徐言東 餘偉 何春雨 劉濤 徐平

　　我國鋼鐵產量多年穩居世界第一
，鋼材質量也越來越高，其關鍵就在於我國把引進的先進技術進行了認真吸收
、xiaohuahechuangxin，zhubuguochanhua，zaituiguangdaoshijieshichangzhong。zaizhagangxingyezhong，tigaogangcaixingnenghezhiliangdejishuzhongzuizhongyaojiushikongzhakonglengjishudeguochanhuahezhinenghua。

　　控軋控冷技術國產化和智能化提高鋼材性能

　　鋼材的控軋控冷技術，是指在鋼材的軋製過程中通過控製加熱溫度
、軋製過程
、冷卻條件等工藝參數，改善鋼材的強度
、韌性、焊接性能。我國在學習國外先進控軋控冷技術基礎上進行自主研發
，逐步實現了控軋控冷技術國產化和智能化，推動了中國“精品鋼材”的發展。

　　在鋼鐵生產技術中
，通過軋製與冷卻過程來控製、改善鋼材的性能。采用各種各樣的軋製條件，把變形程度、變形速率、變bian形xing溫wen度du等deng條tiao件jian控kong製zhi好hao
，就jiu會hui得de到dao組zu織zhi和he性xing能neng優you異yi的de材cai料liao。水shui與yu鋼gang材cai的de強qiang製zhi換huan熱re可ke以yi調tiao整zheng鋼gang材cai的de溫wen度du，方fang法fa就jiu是shi通tong過guo調tiao整zheng噴pen向xiang鋼gang材cai的de水shui量liang來lai控kong製zhi鋼gang材cai的de冷leng卻que過guo程cheng
，控kong製zhi材cai料liao高gao溫wen奧ao氏shi體ti組zu織zhi長chang大da、奧氏體向低溫組織相變，從而改善鋼材的性能

，提高鋼材的質量。這就是控軋和控冷技術的理論基礎。

　　控軋控冷技術始於1890年的德國，當時科技人員對鋼鐵製品的熱加工條件、材質及顯微金相組織進行了研究，定性地揭示了熱加工條件與材質間的關係。1945年後，美國、比利時
、瑞典、法國、英ying國guo等deng歐ou美mei國guo家jia通tong過guo各ge種zhong實shi驗yan和he生sheng產chan
，定ding性xing解jie釋shi了le熱re軋zha後hou的de鋼gang材cai繼ji續xu進jin行xing奧ao氏shi體ti再zai結jie晶jing的de動dong力li學xue變bian化hua，從cong理li論lun上shang確que定ding了le控kong軋zha技ji術shu的de基ji礎chu。後hou來lai，研yan究jiu人ren員yuan通tong過guo添tian加jia铌ni
、釩
、鈦等微合金元素，發現對提高單純軋製鋼材強度有效。接著微合金元素與鋼材的顯微結構、lixuexingnengdedingliangguanxijiqianghuajilidefaxian，jinyibuwanshanlekongzhizhazhiyuanli。jiyuwuliyejinyuanli，shixianleshejihelidegezhongdihejinganghuohejingangdechengfenhezhazhitiaojian，bingdedaoyuqigangcaidemubiaoxingnengzhihexianweizuzhi。

　　1970年後

，市場對鋼材的強度、低溫性能
、焊接性能要求更高，美國

、日本等發達國家在傳統控製軋製技術基礎上，發展了通過控製冷卻速度來改變鋼材相變的新技術。日本、歐洲、美國等率先采用控製冷卻技術，開發出高性能的低合金鋼

，使得鋼的強度、韌性和焊接性能進一步提升。在這一時期，我國引進了發達國家的先進鋼鐵生產技術，積極消化吸收新技術和設備工藝，經研究開發、工業實踐中不斷改進
，北京科技大學、東北大學等高校和鋼鐵研究總院等研究機構在控軋控冷技術的某些領域中取得了進步。

　　控軋控冷在鋼材生產的發展過程中起著不可替代的作用：一是能夠通過細晶強化、相變強化等方式，使鋼材的強度提高50MPa~300MPa，韌性得以改善，鋼材的性能等級提高
，促進了鋼材品種結構的升級換代；二是能夠部分替代或者完全替代添加（微）合金元素來改善鋼的性能

，或在不添加或者少添加合金元素的前提下，通過優化軋製工藝和冷卻工藝達到同樣的效果；三是促進了金屬物理學、物理冶金學、塑su性xing加jia工gong金jin屬shu學xue的de理li論lun研yan究jiu和he學xue科ke發fa展zhan。經jing過guo控kong軋zha控kong冷leng的de鋼gang材cai，其qi組zu織zhi要yao比bi普pu通tong鋼gang材cai更geng加jia豐feng富fu多duo樣yang，需xu要yao分fen析xi的de現xian象xiang和he揭jie示shi的de機ji理li問wen題ti更geng加jia深shen邃sui。

　　國外控製軋製和控製冷卻工藝的發展

　　控製軋製技術：

　　控製軋製工藝最先應用於中厚板生產，其關鍵工藝主要為兩個方麵：一是控製軋製溫度，尤其是終軋階段溫度
；二是控製變形程度，按照變形溫度和再結晶程度控製軋製通常劃分為在奧氏體再結晶區
、奧氏體未再結晶區、奧氏體+鐵素體兩相區三階段控製軋製。

　　中厚板的控製軋製技術除了高溫軋製工藝（HTP） 技術以外

，新技術還包括中間坯冷卻技術（IC）和 馳豫-析出-控製技術（RPC），為奧氏體組織控製、析出控製、冷卻相變組織創造了條件。

　　控製冷卻技術：

　　板帶鋼軋後冷卻技術的發展主要集中在提高冷卻效率、溫度均勻性、設備可靠性、提高組織均勻性、控冷板形平直度等幾個方麵做出努力，可劃分為三代：第一代（~1980年）以噴淋冷卻為代表的冷卻技術，傾斜噴射或垂直噴射。第二代（1980年後）噴射流為代表的冷卻技術
，如日本住友金屬的水幕冷卻，日本JFE 的柱狀層流；1990年後，以改進型層流噴射冷卻技術為主
，氣霧冷卻也是這一時代的產物。第三代（2000年後）強化冷卻為代表的技術逐步得到開發與應用，如開發的 UFC
、VAI的MULPIC 技術，JFE公司的 Super-OLAC，NSC開發的IC技術，POSCO 開發的 HDC，北京科技大學開發的SUPIC等。

　　TMCP技術：

　　TMCP其名稱是熱機軋製控製工藝（Thermal Mechanical Control Process），就是控製軋製和控製冷卻技術結合起來的技術。1977年在美國舉行的“微合金化”大會上，日本的研究者 Kozasu 提出了TMCP理論，至1988年得以逐漸完善。這種工藝把奧氏體晶粒細化


、加工硬化和相變結合
，極大加強細化晶粒的效果
，並把鐵素體-珠光體相變擴展到鐵素體-貝氏體相變
，提高鋼材的性能。日本和歐洲的鋼鐵企業在同期也開發了不同形式的冷卻裝置，用TMCP生sheng產chan晶jing粒li細xi化hua鋼gang板ban。該gai技ji術shu能neng夠gou較jiao控kong軋zha工gong藝yi進jin一yi步bu提ti高gao鋼gang材cai的de強qiang韌ren性xing和he獲huo得de合he理li的de綜zong合he性xing能neng，並bing能neng降jiang低di合he金jin元yuan素su和he碳tan含han量liang，節jie約yue貴gui重zhong的de合he金jin元yuan素su，降jiang低di生sheng產chan成cheng本ben。與yu普pu通tong熱re軋zha生sheng產chan工gong藝yi相xiang比bi
，該gai工gong藝yi可ke以yi使shi鋼gang板ban的de抗kang拉la強qiang度du和he屈qu服fu強qiang度du平ping均jun提ti高gao約yue40MPa～60MPa，在低溫韌性、焊接性能
、節能、降低碳當量

、節省合金元素以及冷卻均勻性、保持良好板形方麵都有無可比擬的優越性。

　　控軋控冷技術在我國取得了大的進展

　　在1986年前後，我國隻有20家中厚板生產線且技術工藝較為落後
，在原冶金工業部的支持下
，開發與應用了以水幕冷卻為代表的軋後冷卻裝備。1989年，北京科技大學、鋼研總院、重鋼中板廠聯合研發的水幕層流冷卻裝置得到應用。隨後，該技術在南鋼
、新鋼等企業得到應用。2004年隨著國內引進日本住友的一條水幕冷卻裝置的投產，至今再也沒有新建水幕冷卻裝置，而原來已經建設的水幕冷卻裝置也陸續停用、淘汰。

　　1997年
，國家重點基礎研究發展計劃——“973”jihuatichuchaoxijingligangdeyanjiu
，zaijinxingchaoxijinglizhibeijiliyanjiudetongshi，duikongzhizhazhiyukongzhilengquejishuyejinxingleshenruyanjiu
，yanjiudezhuyaomubiaoshishiditangang
、低合金鋼性能成倍增加。

　　1999年
，北京科技大學高效軋製國家工程研究中心和鞍鋼共同開發了新型軋後冷卻裝置——加密管層流裝置（MPL-ACC）

，並在鞍鋼4300寬厚板生產線得到應用。2009nian
，beijingkejidaxueyoukaifachenggonglejuyouzizhuzhishichanquandeqingxieshichaokuaisulengqueqihechaomidupenshelengqueqi，duizhonghoubandelengqueguochengjinxingjingquekongzhi。beijingkejidaxuezaibandaigangkongzhazhongjianlengque、機架間冷卻、軋後控冷、常化控製冷卻、輥式淬火機
、特te厚hou板ban淬cui火huo裝zhuang置zhi設she計ji等deng研yan究jiu開kai發fa方fang麵mian積ji累lei了le理li論lun知zhi識shi與yu工gong程cheng設she計ji與yu應ying用yong經jing驗yan，開kai發fa的de冷leng卻que裝zhuang置zhi涵han蓋gai了le目mu前qian國guo內nei板ban帶dai鋼gang生sheng產chan領ling域yu應ying用yong的de所suo有you控kong製zhi冷leng卻que裝zhuang置zhi類lei型xing。

　　2008年，東北大學研製出係列首台套熱軋鋼材先進快速冷卻裝備與控製係統
，之後應用在鞍鋼、南鋼等國內大型鋼鐵企業。通過項目的實施，熱軋鋼材強度指標提高100MPa~200MPa，主要合金元素用量節省20%～30%，促進了我國鋼材由“中低端”向“中高端”升級換代。

　　TMCP技術的發展是材料科學、軋製理論與設備、控製冷卻技術設備協調發展的結果。如新一代鋼鐵材料采用低成本合金、降低貴合金消耗，對生產工藝的精調與優化
，根據不同產品用途與性能要求，適當降低產品不需要的性能裕量；更重要的是，擺脫了中厚板生產“印鈔”時期形成的依靠產量取勝的思維。

　　我國有豐富的釩、taihexituziyuan
，juyoufazhanweihejinkongzhakonglengjishudeguangkuoqiantu。jinsanshinianlai，kongzhakonglengjishuzaiwoguoqudeledadejinzhan。woguomuqianmeiniancaiyongkongzhakonglengshengchangangcaiyijingchaoguojinyidun，shejidaojishigegangzhong
，yijingyingyongdaozaochuan、石油、天然氣輸送管道、鍋爐及壓力容器、鋼板樁、汽車、螺紋鋼、鋼絲繩、軸承、地質鑽杆、機械用鋼、建築用鋼等方麵，其中板材占40%左右，棒線材占50%左右，管材和型材占5%。

　　利用信息化
、智能化技術 開發低成本高性能鋼鐵材料

　　軋鋼行業的控軋控冷技術是鋼鐵業技術進步和實現產品升級換代的代表之一。我們需要繼續開辟精簡生產工藝流程
、節省合金元素、提高鋼材性能的新途徑，用信息化、智(zhi)能(neng)化(hua)技(ji)術(shu)來(lai)推(tui)動(dong)鋼(gang)鐵(tie)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)的(de)智(zhi)能(neng)設(she)計(ji)與(yu)同(tong)步(bu)精(jing)準(zhun)智(zhi)能(neng)控(kong)製(zhi)，打(da)造(zao)一(yi)個(ge)滿(man)足(zu)市(shi)場(chang)要(yao)求(qiu)的(de)新(xin)的(de)鋼(gang)材(cai)成(cheng)分(fen)和(he)工(gong)藝(yi)設(she)計(ji)體(ti)係(xi)，開(kai)發(fa)出(chu)一(yi)係(xi)列(lie)低(di)成(cheng)本(ben)高(gao)性(xing)能(neng)鋼(gang)鐵(tie)材(cai)料(liao)。這(zhe)就(jiu)要(yao)求(qiu)院(yuan)校(xiao)、科研單位與鋼鐵企業緊密合作，以社會需求為導向，一切為終端客戶服務，把單純的EPC和改造項目變成共同的項目和事業。軋鋼行業要加強對現場技術人員係統培訓，使其具備軟件修改、新功能開發能力，共同在控軋控冷（TMCP）新工藝開發和優化上不斷挖潛，把材料精細設計
、工藝優化、裝備開發和產品應用相結合
，降低生產成本；要堅持可持續的發展及實施創新驅動發展戰略，促進軋鋼行業轉型升級、創新發展
，引領行業跨越式發展，使我國由鋼鐵大國成為鋼鐵強國、由世界先進技術的跟跑者成為領跑者。