被譽(yù)為“工業(yè)的血管”支撐國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)不可替代的高安全性基礎(chǔ)原材料。常規(guī)熱軋q345c方管生產(chǎn)過程中，q345b方管控制冷卻工業(yè)化裝備及應(yīng)用熱軋q345b方管廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、鍋爐、機(jī)械、船舶等領(lǐng)域。管坯成形歷經(jīng)高溫穿孔、軋制以及定徑等工藝。產(chǎn)品受到圓形中空斷面形狀及生產(chǎn)工藝制約，缺乏有效的組織和性能調(diào)控手段，導(dǎo)致其性能提升只能依靠添加合金元素及后續(xù)熱處理。因此，產(chǎn)品生產(chǎn)成本高，能源消耗量大，生產(chǎn)周期長，特別是進(jìn)一步提高強(qiáng)度、韌性以及焊接性能方面極為受限，這些成為制約熱軋q345b方管產(chǎn)品性能全面提升的瓶頸。控軋控冷作為熱軋鋼材在線組織調(diào)控的重要手段，廣泛應(yīng)用于板帶材領(lǐng)域。然而，鋼管環(huán)形斷面形狀下的高強(qiáng)度、高均勻性冷卻作為世界性難題，長期以來未得到有效突破，嚴(yán)重制約了鋼管在線組織調(diào)控技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室面向這一行業(yè)共性技術(shù)難題，自2006年起投入科研力量開展研究工作。研究人員在重新審視熱軋鋼管在線組織調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)與裝備研發(fā)難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步明確了其關(guān)鍵科學(xué)問題，為項(xiàng)目開展奠定了理論基礎(chǔ)。首先圍繞鋼管的高強(qiáng)度均勻化冷卻機(jī)制，闡明了環(huán)形斷面射流沖擊換熱特性，提出非對稱性均勻化冷卻機(jī)制，解決了射流沖擊冷卻介質(zhì)的流體行為、表面熱/流耦合換熱模型、非對稱流場控制等核心技術(shù)難題，獲得了鋼管高強(qiáng)度均勻化冷卻控制方法。針對鋼管高溫變形條件，提出了本質(zhì)細(xì)晶理論”結(jié)合冷卻路徑控制，達(dá)到高溫?zé)彳堜摬牡慕M織細(xì)晶化調(diào)控效果。進(jìn)一步地，2013年與寶鋼合作，產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新，開展了鋼管在線冷卻工業(yè)化技術(shù)科研攻關(guān)。 歷時(shí)近7年，圍繞“鋼管冷卻核心噴環(huán)結(jié)構(gòu)”管材控制冷卻工業(yè)化技術(shù)與裝備”熱軋q345d方管在線控制冷卻自動(dòng)控制系統(tǒng)”基于在線組織調(diào)控的熱軋q345b方管產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝技術(shù)”高溫奧氏體組織細(xì)化+控冷相變協(xié)同調(diào)控”等方面內(nèi)容，將系統(tǒng)理論研究、技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用實(shí)踐工作結(jié)合，形成了覆蓋熱軋q345b方管在線組織性能調(diào)控工藝、控冷裝備、產(chǎn)品技術(shù)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)在內(nèi)的具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的成套關(guān)鍵技術(shù)。研究工作取得了如下創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)展：1針對管材環(huán)形斷面特點(diǎn)，提出了高溫鋼管水冷過程非對稱換熱機(jī)制。率先開發(fā)出具有內(nèi)外壁快速均勻冷卻和直接淬火功能的熱軋q345b方管在線控制冷卻技術(shù)與裝備，于2016年3月25日完成熱負(fù)荷試車，并實(shí)現(xiàn)了國際上首次工業(yè)化穩(wěn)定應(yīng)用。滿足了PQF460機(jī)組鋼管軋后全長規(guī)格（13倍尺，1036m長度）控制冷卻及直接淬火工藝要求。開發(fā)的國際首套熱軋鋼管控制冷卻工業(yè)化裝備及應(yīng)用（2建立了熱軋鋼管冷卻過程的內(nèi)外壁數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建了基于水流量、冷卻時(shí)間、換熱強(qiáng)度的均勻化冷卻熱交換評價(jià)方法。開發(fā)出基于全流程工業(yè)數(shù)據(jù)的熱軋鋼管冷卻動(dòng)態(tài)自適應(yīng)算法、冷卻水介質(zhì)壓力與流量無級可調(diào)的高精度控制技術(shù)，以及管材柔性化的冷卻路徑和多流程工藝控制策略。
