被譽為“工業(yè)的血管”支撐國家經濟建設不可替代的高安全性基礎原材料。常規(guī)熱軋q345c方管生產過程中，q345b方管控制冷卻工業(yè)化裝備及應用熱軋q345b方管廣泛應用于石油、化工、電力、鍋爐、機械、船舶等領域。管坯成形歷經高溫穿孔、軋制以及定徑等工藝。產品受到圓形中空斷面形狀及生產工藝制約，缺乏有效的組織和性能調控手段，導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，產品生產成本高，能源消耗量大，生產周期長，特別是進一步提高強度、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控的重要手段，廣泛應用于板帶材領域。然而，鋼管環(huán)形斷面形狀下的高強度、高均勻性冷卻作為世界性難題，長期以來未得到有效突破，嚴重制約了鋼管在線組織調控技術的開發(fā)和應用。東北大學軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室面向這一行業(yè)共性技術難題，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控關鍵技術與裝備研發(fā)難點的基礎上，進一步明確了其關鍵科學問題，為項目開展奠定了理論基礎。首先圍繞鋼管的高強度均勻化冷卻機制，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制，解決了射流沖擊冷卻介質的流體行為、表面熱/流耦合換熱模型、非對稱流場控制等核心技術難題，獲得了鋼管高強度均勻化冷卻控制方法。針對鋼管高溫變形條件，提出了本質細晶理論”結合冷卻路徑控制，達到高溫熱軋鋼材的組織細晶化調控效果。進一步地，2013年與寶鋼合作，產學研協(xié)同創(chuàng)新，開展了鋼管在線冷卻工業(yè)化技術科研攻關。 歷時近7年，圍繞“鋼管冷卻核心噴環(huán)結構”管材控制冷卻工業(yè)化技術與裝備”熱軋q345d方管在線控制冷卻自動控制系統(tǒng)”基于在線組織調控的熱軋q345b方管產品和生產工藝技術”高溫奧氏體組織細化+控冷相變協(xié)同調控”等方面內容，將系統(tǒng)理論研究、技術開發(fā)和應用實踐工作結合，形成了覆蓋熱軋q345b方管在線組織性能調控工藝、控冷裝備、產品技術、自動化控制系統(tǒng)在內的具有完全自主知識產權的成套關鍵技術。研究工作取得了如下創(chuàng)新和技術進展：1針對管材環(huán)形斷面特點，提出了高溫鋼管水冷過程非對稱換熱機制。率先開發(fā)出具有內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與裝備，于2016年3月25日完成熱負荷試車，并實現(xiàn)了國際上首次工業(yè)化穩(wěn)定應用。滿足了PQF460機組鋼管軋后全長規(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)化裝備及應用（2建立了熱軋鋼管冷卻過程的內外壁數(shù)學模型，構建了基于水流量、冷卻時間、換熱強度的均勻化冷卻熱交換評價方法。開發(fā)出基于全流程工業(yè)數(shù)據(jù)的熱軋鋼管冷卻動態(tài)自適應算法、冷卻水介質壓力與流量無級可調的高精度控制技術，以及管材柔性化的冷卻路徑和多流程工藝控制策略。
