國家政策助推行業新技術推廣應用

[本刊訊]2011年國家工業和信息化部印發《鋼鐵工業“十二五”發展規劃》（以下簡稱《規劃》），由軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室倡導并實踐的以超快冷為核心的新一代TMCP（控軋控冷）技術，已明確列入《規劃》重點領域和任務以及鋼鐵產業新工藝、新裝備、新技術創新和工藝技術改造的重點內容。

《規劃》主要闡明了鋼鐵行業發展戰略和目標，明確發展重點，引導市場優化配置資源，對鋼鐵工業轉型升級進行部署，是“十二五”期間我國鋼鐵工業發展的指導性文件。同時指出要將產品升級放在首位，將提高量大面廣的鋼材產品質量、檔次和穩定性作為產品結構調整的重中之重，全面提高鋼鐵產品性能和實物質量，加快標準升級，有效降低生產成本。進一步提高鐵水預處理、爐外精煉比例，注重鐵合金等輔料對產品質量的影響，以潔凈鋼平臺建設為重點，理順工藝流程，推廣使用新一代控軋控冷等工藝技術。

此前，2011年7月1日，國家工業和信息化部印發的《產業關鍵共性技術發展指南（2011年）》（以下簡稱《指南》）通知，新一代TMCP（控軋控冷）技術也已被國家工信部明確列為原材料工業鋼鐵產業關鍵共性技術。產業關鍵共性技術是能夠在多個行業或領域廣泛應用，并對整個產業或多個產業產生影響和瓶頸制約的技術。產業共性關鍵技術研發是一項長期的基礎性工作。由于關鍵共性技術的研究難度大、周期長，特別是在基礎材料、關鍵工藝、核心元部件、系統集成等方面的關鍵共性技術，已經成為制約我國產業持續健康發展的核心問題；產業關鍵共性技術的研究開發是工業和通信業發展的基礎，也是我國構建現代產業體系，加快轉變發展方式，培育和發展戰略性新興產業，促進產業結構優化升級，增強自主創新能力和核心競爭力的關鍵環節。

以超快冷為核心的新一代TMCP（控軋控冷）技術是我國鋼鐵行業以著名軋鋼專家王國棟院士為代表的軋鋼科技工作者基于多年在鋼鐵材料軋制工藝技術領域的研究與實踐，通過工藝原理上的理論創新帶動裝備創新，實現了我國熱軋鋼鐵材料在產品品種及工藝開發的自主創新及實踐。近年來，在我國鋼鐵行業科研人員的積極推動及相關鋼鐵企業的大力支持下，基于相關鋼鐵企業大量的科研開發實踐，以超快冷為核心的新一代TMCP（控軋控冷）技術已逐步在我國冶金行業得到廣泛認同與認可，及至列為國家產業《規劃》及《指南》，并作為行業發展的指導性文件予以頒布實施。這既充分體現了國家及業界對鋼鐵行業這一關鍵共性技術的重視及關注，同時也標志著該項技術在業界及國家層面得到高度認可。

與傳統TMCP 技術采用“低溫大壓下”和“微合金化”不同，以超快速冷卻技術為核心的新一代TMCP（控制軋制和控制冷卻技術）的中心思想是：①在奧氏體區間，趁熱打鐵，在適于變形的溫度區間完成連續大變形和應變積累，得到硬化的奧氏體；②軋后立即進行超快冷，使軋件迅速通過奧氏體相區，保持軋件奧氏體硬化狀態；③在奧氏體向鐵素體相變的動態相變點終止冷卻；④后續依照材料組織和性能的需要進行冷卻路徑的控制。即，通過采用適當控軋+超快速冷卻+接近相變點溫度停止冷卻+后續冷卻路徑控制，通過降低合金元素使用量、適當提高終軋溫度，來實現資源節約型、節能減排型的綠色鋼鐵產品制造過程。其中超快速冷卻裝備及工藝技術是新一代TMCP實現的關鍵裝備基礎，有別于傳統的層流冷卻技術（如圖1所示）。技術目標是通過研究熱軋鋼鐵材料超快速冷卻條件下的材料強化機制、工藝技術以及產品全生命周期評價技術，采用以超快冷為核心的可控無級調節鋼材冷卻技術，綜合利用固溶、細晶、析出、相變等鋼鐵材料綜合強化手段，實現在保持或提高材料塑韌性和使用性能的前提下，80%以上的熱軋板帶鋼（含熱帶、中厚板、棒線材、H型鋼、鋼管等）產品強度指標提高100MPa-200MPa以上，或節省鋼鋼材主要合金元素用量節省30%以上，實現鋼鐵材料性能的全面提升，大幅度提高沖擊韌性，節約鋼材使用量5%-10%；提高生產效率35%以上；節能貢獻率10%-15%左右，實現國內熱軋鋼鐵材料的 “資源節約型、節能減排型”等綠色制造工藝過程，推動我國鋼鐵行業軋制工藝的全面技術進步。

在東北大學軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室、鞍鋼、首鋼、華菱漣鋼、馬鋼等國內鋼鐵行業研究院所及鋼鐵企業的共同努力下，目前已在中厚板、熱連軋、H型鋼等熱軋鋼鐵材料新一代TMCP（控軋控冷）工藝開發技術領域取得了系列創新性的科研成果。經過近五年的開發及實踐探索，圍繞新一代TMCP（控軋控冷）技術，目前我國已在超快速冷卻裝備、工藝自動化控制系統、強化機制以及產品工藝等關鍵技術領域獲得成功突破，并應用于工業化產線大批量規模化生產：

（1）開發出滿足熱軋鋼鐵材料實現超快速冷卻的高性能射流噴嘴。通過深入研究并闡明高溫鋼板高強度冷卻換熱機理，開發出可實現熱軋鋼鐵材料超快速冷卻的高強度均勻化冷卻技術（2～5倍于傳統層流冷卻速率），研制出具有多重阻尼的大型整體超寬高性能射流噴嘴，解決了熱軋鋼板高強度冷卻過程中板材高冷卻速率、高冷卻均勻性等難題。

（2）開發研制出熱軋板帶、中厚板、熱軋H型鋼等多種鋼鐵產品熱軋生產線的超快速冷卻成套技術裝備。通過開發出超快速冷卻成套設備、冷卻介質流量快速設定控制、軋線方向流量分區域控制以及軟水封等技術，解決了超快速冷卻技術的工程應用技術難題，滿足了多種熱軋鋼鐵材料熱軋生產線新一代TMCP（控軋控冷）技術的開發需要。

（3）開發出基于超快速冷卻的新一代控制冷卻技術的工藝自動化控制系統，解決了熱軋鋼鐵材料超快速冷卻過程以及新一代TMCP工藝應用過程的板形控制、性能均勻性等技術難題，實現了中厚板、熱軋板帶以及熱軋H型鋼等生產線超快速冷卻工藝的自動化連續穩定生產。

（4）圍繞新一代TMCP技術，開展了熱軋鋼鐵材料超快速冷卻條件下的材料強化機制、工藝技術以及產品全生命周期評價技術，并已在普碳、高強、管線、容器等系列高性能鋼鐵材料節約型減量化生產工藝技術方面進行了有益的開發探索及實踐。

在鋼鐵行業廣大科技工作者的大力支持及努力下，基于對普碳鋼、低合金板、高強鋼、管線鋼、容器、船板、橋梁板、高建鋼以及厚規格板材等熱軋鋼鐵材料新一代TMCP技術材料組織控制機理的前期研究及實踐探索，通過綜合利用細晶強化、析出強化、固溶強化以及相變強化等強化機制，在提高鋼鐵材料綜合力學性能、降低產品合金元素使用量、穩順軋制生產工藝過程等方面已展示出良好的應用效果和工藝技術潛力。并實現了部分熱軋鋼鐵材料品種新一代TMCP工藝技術的在線大批量生產應用。新一代TMCP工藝技術應用，噸鋼效益100元以上，在當前嚴峻的行業形勢下，為企業提高生產效益做出了重要貢獻，得到了應用企業產線的認可，推廣應用前景廣闊。

作為國家工信部《規劃》和《指南（2011年）》明確的鋼鐵產業新工藝、新裝備、新技術創新和工藝技術改造的重點內容，新一代TMCP（控軋控冷）技術是以工藝為先導，集工藝技術、設備研制和鋼鐵材料開發為一體的綜合性項目，涉及材料、機械、電氣、自動控制等多個學科專業領域。希望我國鋼鐵行業廣大科技工作者積極參與到該項技術的研究及推廣應用工作中，攜手共進，扎實推進以超快冷為核心的新一代TMCP（控軋控冷）技術工程實施及產品開發工作，為我國鋼鐵工業的發展和技術進步貢獻力量！