論“TMCP技術”在軋鋼生產中的意義作用

曾 曦

婁底職業技術學院，湖南 婁底 417000

1 TMCP技術概念

近年來，隨著社會發展與科學技術的進步，低合金高強度、高韌性并具有良好焊接性能的鋼材已經在社會上得到了廣泛的應用。各行各業對熱軋帶鋼的質量、品種、性能（強度、低溫韌性及可焊性等）的要求也越來越高 ，而這些要求僅依靠傳統的控制軋制工藝已經是無法滿足了。

因此，不僅要用控軋工藝來控制奧氏體，而且要通過軋后冷卻來控制相變本身，也就是利用軋后水冷進行控制冷卻。控制冷卻成為繼控制軋制之后中厚板生產史上的又一重大技術進步。控軋與控冷技術相結合已成為寬厚板生產的主導工藝。

在國際上，將此工藝稱為TMCP，全稱（Thermomechanical Control Process），即：熱機械控制工藝。也就是在熱軋過程中，在控制軋制溫度、加熱溫度和壓下量的控制軋制（Control Rolling）的基礎上，再實施空冷或控制冷卻及加速冷卻（Accelerated Cooling）的技術總稱。

2 TMCP技術產生背景

60年代中期西方各國鋼鐵研究人員對控制軋制開始進行研究，政府也非常重視這方面的探索和開發。

60年代末到70年代初，世界上從事控制軋制機理研究的人越來越多，生產上的應用也日漸增多，70年代逐步開發出寒冷地帶輸油輸氣管線用X60，X65，X70等熱軋板卷。相關研究證明∶應用控制軋制技術比用調質法、合金化及正火法能更好地降低碳當量，獲得高塑性和焊接性，高強度同時又具有一定低溫韌性的板帶材，因此控制軋制技術得到了國際冶金界的極大重視。但是，在控制軋制工藝中，一般要求保證較低的終軋溫度或較大的變形量，從而會使軋機負荷大大增大，使機器的穩定性和安全性大大降低。由此，控制冷卻技術的研究與發展應運而生。

經過實踐分析證明：板帶鋼在熱軋后采用控制冷卻技術不僅大大改善了鋼材的組織狀態，提高了鋼材性能，同時還大大縮短了板帶鋼的冷卻時間，提高了熱軋機的生產效率。此外還可以防止鋼材在冷卻過程中由于各處冷卻不均而產生的變形造成的彎曲和扭曲，減少表層氧化腐蝕造成的損失。而隨著此兩項技術的緊密結合，一項新的工藝技術——TMCP技術就此誕生了。

3 TMCP技術基本特點與技術優勢

TMCP技術是在不增添過多的合金元素，同時適當的后續熱處理的條件下生產出高韌性和強度的板帶鋼，所以被業界認為是一項節約材料和能源、有利于環保的技術，故自上世紀80年代開發以來，已經成為國際上生產低合金高強度寬厚板帶鋼不可缺少的技術。其基本特點簡單來說就是將鋼材的熱變形與相變有機結合起來，使鋼材高純度，夾雜物、P、S和H、O、N氣體含量全部得到嚴格控制，可大幅度提高低碳鋼、低合金鋼鋼材的強韌性；同時可簡化工序，節省能耗，節約合金，具有顯著的經濟效益和社會效益。在軋鋼生產中如中厚板、熱軋板卷、棒線型材等都相繼采用了TMCP工藝生產。在以前，要強化熱軋板帶鋼材，只有選擇添加合金元素，或是在軋后進行再加熱熱處理。這不僅延長了生產周期同時也增加了成本，雖然提高了鋼材的強度，但同時也降低了韌性，使其焊接性能變差。而TMCP工藝與它們的不同，就在于它不僅能通過加工能使鋼材獲得所需要的形狀和尺寸，而且能通過高溫變形充分細化鋼材晶粒，改善其組織，達到優良的綜合性能。（例如：優良的焊接性、合理的屈強比，卓越的低溫韌性以及良好的鋼板板型外觀）

4 TMCP技術發展現狀

近年以來，TMCP技術已在國外得到迅速的發展，目前，國外大多數先進的厚板廠家都設置有軋后快速冷卻裝置，把控制冷卻技術作為提高產品性能的重要措施，控軋控冷技術己成為中厚板生產的主導工藝。在國內，1999年在鞍鋼中厚板廠投產的高密度管層流控冷系統是一套國內比較先進的中厚板軋后控冷系統，該系統最大供水能力可達8000m3/h，并能穩定保持。上集管的最大流量約為240m3/h，下集管的最大流量約為270m3/h，對厚度為15mm～60mm規格的鋼板進行過控冷實驗，該設備的冷卻能力達到了設計要求；而在2001年國內另一大型鋼廠也成功投入使用了高密度管層流控制冷卻系統，完成了上萬噸中板鋼的固溶處理，一次性合格率穩定在98%以上。該系統投資小，充分利用了原有的的供水系統，使用壓力為1kg/cm3，不僅冷卻速率快，同時應用儲能原理使瞬間供水量達到固有系統的5～6倍，滿足了板厚15mm～35mm的鋼板的控冷要求，35mm的厚板從1050℃冷卻到200℃僅需1.5min，15mm厚板從1050℃冷卻到200℃僅需lmin，控冷后板型不平度也很小，滿足了拋丸機以及矯直機的通過要求，帶來了非常大的經濟效益。

5 TMCP技術在軋鋼生產中的意義與作用

現場試驗結果表明：軋后控冷可以顯著提高鋼板的強度和韌性，大大提高所生產鋼板的綜合力學性能。因此，了解并掌握TMCP技術，深入研究與其相關的控制冷卻工藝，對促進國內各大鋼鐵企業技術革新，生產高附加值鋼材產品具有很大的推動作用。對于低合金高強度、高韌性并具有良好焊接性能的熱軋帶鋼的生產來說，也具有非常重大的技術價值。

[1]王延縛.板帶材生成原理與工藝.北京：冶金工業出版社，1995.

[2]張燕燕.國內中厚板市場分析.軋鋼，1999(6)：35-38.

[3]李成志.層流控冷系統在鞍鋼中板廠的應用.鞍鋼技術，2002(3)：64-67.