第41卷2016年
第1期1
月
Vol. 41No. 1
HEAT TＲEATMENTOF METALS
January 2016
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檴檴檴檴殜综述
摘要：从钢铁材料的离线热处理、钢铁材料的在线热处理、有色金属的离线热处理几个方面介绍东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室（ＲAL）所完成的金属材料先进热处理装备、工艺和产品研发方面的创新性工作。旨在实现钢铁及有色金属热处理的绿色制造，提高国产化装备技术水平，促进中国新型工业化进程。关键词：钢铁及有色金属材料；热处理；装备技术研发；产品开发中图分类号：TG14
文献标志码：A
文章编号：0254-6051（2016）01-0001-07
Ｒesearchand development of advanced heat treatment equipment ，
technology and product for metal materials
Wang Guodong
（The State Key Laboratory of Ｒollingand Automation ，Northeastern University ，Shenyang Liaoning 110819，China ）
Abstract ：Several innovative work with metallic materials advanced heat treatment equipment ，technology and product of the State Key Laboratory of Ｒollingand Automation （ＲAL），Northeastern University was introduced ，such as steel off-line heat treatment ，steel on-line heat treatment and non-ferrous off-line heat treatment．These work will be good to realize heat treatment green manufacturing ，improve domestic equipment technique level ，and promote China's new type industrialization process．
Key words ：metallic and non-ferrous material ；heat treatment ；equipment and technology development ；product development
1中厚钢板先进热处理装备、工艺和产品研发
1．1
研究背景
我国中厚板年产量已达7000余万吨，产能过剩和同质化竞争问题严重。然而，部分高端高附加值中厚板产品仍依赖进口，其中绝大多数是热处理产品。热轧钢材热处理按工艺分在线和离线两种，尽管控轧控冷（TMCP ）、即时温控等在线热处理技术已得到普遍应用，但对于性能均匀性和强度等级要求较高的低温压力容器钢板、桥梁钢板、工程机械用钢板、耐磨钢板、高层建筑钢板等仍需通过正火、调质等手段来改善组织分布，利用强韧化机制提高整体力学性能和加工性
［1-2］。能，实现成分减量化高端中厚板热处理生产始终围绕加热、冷却两个核
心工艺展开。加热方面，热处理炉炉温控制精度直接影响钢板板形及性能均匀性，一般要求偏差小于±5℃，而对于某些高端产品，如超高强工程机械用钢、低合金耐磨钢等，一般要求回火炉温在300℃以下，且要
收稿日期：2015-10-11
作者简介：王国栋（1942—），主要从事钢铁材料轧男，中国工程院院士，
E-mail ：wanggd 制的理论、工艺、自动化方面的研究，发表论文300余篇，@mail．neu．edu．cn
doi ：10．13251/j．issn．0254-6051．2016．01．001
檴檴殜
金属材料先进热处理装备、工艺和产品研发
王国栋
（东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，辽宁沈阳110819）
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求热处理炉低温控温精度更高。目前国内钢铁企业热处理加热方面在控温精度方面仍无法满足高品质
钢材生产需要，研制与开发新型高精度热处理炉对稳定生产高品质特殊钢、升级热处理装备技术水平意义重大。
辊式淬火机是板带材热处理线的核心工艺装备，常规的辊式淬火机（淬火厚度范围为10～120mm ）及其核心淬火工艺技术被德国LOI 公司、美国DＲEVEＲ公司、日本IHI 公司等少数国外公司长期垄断。进口设备采用垄断捆绑供货，价格高昂，供货周期长，已成为我国钢铁企业实现产品结构调整的巨大障碍。此外，进口设备不具备高品质薄规格板材的生产能力，目前此类热处理产品仅由瑞典等国外一两家企业批量供货，价格昂贵，生产技术完全保密，阻碍了其使用性能的发挥，限制了我国高端装备制造等领域的发展。
目前，厚度大于120mm 的特厚钢板主要采用传统淬火池（槽）等设备生产，通过搅拌池内冷却水加速钢板表面换热效率。由于对流换热过程受淬火装置容积限制，冷却强度偏低，钢板板面各处冷却强度分布不均。随着淬火装备技术的发展，连续辊式淬火方式在中厚规格钢板（钢板厚度小于120mm ，大于4mm ）淬火生产过程中应用普遍，将其引入到特厚钢板淬火生产中，结合特厚钢板淬火生产工艺特点，实现按工艺路
2
径淬火和厚向均匀冷却将是一条可行之路。然而，目前在特厚钢板淬火领域，专用连续辊式冷却系统的应用尚属空白。
针对上述问题，东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室（ＲAL）面向国家重大需求，开展高端中厚钢板先进热处理装备、工艺技术和产品的研发，取得了一系列的成果，满足了国家石油化工、工程机械、水电核电、国防军工等领域建设的急需。1．2中厚钢板先进热处理装备研制1．2．1
特厚钢板辊式淬火装备
为实现120～250mm 厚钢板高强度均匀化淬火，
品质、高效率、低能耗、低成本生产的需要。1．3高等级中厚钢板热处理工艺技术开发1．3．1
第41卷
极薄钢板（4～10mm ）高平直度淬火技术极薄、超宽高强钢板典型规格为4～10mm 厚、最
宽5m 、最长18m ，这类钢板宽厚比大，淬火难点主要体现：①淬火敏感性高；②组织性能一致性要求高；③易产生冷加工变形回弹，较大淬火变形很难通过常规矫正手段矫平。ＲAL开发出钢板流量分区控制技术、冷速高精度调控技术、对称冷却技术、残余应力控制技术、全流域残水控制技术等核心技术，在国内首次实现4～10mm 极限薄规格钢板连续稳定生产（如图1所示），解决了传统薄钢板淬火后产生的叩头叩尾、4mm 钢板淬火横/纵向瓢曲、中浪、边浪等板形问题，
，“力学性能、后不平度小于6mm /m加工性能及板形。均优于进口钢板实物水平”
1．3．2特厚钢板（100～250mm ）高均匀性淬火技术
宽厚钢板（厚度≥100mm 、宽度≥3500mm ）宽向、厚向高均匀性淬火是行业公认的技术难题。东北大学在国家和企业项目的资助下，产学研结合，开发出冷却强度大、持续冷却能力强、淬火均匀的宽厚钢板辊式淬火装备及工艺技术，实现了如下技术创新：1）建立多维、多变量、多场耦合条件下温度场、组织应力场计算模型，构建了宽厚钢板快速冷却理论基础。
2）建立了旨在提高钢板心部冷速和厚向冷却均匀性的工艺规程，制定出间歇冷却、往复冷却等淬火策略，奠定了宽厚规格钢板高平直度、高均匀性淬火（NAC ）的工艺基础。
3）系统开发出高压高强度快冷技术、冷速大范围调节技术、冷却路径控制技术等淬火技术，大幅提升心部冷速和厚向冷却均匀性。
4）基于研发的宽厚板辊式淬火装备技术，开发出系列宽厚规格钢板热处理工艺及产品，主要力学性能、焊接性能等性能指标均达到企业标准和客户需求，如图2所示。
1．3．3高等级中厚钢板热处理产品研发
高强度结构用钢Q1300和耐磨钢NM600代表了目前调质钢板的最高水平，不但要求具有极高的强度，而且要求具有良好的韧塑性、焊接成型性和板形平直度，生产难度大。该两种钢板主要应用于超大型工程机械、矿山机械及水泥化工等装备的制造，如大型起重机、盾构机及水泥球磨机等，目前世界上仅有SSAB 独家可以生产。
ＲAL基于理论研究及工业化测试，结合国内钢铁
开发出特厚钢板专用连续辊式淬火机。该淬火机由喷
水系统、供水系统、输送辊道系统、框架提升系统、电控系统和工艺模型等几部分组成，最大的特点是同时加强了瞬时冷却能力和持续冷却能力。装备技术特色体现在：①基于有限元模拟和测试分析，开发出高压喷嘴采用整体超宽狭缝式喷嘴（简称狭缝喷嘴），中压喷嘴采用多排整体倾斜式高密喷嘴（简称高密I 型喷嘴）和多角度倾斜射流喷嘴（简称高密II 型喷嘴）。狭缝喷嘴瞬时冷却能力强，形成较大的厚向温度梯度，便于心部热量向表面传递；中压喷嘴持续冷却能力强，能够保持较大的钢板厚向温度梯度，持续较快速降低钢板
［3］
心部温度。②柔性化配置高压淬火区内射流喷嘴排布，开发间歇冷却策略提高钢板表面过冷度，进而提高了换热效率。③开发流量分区、水凸度控制、残水控制等工艺技术，实现钢板表面均匀化高强冷却、快速出炉、快速排水、框架间过渡等功能。④高压淬火区和中压淬火区框架提升单独设计，实现各淬火区辊缝单独可调，便于依据生产方式灵活选择冷却区的使用。1．2．2
高精度低温回火炉
极薄高强钢板强度和硬度高、板形要求高，我国依
SSAB 等公司进口。为获得较高强度，赖JFE 、此类钢板需进行回火处理。但国内辊底式低温回火炉控温精
度仅为±15℃，无法满足高强薄板±5℃以内的温度均匀性要求。高速热风循环加热方式是有效的解决途径。回火炉采用强制对流加热技术，加热过程中高速的炉气直接冲击金属进行加热，辅以特殊的炉型结构将与钢板热交换过的炉气回收加热，形成炉内气流的高速循环。其主要技术特点为：高速热风强制对流加热，低温时换热效率高，加热均匀；加热温度范围100～600℃，100～300℃加热均匀性好，升温速度快；炉温控制精度±2℃之内，炉温均匀性±3℃之内；加热器可采用燃气烧嘴或电加热器，加热后钢板表面质量好；需配备一定数量的高温循环风机；满足高性能钢材高
Fig．1
图1极薄钢板淬火后板形
Ultra-thin plate flatness after quenching
QT ；（e ）5mm NM400；（f ）4mm 304L ；（a ）quenching moment （淬火瞬间）；（b ）4mm 316L ；（c ）8mm 9Ni ；（d ）4mm LG700-（g ）6mm Q960；（h ）5mm Q1100；（i ）5mm NM450
企业，开展了以下研究：①超高强度结构用钢Q1300
和耐磨钢NM600的成分设计，以及热轧-冷却-热处理一体化组织性能控制技术研究；②工业生产过程中铸坯的低/无缺陷控制技术，包括铸坯的低夹杂物控制技术、防开裂控制技术、防氧化控制技术等；③大宽幅高内应力薄规格钢板（4～10mm ）轧制、热处理过程中的板形控制技术研究；④超高强度结构用钢Q1300和耐磨钢NM600的焊接技术研究、抗延迟断裂性能研究、切削加工技术研究。
基于上述研究成果，成功开发出上述产品，并实现批量化生产，形成一整套热轧-冷却-热处理一体化组织性能控制技术，为我国装备制造业的大型化、轻量化和高效化做出贡献。
H 型钢、料（含热带、中厚板、棒线材、钢管等）产品强
度指标提高100～200MPa 以上，或节省钢材主要合金元素用量节省30%以上，实现钢铁材料性能的全面提升，大幅度提高冲击韧性，节约钢材使用量5%～10%；提高生产效率35%以上；节能贡献率10%～15%
［4］
左右。2．2
新一代TMCP 核心装备技术
新一代TMCP 工艺的依托的装备条件是轧后超快
速冷却系统，如图3所示。超快速冷却技术的核心机理在于通过有效打破钢板与冷却水之间的汽膜，实现高效射流冲击换热和核态沸腾换热，从而实现对热轧钢材实现高强度均匀化冷却。如对3～4mm 厚的板带材冷却速度可达300～400℃，对20mm 左右的中厚钢板冷速可达50℃/s的，为控制钢材轧后的组织和性能提供强有力的手段。
2．3新一代TMCP 强化机制及组织调控方法钢铁材料在冷却过程中会发生复杂的相变。如果依据钢铁材料相变过程的特点，与其连续冷却相变曲线对应，实行冷却路径控制，则可以控制冷却后的相变组织，从而得到需要的材料性能。超快速冷却装置能够提供从空冷到超快速冷却的不同的冷却速率。通常超快速冷却可以提供3种抑制功能。其一，在奥氏体区采用超快速冷却，可以抑制变
TMCP ）2热轧钢材新一代控轧控冷（NG-在线热处理工艺技术
2．1
新一代TMCP 在线热处理技术目标
新一代TMCP 技术目标是通过研究热轧钢铁材料
超快速冷却条件下的材料强化机制、工艺技术以及产品全生命周期评价技术，采用以超快冷为核心的可控无级调节钢材冷却技术，综合利用固溶、细晶、析出、相变等钢铁材料综合强化手段，实现在保持或提高材料80%以上的热轧钢铁材塑韧性和使用性能的前提下，
图2开发的系列厚规格钢板辊式淬火工艺及产品
LTV ；（e ）130mm SA738GrB ；（a ）140mm NM450，淬火瞬间；（b ）120mm N610CF ；（c ）146mm 12CrMoVＲ；（d ）180mm SA542MGrDCL3-（f ）180mm 14Cr1MoＲ；（g ）180mm 12Cr2Mo1Ｒ，超声波探伤；（h ）90mm 9Ni ，防水打包
Fig．2Series of thick steel plate rolling quenching technology and products
LTV ；（e ）130mm SA738GrB ；（a ）140mm NM450，quenching moment ；（b ）120mm N610CF ；（c ）146mm 12CrMoVＲ；（d ）180mm SA542MGrDCL3-（f ）180mm 14Cr1MoＲ；（g ）180mm 12Cr2Mo1Ｒ，ultrasonic inspection ；（h ）90mm 9Ni ，waterproof packaging
形奥氏体的再结晶，防止奥氏体发生软化及晶粒粗化，
从而在后续的相变过程中细化铁素体晶粒，低成本地实现材料的细晶强化。其二，如果在奥氏体中可能发
N 化物析出，生C 、利用超快冷可以抑制这种奥氏体中的析出，使析出在较低温度下在铁素体相变中或铁素体区发生，从而细化析出粒子，增加析出粒子数量，在同样的合金含量下，低成本地提高析出强化效果。其三，通过超快速冷却，可以抑制较高温度下发生的相变，促进较低温度下发生的中温或低温相变，低成本地
［5］
实现材料的相变强化。
基于上述强化机制，结合热轧钢铁材料新一代TMCP 技术开发与应用，提出了晶粒细化控制技术、相间析出与铁素体晶内析出控制技术、贝氏体相变控制技术等系列钢铁材料基于新一代TMCP 的组织调控方法。
2．4
新一代TMCP 技术的推广
新一代TMCP 技术作为我国钢铁工业轧制技术领
域的原始性技术创新，自2007年系统提出以来，通过工艺理论创新带动装备创新（涉及材料、机械、液压、实现了我国热轧钢自动化、计算机等多个学科专业），
铁材料的产品工艺技术创新。针对不同的钢材种类，已开发出与之相适应的技术成熟的以超快速冷却为核心特征的新型控制冷却系统，并将其归为一个家族，统称之为ADCOS （Advanced Cooling System ）系统。该技术被相继推广应用至首钢、鞍钢等我国大中型钢铁企业30余条产线。
东北大学及超快冷推广单位还承担和组织实施了
“钢铁、国家发改委有色、石化行业低碳技术创新及产、“鞍山钢铁公司新一代TMCP 技术创”业化示范工程
、新及产业化示范工程”科技支国家科技部“十二五”
的光鲜性，要做到这些相互矛盾的性能合理匹配，其
［6］
生产工艺难度非常之高。其中，气垫式热处理装备和工艺技术、无铬化学转化表面处理装备和工艺技术暂由国外垄断。航空航天厚板具有较高的温度敏感性，常规热处理炉很难保证其高精度、高均匀处
［7］
理的工艺要求。中国的航天航空厚板轧制能力强，装机水平也是世界领先，但是专用的高精度、高均匀性辊底式热处理炉、三级时效炉的装备和工艺技术尚由国外垄断。
ＲAL在高均匀热风循环控制、近些年，均匀化加热和均匀化冷却技术、铝合金汽车板表面处理方面
开展了深入研究，开发了均匀化气流循环装置、强对流气垫射流装置以及系列以水、空气为介质的射流喷嘴装置、酸碱洗钝化装置。研制出了具有我国自主知识产权的大型气垫炉中试装备；同时对气垫炉配套连续处理线控制技术进行研究，开发了大型汽车板气垫式连续处理线控制系统，实现了工业化应用。此外，在中厚板热处理及表面处理技术装备方面ＲAL也进行了深入的探索，形成了具有自主知识产权的专有技术。
图3
ＲAL开发的先进轧后快速冷却系统
3．13．1．1
汽车板、航空板气垫式连续热处理技术气垫炉装备技术研发
（a ）首钢京唐2250热连轧超快冷系统；（b ）南钢4700中厚板轧后超快冷系统
Fig．3Advanced rapid cooling system after rolling developed by ＲAL
（a ）ultra-fast cooling system of Shougang Jingtang 2250hot continue rolling line ；
（b ）ultra-fast cooling system of Nangang after NISCO 4700medium plate rolling
气垫炉是目前同时满足ABS 板表面质量及热处理工艺要求的唯一热处理装备，也是生产高性能航空、航天覆盖件的必备装备，具有如下优点：①表面质量好。它采用漂浮式加热、冷却。②性能均一性高、性能稳定性高。它温度控制精准、温度均匀性好。③生产效率高。它加热速度快、处理时间短、采用自动连续生产方式
。
ＲAL以研发的均匀化气流循环装置和强对流气垫射流装置为核心，研制出大型气垫式连续热处理中试装置（如图4所示）和中试试验线。研发的气垫炉
“钢铁行业绿色制造关键技术集成应用示撑计划项目，“热轧板带钢新一代TMCP 装备及工艺技术范”项目H 型钢、开发与应用”项目，覆盖中厚板、热轧带钢、棒
线材钢等领域，相关科研成果技术应用在行业内引起强烈反响，被列入国家三部委七项产业政策指南文件，被评为2011年世界钢铁工业十大技术要闻。通过新一代TMCP 工艺、装备及产品工艺创新，将有助于实现
“资源节约型、我国热轧钢铁材料的节能减排型”等绿色制造工艺过程，从而推动我国钢铁行业轧制工艺的全面技术进步。
3高端铝合金热处理技术与装备研究
随着有色金属工业的发展和有色金属应用技术
的进步，铝合金板带材以其独特和优越的性能，在航
空航天、汽车等行业获得了广泛的应用。汽车、航空覆盖件用铝合金材料是铝合金板带中顶级产品，这类产品应具有高的表面质量、良好的抗时效稳定性，良好的成形性、高的烘烤硬化性、良好的翻边延性、高的抗凹形、良好的油漆工艺的兼容性和油漆表面
图4ＲAL研发的大型气垫炉中试设备
Fig．4Large scale air cushion furnace pilot test
equipment developed by ＲAL
6
由加热炉和淬火装置组成。加热炉区由气流循环系统、气垫射流系统、燃烧系统、排烟系统、炉体等组成，其核心装备是热风循环系统和气垫射流系统。过研究带材漂浮高度、喷嘴气垫压力、喷嘴出口风速、气体温度、带材张力等参数对带材漂浮特性和换热过程的影响，优化装置结构参数，开发出动态稳定漂浮技术和层级串联逆向淬火技术。相关研究成果为国产化气垫式连续热处理装备的开发及在线应用创造条件。
3．1．2
第41卷
气垫式连续处理线控制技术开发为能实现连续生产，气垫炉装备必须与连续处理
线配套。处理线运行稳定性和控制精度对气垫炉至关重要，直接关系到铝带热处理表面质量和各工艺设备ＲAL针对气垫炉连续处理线控制的正常运行。为此，技术进行了深入研究，开发了高精度气垫式连续处理线自动化控制系统，并成功应用于广西南南铝2800mm 汽车板气垫式连续热处理线，如图5所示
。
Fig．5
图5铝合金汽车板气垫式连续热处理线工艺布置
Processing set-up of air cushion type continue heat treatment line for aluminum alloy auto sheet
一键式操作生全线可实现高精度连续稳定运行、
产、工序自动切换和工艺参数自动控制，减少了人工操作的错误率，降低了能源和人力消耗。开发的自动化系统切实提高了生产的自动控制水平和控制精度，较好地满足了现场的实际需要，为铝合金汽车板产品生产提供了坚实的基础。3．2
汽车板先进无铬表面处理技术
汽车用铝合金板带的表面处理是铝合金汽车板生产的关键核心工艺技术之一。表面处理在提高铝板耐蚀性、粘结性的同时，增加对涂层的附着力，降低表面电阻，利于下游焊接组装，是汽车用铝板带生产不可或缺的关键工序。目前汽车铝板表面处理核心工艺和关键技术均由国外发达国家垄断。
2014年，ＲAL凭借先进、完善的技术方案，击败国内外知名公司，成功中标广西南南铝加工有限公司“铝合金汽车板酸碱洗钝化表面处理项目”项目。目前该项目已经完成详细设计，图6为设备的总装图。3．3
铝合金中厚板辊底式高速热风循环热处理技术
铝合金中厚板的淬火最初是通过盐浴炉来进行，这
图6ＲAL研发的汽车铝板表面处理系统
Fig．6Surface treatment system for auto aluminum
sheet developed by ＲAL
板材在炉内保温一段时间后，立即以设定速度进入淬火段。淬火段各喷嘴按设定水量、水比、辊速等参数冷却铝板。板材降到工艺温度后进入干燥区，之后移送到出料辊道上。
ＲAL针对铝合金中厚板高速、高精度加热过程，开发出系列核心技术：
1）炉内高温空气循环控制：研究开发了炉膛内流量场分布与压力场分布一致、流量场分布与温度场分布一致的控制技术，为辊底炉高温空气循环系统的设计提供技术支撑。
2）高温空气喷射加热技术：通过大型数值模拟仿真平台，系统研究了喷孔尺寸、阵列布局、喷射角度等
种传统的淬火方式存在诸多不足：①转移时间长，严重
影响产品的耐腐蚀性能；②板材在后续加工中变形大，性能不稳定；③盐浴炉内的盐浴剂是强氧化剂，易造成环境污染。20世纪70年代末，国外开发了专用于航空用铝合金厚板的热风循环辊底式固溶热处理技术。辊底式淬火炉的典型工艺流程为通过循环风机将高温气流从炉顶及炉底喷射到铝板上，实现快速加热
。
第1期王国栋：金属材料先进热处理装备、工艺和产品研发
7
关键参数对均匀高效传热的影响机制，开发了适用于
辊底炉的垂直射流热空气喷嘴。
3）高精度全自动化控制技术：开发出新型复合式脉冲燃烧控制和前馈式温度控制方法以保证炉温控制精度和均匀性，建立了模糊PID 流量闭环控制和供水前馈自动控制以保证淬火过程水量的精确喷射和流动。同时为实现全自动生产、提高工艺控制精度，设计了二级控制平台，开发系列品种的淬火工艺控制模型。3．4
先进铝合金热处理及表面处理中试线开发
为了进行高端高精铝合金热处理、表面处理装
4结束语
1）ＲAL基于理论研究及工业化实践，研发出辊式
淬火机、高精度低温回火炉等先进中厚钢板离线热处
理装备，及极限规格钢板热处理工艺技术，开发出系列高品质热处理产品，显著提升了国产化装备技术水平，为我国装备制造业的大型化、轻量化和高效化做出了贡献。
2）综合利用固溶、细晶、析出、相变等强化机制，结合研制的热轧钢材新一代控轧控冷技术及装备，实“资源节约型、现我国热轧钢铁材料的节能减排型”等绿色制造工艺过程，推动了我国钢铁行业轧制工艺的全面技术进步。
3）ＲAL开发的气垫式连续热处理装备技术、无铬表面处理装备技术、辊底式高速热风循环热处理装备技术实现了高品质铝合金汽车板、航空板国产化生产，形成了系列自主知识产权，为我国汽车轻量化和大飞机国产化进程做出了重要贡献。
参考文献：
［1］樊东黎．热处理技术进展［J ］．金属热处理，2007，32（4）：1-14．
Fan Dongli．
Progress of heat treatment technologies ［J ］．
Heat
Treatment of Metals ，2007，32（4）：1-14．［2］潘健生，顾剑锋，王
．金属婧．我国热处理发展战略的探讨［J ］
2013，38（1）：4-14．热处理，
Pan Jiansheng ，Gu Jianfeng ，Wang Jing．Discussion of heat treatment development strategy in China ［J ］．Heat Treatment of Metals ，2013，38（1）：4-14．
［3］极限规格热轧板带钢产品热处理工艺与装备［N ］．世界金属导报，
2015-03-31（B04-B05）．
Heat treatment process and equipment of extreme hot-rolled steel products ［N ］．World Metals ，2015-03-31（B04-B05）．
［4］王国栋．新一代TMCP 技术的发展［J ］．轧钢，2012，29（1）：1-7．
Wang Guodong．Development of new generation TMCP technology ［J ］．Steel Ｒolling，2012，29（1）：1-7．
［5］热轧-冷却-热处理一体化组织性能控制技术［N ］．世界金属导报，
2015-03-17（B04-B05）．
Hot rolled-cooling-heat treatment integration microstructure control technology ［N ］．World Metals ，2015-03-17（B04-B05）．
［6］邵光杰，张恒华，许珞萍．汽车用铝合金材料及热处理进展［J ］．
2004，29（1）：29-32．金属热处理，
Shao Guangjie ，Zhang Henghua ，Xu Luoping．Process on aluminum and their heat treatment for automobile materials ［J ］．Heat Treatment of Metals ，2004，29（1）：29-32．［7］孙
．金枫，王广生，佟小军．航空工业中热处理现状和发展［J ］2014，39（1）：58-65．属热处理，
ＲAL研制了铝合金先进热处备技术及工艺的研究，
理和表面处理中试试验线，其主要功能如下：①模拟
——气垫炉、高档铝合金热处理关键装备—辊底炉、三级时效炉、淬火机工艺及结构；②对铝合金汽车板、航空板、舰艇板、高铁列车等用高档铝合金板带进行
类似实际生产线的工艺开发、工艺优化研究；③可进T4、T4P 、T6、T61、T7、T8、T8X 、ＲＲA、OＲＲ、行O 、
FTMT 、双重淬火、单级、双级、三级时效处理等热处理工艺试验；④利用表面处理试验装备，开发铝合金表面化学转化和涂层工艺。中试试验线设备如图7所示
。
图7铝合金热处理（a ）及表面处理（b ）中试线Fig．7Pilot test line of aluminum alloy heat treatment （a ）
and surface treatment （b ）
Sun Feng ，Wang Guangsheng ，Tong Xiaojun．Development and current status for aviation industry heat treatment ［J ］．Heat Treatment of Metals ，2014，39（1）：58-65．
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Vol. 41No. 1
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檴檴檴檴殜综述
摘要：从钢铁材料的离线热处理、钢铁材料的在线热处理、有色金属的离线热处理几个方面介绍东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室（ＲAL）所完成的金属材料先进热处理装备、工艺和产品研发方面的创新性工作。旨在实现钢铁及有色金属热处理的绿色制造，提高国产化装备技术水平，促进中国新型工业化进程。关键词：钢铁及有色金属材料；热处理；装备技术研发；产品开发中图分类号：TG14
文献标志码：A
文章编号：0254-6051（2016）01-0001-07
Ｒesearchand development of advanced heat treatment equipment ，
technology and product for metal materials
Wang Guodong
（The State Key Laboratory of Ｒollingand Automation ，Northeastern University ，Shenyang Liaoning 110819，China ）
Abstract ：Several innovative work with metallic materials advanced heat treatment equipment ，technology and product of the State Key Laboratory of Ｒollingand Automation （ＲAL），Northeastern University was introduced ，such as steel off-line heat treatment ，steel on-line heat treatment and non-ferrous off-line heat treatment．These work will be good to realize heat treatment green manufacturing ，improve domestic equipment technique level ，and promote China's new type industrialization process．
Key words ：metallic and non-ferrous material ；heat treatment ；equipment and technology development ；product development
1中厚钢板先进热处理装备、工艺和产品研发
1．1
研究背景
我国中厚板年产量已达7000余万吨，产能过剩和同质化竞争问题严重。然而，部分高端高附加值中厚板产品仍依赖进口，其中绝大多数是热处理产品。热轧钢材热处理按工艺分在线和离线两种，尽管控轧控冷（TMCP ）、即时温控等在线热处理技术已得到普遍应用，但对于性能均匀性和强度等级要求较高的低温压力容器钢板、桥梁钢板、工程机械用钢板、耐磨钢板、高层建筑钢板等仍需通过正火、调质等手段来改善组织分布，利用强韧化机制提高整体力学性能和加工性
［1-2］。能，实现成分减量化高端中厚板热处理生产始终围绕加热、冷却两个核
心工艺展开。加热方面，热处理炉炉温控制精度直接影响钢板板形及性能均匀性，一般要求偏差小于±5℃，而对于某些高端产品，如超高强工程机械用钢、低合金耐磨钢等，一般要求回火炉温在300℃以下，且要
收稿日期：2015-10-11
作者简介：王国栋（1942—），主要从事钢铁材料轧男，中国工程院院士，
E-mail ：wanggd 制的理论、工艺、自动化方面的研究，发表论文300余篇，@mail．neu．edu．cn
doi ：10．13251/j．issn．0254-6051．2016．01．001
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金属材料先进热处理装备、工艺和产品研发
王国栋
（东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，辽宁沈阳110819）
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求热处理炉低温控温精度更高。目前国内钢铁企业热处理加热方面在控温精度方面仍无法满足高品质
钢材生产需要，研制与开发新型高精度热处理炉对稳定生产高品质特殊钢、升级热处理装备技术水平意义重大。
辊式淬火机是板带材热处理线的核心工艺装备，常规的辊式淬火机（淬火厚度范围为10～120mm ）及其核心淬火工艺技术被德国LOI 公司、美国DＲEVEＲ公司、日本IHI 公司等少数国外公司长期垄断。进口设备采用垄断捆绑供货，价格高昂，供货周期长，已成为我国钢铁企业实现产品结构调整的巨大障碍。此外，进口设备不具备高品质薄规格板材的生产能力，目前此类热处理产品仅由瑞典等国外一两家企业批量供货，价格昂贵，生产技术完全保密，阻碍了其使用性能的发挥，限制了我国高端装备制造等领域的发展。
目前，厚度大于120mm 的特厚钢板主要采用传统淬火池（槽）等设备生产，通过搅拌池内冷却水加速钢板表面换热效率。由于对流换热过程受淬火装置容积限制，冷却强度偏低，钢板板面各处冷却强度分布不均。随着淬火装备技术的发展，连续辊式淬火方式在中厚规格钢板（钢板厚度小于120mm ，大于4mm ）淬火生产过程中应用普遍，将其引入到特厚钢板淬火生产中，结合特厚钢板淬火生产工艺特点，实现按工艺路
2
径淬火和厚向均匀冷却将是一条可行之路。然而，目前在特厚钢板淬火领域，专用连续辊式冷却系统的应用尚属空白。
针对上述问题，东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室（ＲAL）面向国家重大需求，开展高端中厚钢板先进热处理装备、工艺技术和产品的研发，取得了一系列的成果，满足了国家石油化工、工程机械、水电核电、国防军工等领域建设的急需。1．2中厚钢板先进热处理装备研制1．2．1
特厚钢板辊式淬火装备
为实现120～250mm 厚钢板高强度均匀化淬火，
品质、高效率、低能耗、低成本生产的需要。1．3高等级中厚钢板热处理工艺技术开发1．3．1
第41卷
极薄钢板（4～10mm ）高平直度淬火技术极薄、超宽高强钢板典型规格为4～10mm 厚、最
宽5m 、最长18m ，这类钢板宽厚比大，淬火难点主要体现：①淬火敏感性高；②组织性能一致性要求高；③易产生冷加工变形回弹，较大淬火变形很难通过常规矫正手段矫平。ＲAL开发出钢板流量分区控制技术、冷速高精度调控技术、对称冷却技术、残余应力控制技术、全流域残水控制技术等核心技术，在国内首次实现4～10mm 极限薄规格钢板连续稳定生产（如图1所示），解决了传统薄钢板淬火后产生的叩头叩尾、4mm 钢板淬火横/纵向瓢曲、中浪、边浪等板形问题，
，“力学性能、后不平度小于6mm /m加工性能及板形。均优于进口钢板实物水平”
1．3．2特厚钢板（100～250mm ）高均匀性淬火技术
宽厚钢板（厚度≥100mm 、宽度≥3500mm ）宽向、厚向高均匀性淬火是行业公认的技术难题。东北大学在国家和企业项目的资助下，产学研结合，开发出冷却强度大、持续冷却能力强、淬火均匀的宽厚钢板辊式淬火装备及工艺技术，实现了如下技术创新：1）建立多维、多变量、多场耦合条件下温度场、组织应力场计算模型，构建了宽厚钢板快速冷却理论基础。
2）建立了旨在提高钢板心部冷速和厚向冷却均匀性的工艺规程，制定出间歇冷却、往复冷却等淬火策略，奠定了宽厚规格钢板高平直度、高均匀性淬火（NAC ）的工艺基础。
3）系统开发出高压高强度快冷技术、冷速大范围调节技术、冷却路径控制技术等淬火技术，大幅提升心部冷速和厚向冷却均匀性。
4）基于研发的宽厚板辊式淬火装备技术，开发出系列宽厚规格钢板热处理工艺及产品，主要力学性能、焊接性能等性能指标均达到企业标准和客户需求，如图2所示。
1．3．3高等级中厚钢板热处理产品研发
高强度结构用钢Q1300和耐磨钢NM600代表了目前调质钢板的最高水平，不但要求具有极高的强度，而且要求具有良好的韧塑性、焊接成型性和板形平直度，生产难度大。该两种钢板主要应用于超大型工程机械、矿山机械及水泥化工等装备的制造，如大型起重机、盾构机及水泥球磨机等，目前世界上仅有SSAB 独家可以生产。
ＲAL基于理论研究及工业化测试，结合国内钢铁
开发出特厚钢板专用连续辊式淬火机。该淬火机由喷
水系统、供水系统、输送辊道系统、框架提升系统、电控系统和工艺模型等几部分组成，最大的特点是同时加强了瞬时冷却能力和持续冷却能力。装备技术特色体现在：①基于有限元模拟和测试分析，开发出高压喷嘴采用整体超宽狭缝式喷嘴（简称狭缝喷嘴），中压喷嘴采用多排整体倾斜式高密喷嘴（简称高密I 型喷嘴）和多角度倾斜射流喷嘴（简称高密II 型喷嘴）。狭缝喷嘴瞬时冷却能力强，形成较大的厚向温度梯度，便于心部热量向表面传递；中压喷嘴持续冷却能力强，能够保持较大的钢板厚向温度梯度，持续较快速降低钢板
［3］
心部温度。②柔性化配置高压淬火区内射流喷嘴排布，开发间歇冷却策略提高钢板表面过冷度，进而提高了换热效率。③开发流量分区、水凸度控制、残水控制等工艺技术，实现钢板表面均匀化高强冷却、快速出炉、快速排水、框架间过渡等功能。④高压淬火区和中压淬火区框架提升单独设计，实现各淬火区辊缝单独可调，便于依据生产方式灵活选择冷却区的使用。1．2．2
高精度低温回火炉
极薄高强钢板强度和硬度高、板形要求高，我国依
SSAB 等公司进口。为获得较高强度，赖JFE 、此类钢板需进行回火处理。但国内辊底式低温回火炉控温精
度仅为±15℃，无法满足高强薄板±5℃以内的温度均匀性要求。高速热风循环加热方式是有效的解决途径。回火炉采用强制对流加热技术，加热过程中高速的炉气直接冲击金属进行加热，辅以特殊的炉型结构将与钢板热交换过的炉气回收加热，形成炉内气流的高速循环。其主要技术特点为：高速热风强制对流加热，低温时换热效率高，加热均匀；加热温度范围100～600℃，100～300℃加热均匀性好，升温速度快；炉温控制精度±2℃之内，炉温均匀性±3℃之内；加热器可采用燃气烧嘴或电加热器，加热后钢板表面质量好；需配备一定数量的高温循环风机；满足高性能钢材高
Fig．1
图1极薄钢板淬火后板形
Ultra-thin plate flatness after quenching
QT ；（e ）5mm NM400；（f ）4mm 304L ；（a ）quenching moment （淬火瞬间）；（b ）4mm 316L ；（c ）8mm 9Ni ；（d ）4mm LG700-（g ）6mm Q960；（h ）5mm Q1100；（i ）5mm NM450
企业，开展了以下研究：①超高强度结构用钢Q1300
和耐磨钢NM600的成分设计，以及热轧-冷却-热处理一体化组织性能控制技术研究；②工业生产过程中铸坯的低/无缺陷控制技术，包括铸坯的低夹杂物控制技术、防开裂控制技术、防氧化控制技术等；③大宽幅高内应力薄规格钢板（4～10mm ）轧制、热处理过程中的板形控制技术研究；④超高强度结构用钢Q1300和耐磨钢NM600的焊接技术研究、抗延迟断裂性能研究、切削加工技术研究。
基于上述研究成果，成功开发出上述产品，并实现批量化生产，形成一整套热轧-冷却-热处理一体化组织性能控制技术，为我国装备制造业的大型化、轻量化和高效化做出贡献。
H 型钢、料（含热带、中厚板、棒线材、钢管等）产品强
度指标提高100～200MPa 以上，或节省钢材主要合金元素用量节省30%以上，实现钢铁材料性能的全面提升，大幅度提高冲击韧性，节约钢材使用量5%～10%；提高生产效率35%以上；节能贡献率10%～15%
［4］
左右。2．2
新一代TMCP 核心装备技术
新一代TMCP 工艺的依托的装备条件是轧后超快
速冷却系统，如图3所示。超快速冷却技术的核心机理在于通过有效打破钢板与冷却水之间的汽膜，实现高效射流冲击换热和核态沸腾换热，从而实现对热轧钢材实现高强度均匀化冷却。如对3～4mm 厚的板带材冷却速度可达300～400℃，对20mm 左右的中厚钢板冷速可达50℃/s的，为控制钢材轧后的组织和性能提供强有力的手段。
2．3新一代TMCP 强化机制及组织调控方法钢铁材料在冷却过程中会发生复杂的相变。如果依据钢铁材料相变过程的特点，与其连续冷却相变曲线对应，实行冷却路径控制，则可以控制冷却后的相变组织，从而得到需要的材料性能。超快速冷却装置能够提供从空冷到超快速冷却的不同的冷却速率。通常超快速冷却可以提供3种抑制功能。其一，在奥氏体区采用超快速冷却，可以抑制变
TMCP ）2热轧钢材新一代控轧控冷（NG-在线热处理工艺技术
2．1
新一代TMCP 在线热处理技术目标
新一代TMCP 技术目标是通过研究热轧钢铁材料
超快速冷却条件下的材料强化机制、工艺技术以及产品全生命周期评价技术，采用以超快冷为核心的可控无级调节钢材冷却技术，综合利用固溶、细晶、析出、相变等钢铁材料综合强化手段，实现在保持或提高材料80%以上的热轧钢铁材塑韧性和使用性能的前提下，
图2开发的系列厚规格钢板辊式淬火工艺及产品
LTV ；（e ）130mm SA738GrB ；（a ）140mm NM450，淬火瞬间；（b ）120mm N610CF ；（c ）146mm 12CrMoVＲ；（d ）180mm SA542MGrDCL3-（f ）180mm 14Cr1MoＲ；（g ）180mm 12Cr2Mo1Ｒ，超声波探伤；（h ）90mm 9Ni ，防水打包
Fig．2Series of thick steel plate rolling quenching technology and products
LTV ；（e ）130mm SA738GrB ；（a ）140mm NM450，quenching moment ；（b ）120mm N610CF ；（c ）146mm 12CrMoVＲ；（d ）180mm SA542MGrDCL3-（f ）180mm 14Cr1MoＲ；（g ）180mm 12Cr2Mo1Ｒ，ultrasonic inspection ；（h ）90mm 9Ni ，waterproof packaging
形奥氏体的再结晶，防止奥氏体发生软化及晶粒粗化，
从而在后续的相变过程中细化铁素体晶粒，低成本地实现材料的细晶强化。其二，如果在奥氏体中可能发
N 化物析出，生C 、利用超快冷可以抑制这种奥氏体中的析出，使析出在较低温度下在铁素体相变中或铁素体区发生，从而细化析出粒子，增加析出粒子数量，在同样的合金含量下，低成本地提高析出强化效果。其三，通过超快速冷却，可以抑制较高温度下发生的相变，促进较低温度下发生的中温或低温相变，低成本地
［5］
实现材料的相变强化。
基于上述强化机制，结合热轧钢铁材料新一代TMCP 技术开发与应用，提出了晶粒细化控制技术、相间析出与铁素体晶内析出控制技术、贝氏体相变控制技术等系列钢铁材料基于新一代TMCP 的组织调控方法。
2．4
新一代TMCP 技术的推广
新一代TMCP 技术作为我国钢铁工业轧制技术领
域的原始性技术创新，自2007年系统提出以来，通过工艺理论创新带动装备创新（涉及材料、机械、液压、实现了我国热轧钢自动化、计算机等多个学科专业），
铁材料的产品工艺技术创新。针对不同的钢材种类，已开发出与之相适应的技术成熟的以超快速冷却为核心特征的新型控制冷却系统，并将其归为一个家族，统称之为ADCOS （Advanced Cooling System ）系统。该技术被相继推广应用至首钢、鞍钢等我国大中型钢铁企业30余条产线。
东北大学及超快冷推广单位还承担和组织实施了
“钢铁、国家发改委有色、石化行业低碳技术创新及产、“鞍山钢铁公司新一代TMCP 技术创”业化示范工程
、新及产业化示范工程”科技支国家科技部“十二五”
的光鲜性，要做到这些相互矛盾的性能合理匹配，其
［6］
生产工艺难度非常之高。其中，气垫式热处理装备和工艺技术、无铬化学转化表面处理装备和工艺技术暂由国外垄断。航空航天厚板具有较高的温度敏感性，常规热处理炉很难保证其高精度、高均匀处
［7］
理的工艺要求。中国的航天航空厚板轧制能力强，装机水平也是世界领先，但是专用的高精度、高均匀性辊底式热处理炉、三级时效炉的装备和工艺技术尚由国外垄断。
ＲAL在高均匀热风循环控制、近些年，均匀化加热和均匀化冷却技术、铝合金汽车板表面处理方面
开展了深入研究，开发了均匀化气流循环装置、强对流气垫射流装置以及系列以水、空气为介质的射流喷嘴装置、酸碱洗钝化装置。研制出了具有我国自主知识产权的大型气垫炉中试装备；同时对气垫炉配套连续处理线控制技术进行研究，开发了大型汽车板气垫式连续处理线控制系统，实现了工业化应用。此外，在中厚板热处理及表面处理技术装备方面ＲAL也进行了深入的探索，形成了具有自主知识产权的专有技术。
图3
ＲAL开发的先进轧后快速冷却系统
3．13．1．1
汽车板、航空板气垫式连续热处理技术气垫炉装备技术研发
（a ）首钢京唐2250热连轧超快冷系统；（b ）南钢4700中厚板轧后超快冷系统
Fig．3Advanced rapid cooling system after rolling developed by ＲAL
（a ）ultra-fast cooling system of Shougang Jingtang 2250hot continue rolling line ；
（b ）ultra-fast cooling system of Nangang after NISCO 4700medium plate rolling
气垫炉是目前同时满足ABS 板表面质量及热处理工艺要求的唯一热处理装备，也是生产高性能航空、航天覆盖件的必备装备，具有如下优点：①表面质量好。它采用漂浮式加热、冷却。②性能均一性高、性能稳定性高。它温度控制精准、温度均匀性好。③生产效率高。它加热速度快、处理时间短、采用自动连续生产方式
。
ＲAL以研发的均匀化气流循环装置和强对流气垫射流装置为核心，研制出大型气垫式连续热处理中试装置（如图4所示）和中试试验线。研发的气垫炉
“钢铁行业绿色制造关键技术集成应用示撑计划项目，“热轧板带钢新一代TMCP 装备及工艺技术范”项目H 型钢、开发与应用”项目，覆盖中厚板、热轧带钢、棒
线材钢等领域，相关科研成果技术应用在行业内引起强烈反响，被列入国家三部委七项产业政策指南文件，被评为2011年世界钢铁工业十大技术要闻。通过新一代TMCP 工艺、装备及产品工艺创新，将有助于实现
“资源节约型、我国热轧钢铁材料的节能减排型”等绿色制造工艺过程，从而推动我国钢铁行业轧制工艺的全面技术进步。
3高端铝合金热处理技术与装备研究
随着有色金属工业的发展和有色金属应用技术
的进步，铝合金板带材以其独特和优越的性能，在航
空航天、汽车等行业获得了广泛的应用。汽车、航空覆盖件用铝合金材料是铝合金板带中顶级产品，这类产品应具有高的表面质量、良好的抗时效稳定性，良好的成形性、高的烘烤硬化性、良好的翻边延性、高的抗凹形、良好的油漆工艺的兼容性和油漆表面
图4ＲAL研发的大型气垫炉中试设备
Fig．4Large scale air cushion furnace pilot test
equipment developed by ＲAL
6
由加热炉和淬火装置组成。加热炉区由气流循环系统、气垫射流系统、燃烧系统、排烟系统、炉体等组成，其核心装备是热风循环系统和气垫射流系统。过研究带材漂浮高度、喷嘴气垫压力、喷嘴出口风速、气体温度、带材张力等参数对带材漂浮特性和换热过程的影响，优化装置结构参数，开发出动态稳定漂浮技术和层级串联逆向淬火技术。相关研究成果为国产化气垫式连续热处理装备的开发及在线应用创造条件。
3．1．2
第41卷
气垫式连续处理线控制技术开发为能实现连续生产，气垫炉装备必须与连续处理
线配套。处理线运行稳定性和控制精度对气垫炉至关重要，直接关系到铝带热处理表面质量和各工艺设备ＲAL针对气垫炉连续处理线控制的正常运行。为此，技术进行了深入研究，开发了高精度气垫式连续处理线自动化控制系统，并成功应用于广西南南铝2800mm 汽车板气垫式连续热处理线，如图5所示
。
Fig．5
图5铝合金汽车板气垫式连续热处理线工艺布置
Processing set-up of air cushion type continue heat treatment line for aluminum alloy auto sheet
一键式操作生全线可实现高精度连续稳定运行、
产、工序自动切换和工艺参数自动控制，减少了人工操作的错误率，降低了能源和人力消耗。开发的自动化系统切实提高了生产的自动控制水平和控制精度，较好地满足了现场的实际需要，为铝合金汽车板产品生产提供了坚实的基础。3．2
汽车板先进无铬表面处理技术
汽车用铝合金板带的表面处理是铝合金汽车板生产的关键核心工艺技术之一。表面处理在提高铝板耐蚀性、粘结性的同时，增加对涂层的附着力，降低表面电阻，利于下游焊接组装，是汽车用铝板带生产不可或缺的关键工序。目前汽车铝板表面处理核心工艺和关键技术均由国外发达国家垄断。
2014年，ＲAL凭借先进、完善的技术方案，击败国内外知名公司，成功中标广西南南铝加工有限公司“铝合金汽车板酸碱洗钝化表面处理项目”项目。目前该项目已经完成详细设计，图6为设备的总装图。3．3
铝合金中厚板辊底式高速热风循环热处理技术
铝合金中厚板的淬火最初是通过盐浴炉来进行，这
图6ＲAL研发的汽车铝板表面处理系统
Fig．6Surface treatment system for auto aluminum
sheet developed by ＲAL
板材在炉内保温一段时间后，立即以设定速度进入淬火段。淬火段各喷嘴按设定水量、水比、辊速等参数冷却铝板。板材降到工艺温度后进入干燥区，之后移送到出料辊道上。
ＲAL针对铝合金中厚板高速、高精度加热过程，开发出系列核心技术：
1）炉内高温空气循环控制：研究开发了炉膛内流量场分布与压力场分布一致、流量场分布与温度场分布一致的控制技术，为辊底炉高温空气循环系统的设计提供技术支撑。
2）高温空气喷射加热技术：通过大型数值模拟仿真平台，系统研究了喷孔尺寸、阵列布局、喷射角度等
种传统的淬火方式存在诸多不足：①转移时间长，严重
影响产品的耐腐蚀性能；②板材在后续加工中变形大，性能不稳定；③盐浴炉内的盐浴剂是强氧化剂，易造成环境污染。20世纪70年代末，国外开发了专用于航空用铝合金厚板的热风循环辊底式固溶热处理技术。辊底式淬火炉的典型工艺流程为通过循环风机将高温气流从炉顶及炉底喷射到铝板上，实现快速加热
。
第1期王国栋：金属材料先进热处理装备、工艺和产品研发
7
关键参数对均匀高效传热的影响机制，开发了适用于
辊底炉的垂直射流热空气喷嘴。
3）高精度全自动化控制技术：开发出新型复合式脉冲燃烧控制和前馈式温度控制方法以保证炉温控制精度和均匀性，建立了模糊PID 流量闭环控制和供水前馈自动控制以保证淬火过程水量的精确喷射和流动。同时为实现全自动生产、提高工艺控制精度，设计了二级控制平台，开发系列品种的淬火工艺控制模型。3．4
先进铝合金热处理及表面处理中试线开发
为了进行高端高精铝合金热处理、表面处理装
4结束语
1）ＲAL基于理论研究及工业化实践，研发出辊式
淬火机、高精度低温回火炉等先进中厚钢板离线热处
理装备，及极限规格钢板热处理工艺技术，开发出系列高品质热处理产品，显著提升了国产化装备技术水平，为我国装备制造业的大型化、轻量化和高效化做出了贡献。
2）综合利用固溶、细晶、析出、相变等强化机制，结合研制的热轧钢材新一代控轧控冷技术及装备，实“资源节约型、现我国热轧钢铁材料的节能减排型”等绿色制造工艺过程，推动了我国钢铁行业轧制工艺的全面技术进步。
3）ＲAL开发的气垫式连续热处理装备技术、无铬表面处理装备技术、辊底式高速热风循环热处理装备技术实现了高品质铝合金汽车板、航空板国产化生产，形成了系列自主知识产权，为我国汽车轻量化和大飞机国产化进程做出了重要贡献。
参考文献：
［1］樊东黎．热处理技术进展［J ］．金属热处理，2007，32（4）：1-14．
Fan Dongli．
Progress of heat treatment technologies ［J ］．
Heat
Treatment of Metals ，2007，32（4）：1-14．［2］潘健生，顾剑锋，王
．金属婧．我国热处理发展战略的探讨［J ］
2013，38（1）：4-14．热处理，
Pan Jiansheng ，Gu Jianfeng ，Wang Jing．Discussion of heat treatment development strategy in China ［J ］．Heat Treatment of Metals ，2013，38（1）：4-14．
［3］极限规格热轧板带钢产品热处理工艺与装备［N ］．世界金属导报，
2015-03-31（B04-B05）．
Heat treatment process and equipment of extreme hot-rolled steel products ［N ］．World Metals ，2015-03-31（B04-B05）．
［4］王国栋．新一代TMCP 技术的发展［J ］．轧钢，2012，29（1）：1-7．
Wang Guodong．Development of new generation TMCP technology ［J ］．Steel Ｒolling，2012，29（1）：1-7．
［5］热轧-冷却-热处理一体化组织性能控制技术［N ］．世界金属导报，
2015-03-17（B04-B05）．
Hot rolled-cooling-heat treatment integration microstructure control technology ［N ］．World Metals ，2015-03-17（B04-B05）．
［6］邵光杰，张恒华，许珞萍．汽车用铝合金材料及热处理进展［J ］．
2004，29（1）：29-32．金属热处理，
Shao Guangjie ，Zhang Henghua ，Xu Luoping．Process on aluminum and their heat treatment for automobile materials ［J ］．Heat Treatment of Metals ，2004，29（1）：29-32．［7］孙
．金枫，王广生，佟小军．航空工业中热处理现状和发展［J ］2014，39（1）：58-65．属热处理，
ＲAL研制了铝合金先进热处备技术及工艺的研究，
理和表面处理中试试验线，其主要功能如下：①模拟
——气垫炉、高档铝合金热处理关键装备—辊底炉、三级时效炉、淬火机工艺及结构；②对铝合金汽车板、航空板、舰艇板、高铁列车等用高档铝合金板带进行
类似实际生产线的工艺开发、工艺优化研究；③可进T4、T4P 、T6、T61、T7、T8、T8X 、ＲＲA、OＲＲ、行O 、
FTMT 、双重淬火、单级、双级、三级时效处理等热处理工艺试验；④利用表面处理试验装备，开发铝合金表面化学转化和涂层工艺。中试试验线设备如图7所示
。
图7铝合金热处理（a ）及表面处理（b ）中试线Fig．7Pilot test line of aluminum alloy heat treatment （a ）
and surface treatment （b ）
Sun Feng ，Wang Guangsheng ，Tong Xiaojun．Development and current status for aviation industry heat treatment ［J ］．Heat Treatment of Metals ，2014，39（1）：58-65．