在熱軋不銹鋼管領域，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(bu)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)于在線(xian)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)卻(que)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)實(shi)(shi)現對無縫(feng)鋼(gang)(gang)管(guan)熱軋(ya)成(cheng)型后冷(leng)卻(que)路(lu)徑的(de)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)，進而通(tong)過相(xiang)變(bian)行為(wei)(wei)調(diao)(diao)控(kong)(kong)(kong)改變(bian)組織構(gou)(gou)成(cheng)及(ji)亞結構(gou)(gou)特(te)征(zheng)。從(cong)本質上(shang)來說，在線(xian)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)卻(que)是(shi)(shi)通(tong)過對鋼(gang)(gang)中相(xiang)及(ji)其形(xing)態、尺度的(de)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)，以達(da)到細晶(jing)強化(hua)、析出(chu)強化(hua)、位(wei)錯強化(hua)、相(xiang)變(bian)強化(hua)等強化(hua)機制(zhi)(zhi)(zhi)效(xiao)果，提(ti)高鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)綜合(he)力(li)學(xue)性能(neng)。基(ji)于控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)卻(que)靈活的(de)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)路(lu)徑控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)，針(zhen)對鋼(gang)(gang)管(guan)“成(cheng)分高＋無控(kong)(kong)(kong)軋(ya)”特(te)點(dian)，開(kai)(kai)發出(chu)了適(shi)于熱軋(ya)無縫(feng)鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)TMCP-F／B／M工(gong)藝(yi)(yi)(yi)技術，通(tong)過快速冷(leng)卻(que)實(shi)(shi)現對鋼(gang)(gang)管(guan)軋(ya)后相(xiang)變(bian)組織的(de)調(diao)(diao)控(kong)(kong)(kong)，見(jian)（圖6-65），充分發揮“水是(shi)(shi)最廉價的(de)合(he)金元素”的(de)理念，突(tu)破目(mu)前熱軋(ya)無縫(feng)鋼(gang)(gang)管(guan)產品(pin)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)開(kai)(kai)發局限，挖掘(jue)鋼(gang)(gang)鐵材(cai)料潛能(neng)，為(wei)(wei)開(kai)(kai)發低成(cheng)本、高性能(neng)、高附加值管(guan)材(cai)產品(pin)提(ti)供工(gong)藝(yi)(yi)(yi)平(ping)臺(tai)。同時(shi)，還(huan)可針(zhen)對熱軋(ya)無縫(feng)鋼(gang)(gang)管(guan)品(pin)種及(ji)規格多樣化(hua)特(te)點(dian)，開(kai)(kai)發出(chu)適(shi)于不同工(gong)藝(yi)(yi)(yi)的(de)高強度均勻化(hua)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)卻(que)策略。
1. 熱軋無(wu)縫鋼管(guan)TMCP-F工藝
針對鐵素(su)體(ti)-珠(zhu)光體(ti)型無縫鋼管(guan)，利用(yong)TMCP-F工藝，即控(kong)制冷(leng)卻終止溫度在鐵素(su)體(ti)相變區，進(jin)而獲得細(xi)化的(de)鐵素(su)體(ti)、珠(zhu)光體(ti)組織(zhi)(zhi)，實現熱軋(ya)顯微組織(zhi)(zhi)的(de)在線(xian)調控(kong)，改善組織(zhi)(zhi)結構，大幅提升其軋(ya)態性(xing)能。典型控(kong)制冷(leng)卻溫度曲(qu)線(xian)如圖6-66所示。
2. 熱軋(ya)無縫鋼管TMCP-B工藝
將(jiang)控制(zhi)冷(leng)卻終冷(leng)溫(wen)度降(jiang)至(zhi)貝氏體轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度區間(jian)，即TMCP-B工(gong)藝(yi)路徑(jing)，可(ke)以獲得貝氏體組織類型(xing)的高強(qiang)度無縫鋼(gang)(gang)管。將(jiang)貝氏體引(yin)入(ru)熱(re)軋無縫鋼(gang)(gang)管組織調控中，充分發揮相變(bian)強(qiang)化作用(yong)，可(ke)實現(xian)以較低合(he)金成分生產高鋼(gang)(gang)級產品，或一(yi)鋼(gang)(gang)多級的減量化工(gong)藝(yi)。
3. 熱軋無縫鋼(gang)管TMCP-M工(gong)藝
將終(zhong)冷(leng)溫度降至馬氏(shi)體相變區間的TMCP-M工(gong)藝，即控制冷(leng)卻的極限冷(leng)卻直(zhi)接(jie)(jie)淬火(huo)(huo)（DQ）工(gong)藝。直(zhi)接(jie)(jie)淬火(huo)(huo)后(hou)的管(guan)形(xing)如圖6-67所示(shi)。直(zhi)接(jie)(jie)淬火(huo)(huo)后(hou)配(pei)以(yi)適當(dang)的回火(huo)(huo)熱處理即DQ-T，可(ke)以(yi)代替(ti)離線(xian)調質熱處理，省卻再加熱淬火(huo)(huo)過(guo)程，不僅(jin)提高(gao)(gao)了(le)生(sheng)(sheng)產效率，還(huan)顯著降低(di)了(le)能耗(hao)，同時還(huan)可(ke)提高(gao)(gao)材料的強(qiang)韌性能，為更高(gao)(gao)強(qiang)度級別熱軋無縫鋼管(guan)的生(sheng)(sheng)產提供了(le)工(gong)藝手(shou)段。
熱(re)軋(ya)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)控(kong)(kong)制冷卻(que)工(gong)藝(yi)技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)自投入使用(yong)(yong)以來，顯(xian)示(shi)出良(liang)好(hao)的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)效果，冷卻(que)后溫度控(kong)(kong)制精度高，冷卻(que)均勻(yun)，冷卻(que)后鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)形(xing)良(liang)好(hao)；產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)性(xing)(xing)能(neng)(neng)提升明顯(xian)，有效解決了(le)中(zhong)厚規(gui)格結構管(guan)(guan)軋(ya)態性(xing)(xing)能(neng)(neng)較低，需要依賴(lai)離線熱(re)處理的(de)(de)問題，實(shi)現了(le)工(gong)藝(yi)減(jian)量化(hua)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)；利用(yong)(yong)直接淬(cui)火功(gong)能(neng)(neng)實(shi)現了(le)相(xiang)關(guan)產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)的(de)(de)在線組(zu)織調控(kong)(kong)及直接淬(cui)火，顯(xian)著縮短(duan)工(gong)藝(yi)流(liu)程。該(gai)技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)研(yan)發(fa)成功(gong)，已成為(wei)無縫鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)在線組(zu)織性(xing)(xing)能(neng)(neng)調控(kong)(kong)的(de)(de)平臺性(xing)(xing)技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)手(shou)段，為(wei)成分節約型、工(gong)藝(yi)減(jian)量化(hua)的(de)(de)熱(re)軋(ya)無縫鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)，以及更(geng)高品(pin)(pin)質要求的(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)，在組(zu)織性(xing)(xing)能(neng)(neng)調控(kong)(kong)及高效生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)工(gong)藝(yi)的(de)(de)開發(fa)方面提供關(guan)鍵技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)手(shou)段及生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)支(zhi)撐，對我國(guo)實(shi)現熱(re)軋(ya)無縫鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)短(duan)流(liu)程綠色化(hua)制造工(gong)藝(yi)具有重要意義。該(gai)項(xiang)技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)填補(bu)了(le)國(guo)際(ji)空白，也使得我國(guo)成為(wei)在熱(re)軋(ya)無縫鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)領域首(shou)個掌握該(gai)項(xiang)技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)并實(shi)現工(gong)業化(hua)應(ying)用(yong)(yong)的(de)(de)國(guo)家。2018年，該(gai)技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)入圍世(shi)界鋼(gang)(gang)協第(di)9屆“Steelie”年度創新獎。同時，該(gai)技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)研(yan)發(fa)成功(gong)也被我國(guo)鋼(gang)(gang)鐵行業重要知名(ming)媒(mei)體《世(shi)界金屬導報》評選(xuan)為(wei)2018年世(shi)界鋼(gang)(gang)鐵工(gong)業十(shi)大技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)要聞，并位(wei)列(lie)首(shou)位(wei)。
