Tecnología y equipamiento de laminado controlado y enfriamiento controlado para tubos de innovación autónoma, liderando la actualización tecnológica en la producción de tubos de acero
Los tubos de acero sin costura laminados en caliente son materiales básicos de alta seguridad indispensables en campos como la energía nuclear y térmica, la perforación de petróleo y gas, y la fabricación de equipos. Sin embargo, debido a las altas temperaturas del laminado en caliente y la sección transversal en forma de anillo, la tecnología de control de laminado y enfriamiento aplicada ampliamente en el campo de las láminas es difícil de implementar en la producción de tubos de acero sin costura laminados en caliente. La mejora del rendimiento de los tubos solo puede lograrse añadiendo elementos de aleación y mediante tratamientos térmicos fuera de línea. Durante más de cuarenta años, tanto a nivel nacional como internacional, se han llevado a cabo numerosos trabajos de desarrollo de tecnologías de enfriamiento controlado para tubos de acero, pero debido a la imposibilidad de controlar la uniformidad de la temperatura en el proceso de enfriamiento del tubo, casi no ha habido ejemplos de éxito, convirtiéndose en un problema internacional en este campo. La superación del control en línea de la microestructura y el rendimiento se ha convertido en el cuello de botella clave para la producción ecológica y de alta calidad de tubos de acero sin costura laminados en caliente.
Desde 2013, la Northeastern University y Baosteel han colaborado durante 7 años para finalmente superar este desafío mundial. Fueron los primeros en desarrollar tecnología y equipamiento para el control de enfriamiento en línea para tubos de acero sin costura laminados en caliente, con funciones de enfriamiento rápido y uniforme de las paredes interna y externa, y de temple directo. Esta tecnología se ha aplicado con éxito de manera industrial y estable a nivel mundial por primera vez. Se logró el control de enfriamiento y el temple directo de tubos de acero de 10 a 36 metros de longitud después del laminado en la unidad PQF460.
Se desarrolló un sistema automatizado de control de enfriamiento en línea para tubos de acero sin costura laminados en caliente, basado en un modelo de control de temperatura de enfriamiento en línea, un algoritmo dinámico de auto-adaptación de la temperatura a lo largo de todo el tubo, y una estrategia de control de múltiples procesos. Este sistema ha logrado una producción eficiente (sincronizada con el ritmo más rápido de laminado de 40 segundos), uniforme (precisión de control de temperatura de ±20°C a lo largo de todo el tubo y en la circunferencia), y estable, con una buena forma y rectitud del tubo (ovalidad menor a 1%D y rectitud menor a 5 mm/m).
Basado en el equipamiento de enfriamiento controlado y temple en línea, se realizó una reingeniería del proceso de producción, logrando una producción de proceso corto con control en línea de la microestructura. Se desarrolló un nuevo sistema de composición y tecnología de procesos para tubos de acero sin costura laminados en caliente de alta calidad, como tubos para revestimiento, tubos de línea y tubos estructurales, logrando una producción seriada de tres tipos principales de productos en todas las especificaciones. En comparación con los procesos tradicionales, el tamaño de grano se incrementó en un promedio de 1 a 3 niveles, la tenacidad al impacto mejoró de 20 a 100 J, y el valor Kissc de los tubos resistentes al azufre de grado 110 ksi con enfriamiento controlado en línea más tratamiento térmico fuera de línea aumentó en un 10% en comparación con el proceso de doble tratamiento térmico fuera de línea, superando los 30 MPa·m1/2, lo que permitió reemplazar el proceso tradicional de doble tratamiento térmico fuera de línea, reduciendo significativamente los costos por tonelada de acero.
La propuesta de «Aplicación de la tecnología de enfriamiento controlado en línea para tubos de pozos petroleros sin costura en la producción de revestimiento» fue aprobada en la solicitud de normas del Instituto Americano del Petróleo (API), logrando que una empresa china de fabricación de tubos de acero liderara por primera vez la revisión de los estándares API. Los resultados se han convertido en una tecnología de plataforma para Baosteel.