“水是最廉價的合金元素”的理念，突破目前熱軋無縫鋼管產品工藝開發(fā)局限，挖掘鋼鐵材料潛能，為開發(fā)低成本、高性能、高附加值管材產品提供工藝平臺。同時，還可針對熱軋無縫鋼管品種及規(guī)格多樣化特點，開發(fā)出適于不同工藝的高強度均勻化控制冷卻策略。
1. 熱軋無縫鋼管TMCP-F工藝
針對鐵素體-珠光體型無縫鋼管，利用TMCP-F工藝，即控制冷卻終止溫度在鐵素體相變區(qū)，進而獲得細化的鐵素體、珠光體組織，實現熱軋顯微組織的在線調控，改善組織結構，大幅提升其軋態(tài)性能。典型控制冷卻溫度曲線如圖6-66所示。
2. 熱軋無縫鋼管TMCP-B工藝
將控制冷卻終冷溫度降至貝氏體轉變溫度區(qū)間，即TMCP-B工藝路徑，可以獲得貝氏體組織類型的高強度無縫鋼管。將貝氏體引入熱軋無縫鋼管組織調控中，充分發(fā)揮相變強化作用，可實現以較低合金成分生產高鋼級產品，或一鋼多級的減量化工藝。
3. 熱軋無縫鋼管TMCP-M工藝
將終冷溫度降至馬氏體相變區(qū)間的TMCP-M工藝，即控制冷卻的極限冷卻直接淬火（DQ）工藝。直接淬火后的管形如圖6-67所示。直接淬火后配以適當的回火熱處理即DQ-T，可以代替離線調質熱處理，省卻再加熱淬火過程，不僅提高了生產效率，還顯著降低了能耗，同時還可提高材料的強韌性能，為更高強度級別熱軋無縫鋼管的生產提供了工藝手段。
熱軋不銹鋼管控制冷卻工藝技術自投入使用以來，顯示出良好的應用效果，冷卻后溫度控制精度高，冷卻均勻，冷卻后鋼管管形良好；產品性能提升明顯，有效解決了中厚規(guī)格結構管軋態(tài)性能較低，需要依賴離線熱處理的問題，實現了工藝減量化生產；利用直接淬火功能實現了相關產品的在線組織調控及直接淬火，顯著縮短工藝流程。該技術的研發(fā)成功，已成為無縫鋼管產品在線組織性能調控的平臺性技術手段，為成分節(jié)約型、工藝減量化的熱軋無縫鋼管，以及更高品質要求的不銹鋼管產品，在組織性能調控及高效生產工藝的開發(fā)方面提供關鍵技術手段及生產支撐，對我國實現熱軋無縫鋼管短流程綠色化制造工藝具有重要意義。該項技術填補了國際空白，也使得我國成為在熱軋無縫鋼管領域首個掌握該項技術并實現工業(yè)化應用的國家。2018年，該技術入圍世界鋼協第9屆“Steelie”年度創(chuàng)新獎。同時，該技術的研發(fā)成功也被我國鋼鐵行業(yè)重要知名媒體《世界金屬導報》評選為2018年世界鋼鐵工業(yè)十大技術要聞，并位列首位。
