在熱軋不銹鋼(gang)管領域，離線熱處理工藝在線化、充分發揮在線控制冷卻工藝的組織調控作用，早已得到業界的廣泛認可。國內外很多企業從自身產線特點及需求出發，在定減徑設備出口設置了為數很少的簡易冷卻噴水環，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，協同創新，開展熱軋無縫鋼管在線控制冷卻技術工業化應用的科研攻關。2014年，依托寶鋼股份煙臺魯寶PQF460熱軋無縫鋼管生產線，開發出在線控制冷卻中試裝置，并基于萬噸級工業性中試試驗，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一期科研項目；2017年繼續開展實施了寶鋼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。
基(ji)于在(zai)線控(kong)制(zhi)(zhi)冷卻(que)工藝(yi)(yi)實(shi)現對無(wu)(wu)縫(feng)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)熱(re)軋成(cheng)型后冷卻(que)路(lu)徑(jing)的(de)控(kong)制(zhi)(zhi)，進而通(tong)過相(xiang)(xiang)變行(xing)為調(diao)控(kong)改變組(zu)織(zhi)構成(cheng)及(ji)亞結構特(te)征。從本(ben)質(zhi)上來說，在(zai)線控(kong)制(zhi)(zhi)冷卻(que)是通(tong)過對鋼(gang)(gang)中相(xiang)(xiang)及(ji)其形態(tai)、尺(chi)度的(de)控(kong)制(zhi)(zhi)，以達(da)到細晶強(qiang)化(hua)(hua)(hua)、析出(chu)強(qiang)化(hua)(hua)(hua)、位(wei)錯強(qiang)化(hua)(hua)(hua)、相(xiang)(xiang)變強(qiang)化(hua)(hua)(hua)等強(qiang)化(hua)(hua)(hua)機(ji)制(zhi)(zhi)效果，提(ti)高(gao)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)的(de)綜合力學性(xing)能(neng)。基(ji)于控(kong)制(zhi)(zhi)冷卻(que)靈(ling)活的(de)工藝(yi)(yi)路(lu)徑(jing)控(kong)制(zhi)(zhi)，針對鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)“成(cheng)分高(gao)＋無(wu)(wu)控(kong)軋”特(te)點，開(kai)(kai)發(fa)出(chu)了適于熱(re)軋無(wu)(wu)縫(feng)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)的(de)TMCP-F／B／M工藝(yi)(yi)技術，通(tong)過快速冷卻(que)實(shi)現對鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)軋后相(xiang)(xiang)變組(zu)織(zhi)的(de)調(diao)控(kong)，見（圖6-65），充分發(fa)揮(hui)“水是最(zui)廉價(jia)的(de)合金(jin)元素”的(de)理(li)念，突破(po)目前熱(re)軋無(wu)(wu)縫(feng)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)產品(pin)工藝(yi)(yi)開(kai)(kai)發(fa)局限，挖掘鋼(gang)(gang)鐵(tie)材料潛(qian)能(neng)，為開(kai)(kai)發(fa)低成(cheng)本(ben)、高(gao)性(xing)能(neng)、高(gao)附加(jia)值管(guan)(guan)材產品(pin)提(ti)供工藝(yi)(yi)平(ping)臺。同時，還(huan)可針對熱(re)軋無(wu)(wu)縫(feng)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)品(pin)種及(ji)規(gui)格(ge)多樣化(hua)(hua)(hua)特(te)點，開(kai)(kai)發(fa)出(chu)適于不同工藝(yi)(yi)的(de)高(gao)強(qiang)度均勻化(hua)(hua)(hua)控(kong)制(zhi)(zhi)冷卻(que)策略。
1. 熱軋無縫鋼管TMCP-F工藝
針對(dui)鐵素體(ti)(ti)-珠光體(ti)(ti)型無縫(feng)鋼管(guan)，利(li)用TMCP-F工藝，即控(kong)制(zhi)(zhi)冷卻終止(zhi)溫(wen)度(du)在(zai)(zai)鐵素體(ti)(ti)相(xiang)變區，進而獲得細化(hua)的鐵素體(ti)(ti)、珠光體(ti)(ti)組(zu)織，實現熱軋顯(xian)微組(zu)織的在(zai)(zai)線調控(kong)，改善組(zu)織結構，大幅提(ti)升(sheng)其(qi)軋態(tai)性能(neng)。典型控(kong)制(zhi)(zhi)冷卻溫(wen)度(du)曲線如圖6-66所示。
2. 熱軋無縫鋼(gang)管TMCP-B工藝
將控制冷卻終冷溫度(du)(du)降(jiang)至貝氏體轉變溫度(du)(du)區間，即(ji)TMCP-B工藝(yi)路徑，可以獲得貝氏體組織(zhi)類型的高(gao)強度(du)(du)無縫鋼(gang)管。將貝氏體引入熱軋無縫鋼(gang)管組織(zhi)調控中，充分發揮相變強化作用，可實現以較(jiao)低合金成分生產高(gao)鋼(gang)級產品，或一(yi)鋼(gang)多級的減量化工藝(yi)。
3. 熱(re)軋無(wu)縫鋼(gang)管TMCP-M工(gong)藝
將終冷溫度(du)降(jiang)至馬氏體(ti)相變區間的(de)(de)TMCP-M工(gong)藝(yi)，即控制(zhi)冷卻(que)的(de)(de)極限冷卻(que)直接淬(cui)火(huo)（DQ）工(gong)藝(yi)。直接淬(cui)火(huo)后的(de)(de)管形如圖6-67所示(shi)。直接淬(cui)火(huo)后配以(yi)適當(dang)的(de)(de)回火(huo)熱處理(li)即DQ-T，可(ke)以(yi)代替離線調(diao)質熱處理(li)，省卻(que)再加熱淬(cui)火(huo)過(guo)程，不(bu)僅(jin)提高了(le)生(sheng)產效率(lv)，還顯著降(jiang)低(di)了(le)能(neng)耗，同時還可(ke)提高材料的(de)(de)強韌性能(neng)，為更高強度(du)級別熱軋(ya)無縫鋼管的(de)(de)生(sheng)產提供了(le)工(gong)藝(yi)手段。
熱軋(ya)不銹鋼(gang)(gang)管(guan)控(kong)制冷(leng)(leng)卻(que)工(gong)藝技(ji)術(shu)(shu)自投入(ru)使用(yong)以來，顯(xian)示(shi)出良(liang)好(hao)的(de)(de)應(ying)用(yong)效果(guo)，冷(leng)(leng)卻(que)后溫度控(kong)制精(jing)度高，冷(leng)(leng)卻(que)均勻，冷(leng)(leng)卻(que)后鋼(gang)(gang)管(guan)管(guan)形良(liang)好(hao)；產(chan)(chan)(chan)(chan)品性(xing)(xing)能(neng)提升明(ming)顯(xian)，有效解(jie)決了中厚規格(ge)結構管(guan)軋(ya)態性(xing)(xing)能(neng)較(jiao)低，需要(yao)依賴離(li)線(xian)(xian)熱處(chu)理的(de)(de)問(wen)題(ti)，實(shi)(shi)現(xian)了工(gong)藝減量(liang)化(hua)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)；利用(yong)直(zhi)接(jie)淬火功能(neng)實(shi)(shi)現(xian)了相關產(chan)(chan)(chan)(chan)品的(de)(de)在線(xian)(xian)組織調控(kong)及直(zhi)接(jie)淬火，顯(xian)著縮短工(gong)藝流程。該(gai)技(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)研發(fa)成(cheng)(cheng)功，已成(cheng)(cheng)為(wei)無縫鋼(gang)(gang)管(guan)產(chan)(chan)(chan)(chan)品在線(xian)(xian)組織性(xing)(xing)能(neng)調控(kong)的(de)(de)平臺性(xing)(xing)技(ji)術(shu)(shu)手段(duan)，為(wei)成(cheng)(cheng)分節(jie)約型、工(gong)藝減量(liang)化(hua)的(de)(de)熱軋(ya)無縫鋼(gang)(gang)管(guan)，以及更高品質要(yao)求的(de)(de)不銹鋼(gang)(gang)管(guan)產(chan)(chan)(chan)(chan)品，在組織性(xing)(xing)能(neng)調控(kong)及高效生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)工(gong)藝的(de)(de)開發(fa)方面(mian)提供關鍵技(ji)術(shu)(shu)手段(duan)及生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)支(zhi)撐，對(dui)我國(guo)實(shi)(shi)現(xian)熱軋(ya)無縫鋼(gang)(gang)管(guan)短流程綠(lv)色化(hua)制造工(gong)藝具(ju)有重(zhong)要(yao)意義。該(gai)項(xiang)(xiang)技(ji)術(shu)(shu)填補(bu)了國(guo)際(ji)空(kong)白，也(ye)使得我國(guo)成(cheng)(cheng)為(wei)在熱軋(ya)無縫鋼(gang)(gang)管(guan)領域首個(ge)掌握該(gai)項(xiang)(xiang)技(ji)術(shu)(shu)并(bing)實(shi)(shi)現(xian)工(gong)業(ye)(ye)化(hua)應(ying)用(yong)的(de)(de)國(guo)家。2018年，該(gai)技(ji)術(shu)(shu)入(ru)圍世界鋼(gang)(gang)協第9屆“Steelie”年度創新獎。同時，該(gai)技(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)研發(fa)成(cheng)(cheng)功也(ye)被我國(guo)鋼(gang)(gang)鐵(tie)行業(ye)(ye)重(zhong)要(yao)知名(ming)媒體《世界金屬導(dao)報》評選為(wei)2018年世界鋼(gang)(gang)鐵(tie)工(gong)業(ye)(ye)十(shi)大技(ji)術(shu)(shu)要(yao)聞，并(bing)位列首位。
