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  一、研究的背景与问题

  为了促进制造业高端钢铁材料升级迭代，引领我国制造行业“高性能、新材料”技术领域的巨大改革和突破，实现国产化超高强度钢产品替代进口，打破欧洲垄断地位，2017年1月至2021年12月，河钢邯钢与东北大学、终端客户以产学研用合作的方式，开展“板带材多功能高精度热处理核心关键技术的创新及应用”项目的研究实施，从热处理产线“设备功能设计、安装制造、工艺开发、高端产品研发、市场evi技术服务”全流程升级，提升河钢邯钢未来发展的核心竞争力，助力国家“碳达峰，碳中和”的整体战略稳步推进，实现钢铁 制造行业绿色化可持续发展。

  二、解决问题的思路与技术方案

  三、主要创新性成果

  1、研发板带材冷却路径可控的控温淬火、约束淬火工艺，实现热处理可视化、交互性顺序及板区域位置坐标控制，温度精度±4.5℃，时间同步精度±0.01秒，达到国际同类设备领先水平。

  （1）自主开发设计新型淬火冷却喷嘴，实现淬火冷却水量高精度调节。开发设计3种新型喷嘴：具有多重阻尼和自水冷整体超宽狭缝i型喷嘴、整体倾斜高密i型喷嘴、多角度弧面高密ii型喷嘴，并对流量均匀性、瞬时/持续冷却能力、流量控制精度等方面开展优化设计。上下流量可单独精确调节，设备结构、控制系统、冷却精度上保证板带材长度、宽度、厚度方向的冷却均匀性。

  （2）钢板淬火冷却的加减速控制，提升钢板头部、尾部冷却均匀性。钢板以两倍的运行速度出炉，在头部通过辊式淬火机高压冷却区、到达低压冷却区入口时，钢板减速运行，直至低压冷却区的精调冷却区挡水辊道处。控制减速度使此时钢板达到运行速度，此后钢板微加速通过剩余辊式淬火机低压冷却区，直至完全驶出。控制钢板加减速，减小钢板淬火头尾冷却不均现象。

  （3）开发低内应力的液压环状约束淬火工艺。约束淬火作用是在快速冷却区，液压环状压辊、液压平压辊、普通平压辊以较大的辊压力作用于板带材上下表面，保证板带材均有良好淬火平直度的同时，促进板带材内应力释放得到低内应力产品，获得良好的折弯成型性能。

图 螺旋辊道组成及结构示意图

  （4）控温控速淬火工艺。加工制作专业车厢体，切割窄条后钢板平直度范围2~4mm/通长，经过14道次折弯成型折弯端部直线度＜2mm。

  （5）自主研发热处理线可视化和交互性顺序控制系统和方法 板带材运行轨迹显示方法和装置。重度冷却、中度冷却、轻度冷却之间的多功能、柔性化匹配及控温淬火；淬火加热温度精度±4.5℃，时间同步精度±0.01秒，达到同类设备国际领先水平。

  2、国际上首次实现“烧嘴明火 热风循环”强制对流循环混合回火加热技术，建成国内首套高精度热风循环式回火炉，在钢板上下表面形成对称的有序流场，强化传热效率、传热精度，实现大温度跨度回火热处理精度为±3℃，能耗排放降低15%，实现绿色生产、绿色制造。

  建成国内首套高精度热风循环式回火炉，热风强制对流循环混合加热，射流搅拌频率比使用烧嘴时高5倍以上，在钢板上下表面形成对称的有序流场，提高温度均匀性，从本质上解决局部火焰温度过高引起钢板温度不均现象发生，保证产品力学性能的均匀性，大温度跨度回火精度±3℃，能耗排放降低15%。

  变周期复合式脉冲燃烧控制模型，与前馈式pid策略结合，烧嘴内燃气在全负荷范围内燃烧充分。

  四、应用情况与效果

  1、“研发独创技术、掌握核心工艺、智造高端、国产化替代进口、打破欧洲垄断”特色产品开发。

  2、在全球率先攻克了1000~2000mpa超高强度高端马氏体耐磨钢产品复杂成型、高效焊接的卡脖子技术瓶颈

  研发的1100~2000mpa级别马氏体钢，具有良好的强韧匹配、优异的复杂成型性能，突破ssab、jfe等公司只提供90°冷弯极限，首次实现50mm大厚度、1500mpa高强度、nm500级别180°折弯成型，2000mpa超高强nm600级别90°折弯成型，是1100~2000mpa马氏体耐磨钢复杂加工成型的技术颠覆。

  焊接性能：成套适配出具有优异接头性能的焊接填充材料以及焊接工艺方法、窄软化区焊接技术、低内应力高效焊接低冷裂纹敏感性焊接技术，工程机械设备可实现大型、复杂、性能优异、美观、高效的焊接，焊接效率提高260%。

  3、工程机械、农业机械、煤矿机械行业材料升级迭代：1100~2000mpa吉帕级钢铁材料复杂成型：促进行业变革。

  信息来源：河钢集团邯钢公司

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