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(bu)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。
基于(yu)在線控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)卻(que)工(gong)藝(yi)實現對(dui)(dui)(dui)無(wu)(wu)(wu)縫(feng)(feng)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)熱軋成(cheng)型后(hou)冷(leng)卻(que)路(lu)徑的(de)(de)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)，進(jin)而通(tong)過(guo)相(xiang)變行為調控(kong)(kong)改變組(zu)織構成(cheng)及亞結構特征。從(cong)本(ben)質上來說，在線控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)卻(que)是(shi)通(tong)過(guo)對(dui)(dui)(dui)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中相(xiang)及其(qi)形態、尺度的(de)(de)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)，以(yi)達到(dao)細(xi)晶強(qiang)化(hua)(hua)、析(xi)出(chu)強(qiang)化(hua)(hua)、位錯(cuo)強(qiang)化(hua)(hua)、相(xiang)變強(qiang)化(hua)(hua)等強(qiang)化(hua)(hua)機制(zhi)(zhi)(zhi)效果，提高(gao)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)綜合力學性(xing)能(neng)(neng)。基于(yu)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)卻(que)靈活的(de)(de)工(gong)藝(yi)路(lu)徑控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)，針(zhen)對(dui)(dui)(dui)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)“成(cheng)分高(gao)＋無(wu)(wu)(wu)控(kong)(kong)軋”特點(dian)，開發(fa)(fa)出(chu)了適于(yu)熱軋無(wu)(wu)(wu)縫(feng)(feng)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)TMCP-F／B／M工(gong)藝(yi)技術，通(tong)過(guo)快速冷(leng)卻(que)實現對(dui)(dui)(dui)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)軋后(hou)相(xiang)變組(zu)織的(de)(de)調控(kong)(kong)，見（圖6-65），充分發(fa)(fa)揮“水是(shi)最廉價(jia)的(de)(de)合金(jin)元素(su)”的(de)(de)理念(nian)，突(tu)破目前熱軋無(wu)(wu)(wu)縫(feng)(feng)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)產(chan)品(pin)(pin)工(gong)藝(yi)開發(fa)(fa)局限(xian)，挖掘鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)鐵材料潛能(neng)(neng)，為開發(fa)(fa)低成(cheng)本(ben)、高(gao)性(xing)能(neng)(neng)、高(gao)附加值管(guan)(guan)材產(chan)品(pin)(pin)提供工(gong)藝(yi)平臺。同時，還可針(zhen)對(dui)(dui)(dui)熱軋無(wu)(wu)(wu)縫(feng)(feng)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)品(pin)(pin)種及規格多樣(yang)化(hua)(hua)特點(dian)，開發(fa)(fa)出(chu)適于(yu)不同工(gong)藝(yi)的(de)(de)高(gao)強(qiang)度均勻化(hua)(hua)控(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(dui)鐵素(su)體-珠(zhu)光體型無縫鋼(gang)管，利用(yong)TMCP-F工(gong)藝，即控制(zhi)冷卻終止溫(wen)度在鐵素(su)體相變區，進而獲得細化的鐵素(su)體、珠(zhu)光體組織，實現熱軋(ya)顯微組織的在線調(diao)控，改善組織結構，大幅提(ti)升其(qi)軋(ya)態性能。典型控制(zhi)冷卻溫(wen)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(wen)(wen)度(du)降至(zhi)貝(bei)氏體轉變溫(wen)(wen)度(du)區間，即TMCP-B工(gong)藝路徑，可(ke)以(yi)獲得貝(bei)氏體組織類型(xing)的高(gao)強度(du)無縫鋼(gang)管。將貝(bei)氏體引入(ru)熱軋無縫鋼(gang)管組織調控中，充分發揮(hui)相變強化作用，可(ke)實(shi)現(xian)以(yi)較(jiao)低合金成分生產高(gao)鋼(gang)級產品，或(huo)一鋼(gang)多(duo)級的減(jian)量化工(gong)藝。
3. 熱軋無(wu)縫鋼管TMCP-M工藝
將終(zhong)冷(leng)溫度降至馬氏體相變區(qu)間的(de)TMCP-M工(gong)(gong)藝，即控制冷(leng)卻(que)(que)的(de)極限(xian)冷(leng)卻(que)(que)直接(jie)淬火(huo)(huo)（DQ）工(gong)(gong)藝。直接(jie)淬火(huo)(huo)后的(de)管(guan)形(xing)如圖6-67所(suo)示。直接(jie)淬火(huo)(huo)后配以適當(dang)的(de)回火(huo)(huo)熱處理(li)即DQ-T，可(ke)以代替離線調質熱處理(li)，省卻(que)(que)再(zai)加(jia)熱淬火(huo)(huo)過程，不僅提(ti)高(gao)了(le)(le)(le)生(sheng)產(chan)效率，還(huan)(huan)顯著降低(di)了(le)(le)(le)能(neng)(neng)耗，同時還(huan)(huan)可(ke)提(ti)高(gao)材料的(de)強韌性能(neng)(neng)，為(wei)更高(gao)強度級別熱軋無縫鋼管(guan)的(de)生(sheng)產(chan)提(ti)供了(le)(le)(le)工(gong)(gong)藝手段。
熱軋(ya)(ya)不銹鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)控(kong)(kong)(kong)制冷(leng)(leng)卻(que)工(gong)(gong)藝(yi)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)自投入使(shi)用以來(lai)，顯示(shi)出良(liang)好的(de)(de)(de)應用效果，冷(leng)(leng)卻(que)后溫(wen)度(du)控(kong)(kong)(kong)制精度(du)高(gao)(gao)(gao)，冷(leng)(leng)卻(que)均勻，冷(leng)(leng)卻(que)后鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)形良(liang)好；產品(pin)(pin)性(xing)能(neng)(neng)提(ti)(ti)升明顯，有效解決了中厚規格(ge)結構管(guan)(guan)(guan)(guan)軋(ya)(ya)態性(xing)能(neng)(neng)較(jiao)低，需要(yao)(yao)依賴(lai)離(li)線熱處理的(de)(de)(de)問題，實現(xian)了工(gong)(gong)藝(yi)減量化(hua)生產；利用直接淬火功能(neng)(neng)實現(xian)了相關產品(pin)(pin)的(de)(de)(de)在(zai)線組織調控(kong)(kong)(kong)及直接淬火，顯著縮(suo)短工(gong)(gong)藝(yi)流程。該(gai)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)(de)研發成(cheng)功，已成(cheng)為(wei)無縫鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)產品(pin)(pin)在(zai)線組織性(xing)能(neng)(neng)調控(kong)(kong)(kong)的(de)(de)(de)平(ping)臺性(xing)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)手段(duan)，為(wei)成(cheng)分節約型、工(gong)(gong)藝(yi)減量化(hua)的(de)(de)(de)熱軋(ya)(ya)無縫鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)，以及更高(gao)(gao)(gao)品(pin)(pin)質要(yao)(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)不銹鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)產品(pin)(pin)，在(zai)組織性(xing)能(neng)(neng)調控(kong)(kong)(kong)及高(gao)(gao)(gao)效生產工(gong)(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)開發方面提(ti)(ti)供(gong)關鍵技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)手段(duan)及生產支撐，對我(wo)國實現(xian)熱軋(ya)(ya)無縫鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)短流程綠色化(hua)制造(zao)工(gong)(gong)藝(yi)具(ju)有重要(yao)(yao)意義(yi)。該(gai)項技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)填補了國際空白，也使(shi)得我(wo)國成(cheng)為(wei)在(zai)熱軋(ya)(ya)無縫鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)領域首(shou)個掌握該(gai)項技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)并(bing)實現(xian)工(gong)(gong)業化(hua)應用的(de)(de)(de)國家。2018年(nian)，該(gai)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)入圍世(shi)界(jie)鋼(gang)(gang)(gang)協第9屆“Steelie”年(nian)度(du)創新獎。同(tong)時(shi)，該(gai)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)(de)研發成(cheng)功也被我(wo)國鋼(gang)(gang)(gang)鐵行業重要(yao)(yao)知(zhi)名媒體《世(shi)界(jie)金屬導報》評選(xuan)為(wei)2018年(nian)世(shi)界(jie)鋼(gang)(gang)(gang)鐵工(gong)(gong)業十(shi)大技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)要(yao)(yao)聞，并(bing)位(wei)列(lie)首(shou)位(wei)。
