论“TMCP技术”在轧钢生产中的意义作用

曾 曦

娄底职业技术学院，湖南 娄底 417000

1 TMCP技术概念

近年来，随着社会发展与科学技术的进步，低合金高强度、高韧性并具有良好焊接性能的钢材已经在社会上得到了广泛的应用。各行各业对热轧带钢的质量、品种、性能（强度、低温韧性及可焊性等）的要求也越来越高 ，而这些要求仅依靠传统的控制轧制工艺已经是无法满足了。

因此，不仅要用控轧工艺来控制奥氏体，而且要通过轧后冷却来控制相变本身，也就是利用轧后水冷进行控制冷却。控制冷却成为继控制轧制之后中厚板生产史上的又一重大技术进步。控轧与控冷技术相结合已成为宽厚板生产的主导工艺。

在国际上，将此工艺称为TMCP，全称（Thermomechanical Control Process），即：热机械控制工艺。也就是在热轧过程中，在控制轧制温度、加热温度和压下量的控制轧制（Control Rolling）的基础上，再实施空冷或控制冷却及加速冷却（Accelerated Cooling）的技术总称。

2 TMCP技术产生背景

60年代中期西方各国钢铁研究人员对控制轧制开始进行研究，政府也非常重视这方面的探索和开发。

60年代末到70年代初，世界上从事控制轧制机理研究的人越来越多，生产上的应用也日渐增多，70年代逐步开发出寒冷地带输油输气管线用X60，X65，X70等热轧板卷。相关研究证明∶应用控制轧制技术比用调质法、合金化及正火法能更好地降低碳当量，获得高塑性和焊接性，高强度同时又具有一定低温韧性的板带材，因此控制轧制技术得到了国际冶金界的极大重视。但是，在控制轧制工艺中，一般要求保证较低的终轧温度或较大的变形量，从而会使轧机负荷大大增大，使机器的稳定性和安全性大大降低。由此，控制冷却技术的研究与发展应运而生。

经过实践分析证明：板带钢在热轧后采用控制冷却技术不仅大大改善了钢材的组织状态，提高了钢材性能，同时还大大缩短了板带钢的冷却时间，提高了热轧机的生产效率。此外还可以防止钢材在冷却过程中由于各处冷却不均而产生的变形造成的弯曲和扭曲，减少表层氧化腐蚀造成的损失。而随着此两项技术的紧密结合，一项新的工艺技术——TMCP技术就此诞生了。

3 TMCP技术基本特点与技术优势

TMCP技术是在不增添过多的合金元素，同时适当的后续热处理的条件下生产出高韧性和强度的板带钢，所以被业界认为是一项节约材料和能源、有利于环保的技术，故自上世纪80年代开发以来，已经成为国际上生产低合金高强度宽厚板带钢不可缺少的技术。其基本特点简单来说就是将钢材的热变形与相变有机结合起来，使钢材高纯度，夹杂物、P、S和H、O、N气体含量全部得到严格控制，可大幅度提高低碳钢、低合金钢钢材的强韧性；同时可简化工序，节省能耗，节约合金，具有显著的经济效益和社会效益。在轧钢生产中如中厚板、热轧板卷、棒线型材等都相继采用了TMCP工艺生产。在以前，要强化热轧板带钢材，只有选择添加合金元素，或是在轧后进行再加热热处理。这不仅延长了生产周期同时也增加了成本，虽然提高了钢材的强度，但同时也降低了韧性，使其焊接性能变差。而TMCP工艺与它们的不同，就在于它不仅能通过加工能使钢材获得所需要的形状和尺寸，而且能通过高温变形充分细化钢材晶粒，改善其组织，达到优良的综合性能。（例如：优良的焊接性、合理的屈强比，卓越的低温韧性以及良好的钢板板型外观）

4 TMCP技术发展现状

近年以来，TMCP技术已在国外得到迅速的发展，目前，国外大多数先进的厚板厂家都设置有轧后快速冷却装置，把控制冷却技术作为提高产品性能的重要措施，控轧控冷技术己成为中厚板生产的主导工艺。在国内，1999年在鞍钢中厚板厂投产的高密度管层流控冷系统是一套国内比较先进的中厚板轧后控冷系统，该系统最大供水能力可达8000m3/h，并能稳定保持。上集管的最大流量约为240m3/h，下集管的最大流量约为270m3/h，对厚度为15mm～60mm规格的钢板进行过控冷实验，该设备的冷却能力达到了设计要求；而在2001年国内另一大型钢厂也成功投入使用了高密度管层流控制冷却系统，完成了上万吨中板钢的固溶处理，一次性合格率稳定在98%以上。该系统投资小，充分利用了原有的的供水系统，使用压力为1kg/cm3，不仅冷却速率快，同时应用储能原理使瞬间供水量达到固有系统的5～6倍，满足了板厚15mm～35mm的钢板的控冷要求，35mm的厚板从1050℃冷却到200℃仅需1.5min，15mm厚板从1050℃冷却到200℃仅需lmin，控冷后板型不平度也很小，满足了抛丸机以及矫直机的通过要求，带来了非常大的经济效益。

5 TMCP技术在轧钢生产中的意义与作用

现场试验结果表明：轧后控冷可以显著提高钢板的强度和韧性，大大提高所生产钢板的综合力学性能。因此，了解并掌握TMCP技术，深入研究与其相关的控制冷却工艺，对促进国内各大钢铁企业技术革新，生产高附加值钢材产品具有很大的推动作用。对于低合金高强度、高韧性并具有良好焊接性能的热轧带钢的生产来说，也具有非常重大的技术价值。

[1]王延缚.板带材生成原理与工艺.北京：冶金工业出版社，1995.

[2]张燕燕.国内中厚板市场分析.轧钢，1999(6)：35-38.

[3]李成志.层流控冷系统在鞍钢中板厂的应用.鞍钢技术，2002(3)：64-67.