GPa级高强钢热处理板生产工艺，目前仍是采用离线调质（FQT）工艺，或采用直接淬火+离线回火（DQT）工艺，这两种单板间歇式生产工艺均存在生产工序流程长、成本高、效率低，以及产品性能稳定性差等问题；由于单板生产通钢性差等问题，4mm以下薄规格产品无法批量生产。

为了改善传统热轧高强钢热处理产线工艺现状，作为冶金建设“国家队”的中冶南方工程技术有限公司，2020年突破性研发出了GPa级薄规格高强钢连续式热处理工艺及成套装备技术，并已成功实现工业化应用。

连续热处理工艺将传统的带钢开平、分切、淬火、回火、精整等离散工序整合在一条连续机组上完成生产。连续热处理机组用于对热轧高强钢原料卷进行在线热处理并定尺剪切，对连续通过的带钢依次进行：开卷→直头→焊接→抛丸→粗矫直→加热奥氏体化→淬火保温→淬火冷却→（带温矫直）→回火加热→回火保温→回火冷却→精矫直→（表面预处理）→（热风干燥）→定尺剪切→堆垛→垛板运输，如图1所示。

连续热处理工艺基于材料机理研究，开发出一套全新的集约型热处理制度，将淬火保温时间由传统的10-12min缩短为1-3min，将回火保温时间由12-15min缩短为2-5min，大大缩短炉长，提高工艺速度。对于年产能20万吨的连续热处理机组，工艺速度Max.20m/min，机组总长度可缩短至480m以内。

连续热处理机组主要生产厚度规格1-6mm，宽度800-2200mm，定尺长度2-15m，屈服强度达1500MPa的高强热处理板。成品定尺长度精度达到0~+5mm，直角度小于钢板宽度的0.25%，板形平直度≤3mm/m。

开卷系统、矫直装备、淬火机、成品分切装备等核心装备的技术选型，是连续热处理工艺成功开发的关键。

3.1 高强钢开卷系统技术特点   

连续热处理机组来料卷最高屈服强度达1000MPa（对于ESP生产高强钢原料甚至达到1200MPa），且带头残余应力较大，扣头现象往往比较严重，尤其是薄规格，开卷非常困难。开发的开卷系统具有如下特点：1）设有入口准备站，对带钢头部进行切头及翘头处理，解决开卷带头内扣的问题，节省上线开卷切头穿带时间，提高连续运行稳定性。2）穿带开卷器采用自动带头夹钳+铲刀相结合的开卷方式，提高自动开卷的可靠性。3）开卷机配备同步浮动的压辊和防皱辊，全过程压下，防止出现开卷应力释放时带钢回弹或松卷的现象。

3.2 高强矫直机技术特点

对于高强钢连续热处理机组，入口段原料强度相对较低，塑性相对较好，采用拉伸矫直方式，可以很好的解决纤维长度差造成的板形问题，但同时要考虑拉矫延伸率不能过高，否则容易出现局部不均匀塑性变形。原料宽度方向性能不均匀，也会使拉矫后回弹不一致，造成边浪、中浪等新的板形缺陷。

经热处理后的成品，其强度高（最高屈服强度达到1500MPa），塑性差。通过入口段的拉矫机矫直后，出口只需要释放残余应力即可。采用张力辊矫，通过多辊反复弯曲及张力延伸，中性层有一定偏移，可以在保证带钢最外层延伸率尽量小的前提下，使塑性变形率足够大，经过多道次弯曲变形，充分释放淬火、回火冷却过程产生的残余应力，更好的改善板形缺陷。另外，张力辊矫可有效解决薄规格高强钢板带矫直辊传动系统设计难的问题。

综上，高强钢连续热处理机组工艺段入口矫直机选用拉矫机；工艺段出口成品矫直机选用张力辊矫机形式。为改善薄规格淬火板形，淬火炉与回火炉之间，可采用终淬温度柔性控制技术，将带钢冷却到150-450℃之间，并在此温度进行带温矫直，矫直机形式采用带传动的普通多辊矫（表1）。

3.3 辊压式淬火机技术特点

传统单板热处理工艺，采用快进快出方式淬火，板形可控因素为淬火工艺参数及钢板运行速度。连续热处理意味着带钢在淬火时的速度等于炉内工艺速度，即带钢恒速淬火。对于连续热处理，可控因素仅为喷嘴角度、流量等淬火工艺参数，在恒速模式下，如何保证开淬点，保证淬透性，同时保证带钢良好的性能和板形成为难题。连续热处理机组淬火机技术特点如下：1）采用辊压式淬火，淬火时上辊架压住带钢，保证板形。2）最大程度缩短炉鼻与淬火机首根辊之间的距离，并在炉鼻处做保温装置。采用特殊炉门设计，使最后一根炉辊到淬火机第一根辊子距离缩短到400mm，炉鼻处设置高温氮气保温装置，保证恒速模式下带钢进入淬火机时，温度在开淬点以上。3）采用扁平式狭缝喷嘴（流量小、水压高），纵向增大喷嘴分布面积，横向进行喷嘴分区布置，保证宽度方向冷却均匀性；小流量可避免水流在带钢表面大量堆积，同时避免没必要的浪费，高压力可冲破水膜，保证淬透性。4）淬火机入口排水辊带凹槽，加快排水速度，避免带钢表面积水，造成冷速不均，进一步保证带钢冷却均匀性，保证板形稳定平直。

3.4 跟随式激光切割装备

传统单板式高强钢热处理生产工艺，成品无需切割，对于连续热处理机组，为了满足成品定尺分切的需求，需要增加切割装置。若采用机械飞剪或停剪的方式进行剪切，则存在以下问题：1）对于强度1500MPa及以上的高强钢板，剪切时剪刃在大冲击载荷下容易崩口，无法连续稳定剪切。2）机械剪切断口容易出现粗糙度大、挂渣、塌边等质量问题。3）机械剪切通常采用固定式剪刃，对连续运行的带钢或钢板出现的跑偏，定尺分切钢板时其直角度无法保证，满足不了产品需求。针对以上问题，开发出跟随式激光切割机，如图2所示。

跟随式激光切割机具有如下特点：1）采用高能量密度的激光束熔覆的热切割方式，可实现任意强度的高强钢板切割，且切割断口无挂渣、塌边缺陷，断口表面粗糙度≤Ra12.5。2）通过视觉寻边系统，对连续行进中的带钢进行实时带头定位，避免重复切头导致成材率低，提高了生产节奏。3）视觉寻边系统具备带头偏转角度补偿功能，应对带钢跑偏的工况，满足了产品直角度需求。4）切割头在切割过程中，可实现X、Y、Z三坐标移动，满足了切月牙、取样等异形切割要求。5）输送单元采用独立变频控制的滚盘，使分切后的钢板可加速分离，避免钢板表面划伤。6）切割用氮气或氧气作为保护气体，解决了断口挂渣等问题。

中冶南方所开发连续热处理工艺及装备技术，已于2023年成功应用于宝武集团武汉钢铁有限公司热轧厂，设计年产能20万吨。目前生产的高强钢热处理板最小厚度规格可达2mm，最大屈服强度达1500MPa，其产品性能受到下游用户一致好评（图3）。该项目成果技术的应用为企业带来了显著的经济效益，开创了我国高强钢热处理生产新模式，有利于推动我国高强钢热处理领域的技术升级。

本项目所开发的GPa级薄规格高强钢板带连续热处理工艺及装备相比传统非连续热处理机组，可实现3mm及以下薄规格生产，填补了国内空白，是当前国内外先进的板带热处理发展方向。连续热处理工艺可使炉温、淬火水比以及带钢运行速度更加稳定，其产品力学性能更加均匀。

连续热处理在线完成开平、分切、淬火、回火、精整等全工艺流程，生产节奏紧凑，相比传统生产工序，每条机组每年可减少钢板年储运成本约200万元，一次性减少钢板倒运装备成本约1000万元。机组年产量同比提高10%以上，吨钢节省约10kgce/t，实现了集约型节能低碳生产。

连续热处理机组可为工程机械、汽车等行业提供优质薄规格高强钢材，通过高强钢结构轻量化带动相关领域实现节能减排，为钢铁行业的绿色低碳化发展作出积极贡献。