กระบวนการควบคุม Thermo-Mechanical (TMCP) เป็นเทคโนโลยีการทำงานโลหะขั้นสูงที่รวมการควบคุมอุณหภูมิการเปลี่ยนรูปแบบและกระบวนการระบายความร้อน มันมีจุดมุ่งหมายเพื่อเพิ่มความแข็งแรงความทนทานและความสามารถในการเชื่อมของเหล็กได้อย่างมีนัยสำคัญโดยการปรับโครงสร้างจุลภาคให้เหมาะสม หลักการหลักคือการบรรลุการปรับแต่งข้าวและการควบคุมการแปลงเฟสโดยการควบคุมอุณหภูมิการหมุนอัตราการเสียรูปและอัตราการระบายความร้อนอย่างแม่นยำซึ่งจะได้รับเหล็กประสิทธิภาพสูงโดยไม่ต้องเพิ่มองค์ประกอบการผสมที่มากเกินไป
I. หลักการหลัก
1. Gการปรับแต่งฝน
- การกลิ้งจะดำเนินการใน thE โซนที่ไม่ได้ทำการคำนวณของออสเทนไนต์ (ประมาณ 800 องศา C ถึง 950 องศาเซลเซียส) เพื่อยับยั้งการเจริญเติบโตของธัญพืชออสเทนไนต์และทำให้เกิดการก่อตัวของธัญพืชเฟอร์ไรต์ที่ดีในระหว่างการเปลี่ยนแปลงเฟสที่ตามมาผ่านการเก็บพลังงานการเสียรูป
- อุณหภูมิการหมุนขั้นสุดท้ายจะถูกควบคุมใกล้กับจุดแปลงเฟสAR₃ (ประมาณ 700 องศา C ถึง 850 องศา C) เพื่อส่งเสริมนิวเคลียสของเฟอร์ไรต์ที่ขอบเขตของเมล็ดข้าวออสเทนไนต์ที่มีรูปร่างผิดปกติและปรับโครงสร้างจุลภาคต่อไป
2. กฎระเบียบเปลี่ยนเฟส
ทันทีหลังจากการกลิ้งการระบายความร้อนแบบเร่ง (เช่นการระบายความร้อนด้วยน้ำหรือการระบายความร้อนด้วยหมอกของก๊าซ) จะถูกนำมาใช้อย่างรวดเร็วผ่านเขตการเปลี่ยนแปลงเฟอร์ไรต์เพิร์ลไลท์ยับยั้งการก่อตัวของโครงสร้างหยาบและสร้างเฟสเสริมความแข็งแกร่งเช่น bainite/martensite
ii. การไหลของกระบวนการ
TMCP แบ่งออกเป็นสามขั้นตอนเพื่อควบคุมคุณสมบัติของวัสดุ:
1. Prehขั้นตอนการรับประทานอาหาร
เหล็กแท่งเหล็กได้รับความร้อนถึง 900 องศาถึง 1200 องศาเพื่อกำจัดความเครียดภายในและเพิ่มความเป็นพลาสติกเพื่อให้มั่นใจว่าการกระจายอุณหภูมิสม่ำเสมอ
2. เวทีการหมุนที่ควบคุมอุณหภูมิ
- ม้วนหยาบ: Large reduction deformation is carried out above the recrystallization temperature (>950 องศา) เพื่อทำลายโครงสร้างแบบดั้งเดิม
- จบการกลิ้ง:การกลิ้งที่ควบคุมอุณหภูมิแบบมัลติเพสจะดำเนินการในโซนที่ไม่ได้ผลึกของออสเทนไนต์ (800 องศาถึง 950 องศา) เพื่อสะสมพลังงานการเสียรูปและเตรียมการสำหรับการแปลงเฟส
3. ขั้นตอนการควบคุมความเย็น
หลังจากกลิ้งแล้วเร่งการระบายความร้อนในอัตรา 10 องศา C /s ถึง 30 องศา C /S ถึงอุณหภูมิเป้าหมาย (เช่น 500 องศา C ถึง 600 องศา C) ล็อคโครงสร้างที่ละเอียดและยับยั้งการทำงานของคาร์ไบด์ อาจจำเป็นต้องมีการแบ่งเบาอารมณ์หลังจากการระบายความร้อนเพื่อปรับความเครียดที่เหลือ
iii. ความแตกต่างจากการกลิ้งร้อนแบบดั้งเดิม
| ลักษณะ | การกลิ้งเชิงกลความร้อน (TMCP) | การกลิ้งร้อนแบบดั้งเดิม |
| อุณหภูมิกลิ้ง | การควบคุมที่แม่นยำ (การกลิ้งขั้นสุดท้ายในโซนที่ไม่ได้ทำการบันทึก) | Single High-temperature Range (>1,000 องศา) |
| วิธีการระบายความร้อน | การระบายความร้อนแบบเร่ง (ระบายความร้อนด้วยน้ำ/ละออง) | การระบายความร้อนด้วยอากาศตามธรรมชาติ |
| ขนาดเกรน | เม็ดพิเศษ (น้อยกว่าหรือเท่ากับ5μm) | เมล็ดหยาบ (20-50μm) |
| การพึ่งพาโลหะผสม | ต่ำ (คาร์บอนเทียบเท่าน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.45%) | จำเป็นต้องเพิ่มองค์ประกอบสูง (เสริมความแข็งแกร่งเช่น NB และ V)) |
| ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพ | ความแข็งแรงและความทนทานสูงการเชื่อมที่ยอดเยี่ยม | ความแข็งแกร่งและความเหนียวเป็นเรื่องยากที่จะสร้างความสมดุล |
iv. ข้อได้เปรียบทางเทคนิค
1. ประสิทธิภาพสูงและต้นทุนต่ำ
ลดการเพิ่มองค์ประกอบการผสม (เช่น MN และ MO) เพื่อลดต้นทุนการผลิตในขณะที่บรรลุความแข็งแรงเดียวกัน (เช่นความแข็งแรงของผลผลิตเกรด S460 มากกว่าหรือเท่ากับ 460MPA)
2. การอนุรักษ์พลังงานและการปกป้องสิ่งแวดล้อม
การกำจัดกระบวนการบำบัดความร้อนเช่นการทำให้เป็นมาตรฐานและการดับสามารถลดการใช้พลังงานได้ 30% ถึง 50% และลดการปล่อยคาร์บอน
3. เพิ่มความสามารถในการเชื่อม
การออกแบบที่เทียบเท่ากับคาร์บอนต่ำ (CEQ น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.45%) ช่วยลดความเสี่ยงของการ embrittlement ในโซนการเชื่อมที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนและเหมาะสำหรับโครงสร้างรอยเชื่อมเช่นเรือและสะพาน
4. ปรับให้เข้ากับภาพตัดขวางที่ซับซ้อน
ระบบทำความเย็นแบบแยกส่วนที่พัฒนาโดย SMS และคณะ (เช่นBeamcool³) สามารถควบคุมความสม่ำเสมอของการระบายความร้อนของส่วนที่ซับซ้อนของส่วนเหล็กได้อย่างแม่นยำในการแก้ปัญหาประสิทธิภาพที่ไม่สม่ำเสมอที่มุมและเว็บในกระบวนการดั้งเดิม
V. ฟิลด์แอปพลิเคชันทั่วไป
- เหล็กโครงสร้างที่มีความแข็งแรงสูง:Q620M สำหรับการก่อสร้าง AH36/DH36 สำหรับเรือ ฯลฯ โดยมีความแข็งแรงของผลผลิตสูงถึง 620MPA
- อุปกรณ์พลังงาน:เสาพลังงานลม (S355ml), ท่อส่งน้ำมันและก๊าซ (เกรด x80), ทนต่อการกระแทกอุณหภูมิต่ำ (-50 องศา)
- การขนส่งและเครื่องจักร:แชสซียานพาหนะหนัก, พอร์ตเครนบูม (S460ml) ซึ่งมีความต้านทานทั้งน้ำหนักเบาและความเหนื่อยล้า
- ส่วนผลิตภัณฑ์เหล็ก:H-beams, Track Steel, บรรลุประสิทธิภาพส่วนสม่ำเสมอผ่าน TMCP
VI. ข้อ จำกัด สำคัญ
- อุณหภูมิการประมวลผลที่ตามมา:หากความร้อนรองเกิน 580 องศามันอาจนำไปสู่การลดลงของความแข็งแรง (เนื่องจากการกู้คืนเนื้อเยื่อ)
- ความไวของกระบวนการ:แม้แต่การเบี่ยงเบนเล็กน้อยในอุณหภูมิและอัตราการระบายความร้อนอาจทำให้เกิดความผันผวนของประสิทธิภาพซึ่งต้องใช้ระบบควบคุมอัตโนมัติที่มีความแม่นยำสูง
สรุป
การกลิ้งเชิงกลความร้อน (TMCP) จะผ่านคอขวดแบบดั้งเดิมผ่านผลเสริมฤทธิ์กันของการกลิ้งที่ควบคุมอุณหภูมิและการระบายความร้อนแบบเร่งความเร็วเพื่อให้ได้ การใช้งานที่หลากหลายในสาขาต่าง ๆ เช่นเรือสะพานและพลังงานได้ส่งเสริมการพัฒนาของน้ำหนักเบาความปลอดภัยสูงและการผลิตที่ยั่งยืน