特殊钢线材在线等温热处理(QM)技术研究进展
李阳1，邓铁松2
(1. 青岛特殊钢铁有限公司线材研究所， 山东 青岛 266409；2. 青岛特殊钢铁有限公司线材事业部， 山东 青岛 266409)
特殊钢线材在线等温热处理(QM)是指线材吐丝后利用其轧后余热直接在线浸入恒温盐浴槽来控制冷却的新型在线等温热处理技术。QM技术具有冷速快、温域宽的特点，可用于超高强高碳珠光体钢、中碳贝氏体非调质钢和免退火低碳合金钢等特殊钢线材产品。超高强高碳珠光体钢盘条用于制造桥梁缆索镀锌铝钢丝，实现抗拉强度2 130 MPa、扭转次数18次以上。中碳贝氏体非调质钢在不添加贵重合金元素的前提下通过控冷工艺获得全贝氏体组织，满足8.8级紧固件的强度要求，同时可实现1/6冷顶锻不开裂。免退火低碳合金钢经QM处理后，盘条断面收缩率均明显高于传统缓冷工艺，变形能力更高，可实现免退火拉拔加工。QM技术免除了二次热处理并实现了合金元素减量化，“双碳”背景下具有广阔的市场推广前景。介绍了QM工艺流程、技术原理及相关产品的最新研发进展。
特殊钢线材是高端装备和重点工程基础建设的关键材料，其传统生产及深加工过程存在流程长、合金消耗多、性能难以突破、能耗和碳排放高等问题，在“碳达峰”“碳中和”背景下面临巨大挑战。国内现有线材生产普遍采用风冷工艺，存在冷速不足、冷却不均等天然缺陷，无法生产以超高强度大桥缆索为代表的高档产品；水浴工艺大幅提高了冷速，却加剧了线材表面到芯部冷却不均的问题；二次热处理如铅浴和离线盐浴工艺虽然能满足产品工艺和质量要求，但环保和生产效率过低的问题限制其大规模应用。国际上，日本DLP(Direct In-Line Patenting)在线热处理工艺能够高效稳定生产超高强线材，在高端线材市场具有显著的竞争优势。通过线材在线热处理技术创新，实现材料的超高强度化达以到减量化使用，以及深加工时免去二次热处理，是能够同时满足高性能和绿色低碳要求的线材制造技术重要发展方向。本研究介绍了青岛特殊钢铁有限公司自主创新研发的特殊钢线材在线等温热处理(Qinggang Multi-purpose In-line Heat Treatment with Salt Bath，QM)工艺流程、技术原理和典型产品的发展现状及未来发展趋势。
1)针对现有技术控温能力不足、产品受限的问题，开发了特殊钢线材绿色低碳环保型在线等温热处理QM技术，线材吐丝后直接进入恒温盐浴中完成相变。盐浴温度范围150~580 ℃，可实现索氏体、贝氏体、马氏体等多种组织的柔性化控制。2)基于QM技术开发出超高强高碳珠光体钢、中碳贝氏体非调质钢和免退火低碳合金钢3大类产品。高碳珠光体钢盘条用于制造桥梁缆索镀锌铝钢丝，可实现抗拉强度2 130 MPa，扭转次数18次以上。新型贝氏体非调质钢在不添加贵重合金元素的前提下通过控冷工艺获得全贝氏体组织，满足8.8级紧固件的强度要求，同时可实现1/6冷顶锻不开裂。高强度焊接用钢盘条经QM处理后，盘条断面收缩率均明显高于传统风冷工艺，变形能力更高，可实现免退火拉拔加工。3)QM技术免除了二次热处理并实现了合金元素减量化，是一种低成本和绿色低碳的生产方法，“双碳”背景下具有广阔的市场推广前景。未来在完善QM技术装备的同时，需要上下工序协同开展技术改进才能进一步发挥其技术优势，如提高连铸坯表面质量和偏析控制水平，实现连铸坯热送；提高材料的洁净度、降低气体含量；针对具体应用，创新成分体系；进行配套的用户工艺技术研究；完善标准体系，为QM产品的推广应用创造条件等。
