論“TMCP技術(shù)”在軋鋼生產(chǎn)中的意義作用

曾 曦

婁底職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 婁底 417000

1 TMCP技術(shù)概念

近年來，隨著社會發(fā)展與科學(xué)技術(shù)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(jīng)在社會上得到了廣泛的應(yīng)用。各行各業(yè)對熱軋帶鋼的質(zhì)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(tǒng)的控制軋制工藝已經(jīng)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?？刂评鋮s成為繼控制軋制之后中厚板生產(chǎn)史上的又一重大技術(shù)進步?？剀埮c控冷技術(shù)相結(jié)合已成為寬厚板生產(chǎn)的主導(dǎo)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(chǔ)上，再實施空冷或控制冷卻及加速冷卻（Accelerated Cooling）的技術(shù)總稱。

2 TMCP技術(shù)產(chǎn)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(fā)。

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(chǎn)上的應(yīng)用也日漸增多，70年代逐步開發(fā)出寒冷地帶輸油輸氣管線用X60，X65，X70等熱軋板卷。相關(guān)研究證明∶應(yīng)用控制軋制技術(shù)比用調(diào)質(zhì)法、合金化及正火法能更好地降低碳當(dāng)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(shù)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(fù)荷大大增大，使機器的穩(wěn)定性和安全性大大降低。由此，控制冷卻技術(shù)的研究與發(fā)展應(yīng)運而生。

經(jīng)過實踐分析證明：板帶鋼在熱軋后采用控制冷卻技術(shù)不僅大大改善了鋼材的組織狀態(tài)，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(chǎn)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(chǎn)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(shù)的緊密結(jié)合，一項新的工藝技術(shù)——TMCP技術(shù)就此誕生了。

3 TMCP技術(shù)基本特點與技術(shù)優(yōu)勢

TMCP技術(shù)是在不增添過多的合金元素，同時適當(dāng)?shù)暮罄m(xù)熱處理的條件下生產(chǎn)出高韌性和強度的板帶鋼，所以被業(yè)界認(rèn)為是一項節(jié)約材料和能源、有利于環(huán)保的技術(shù)，故自上世紀(jì)80年代開發(fā)以來，已經(jīng)成為國際上生產(chǎn)低合金高強度寬厚板帶鋼不可缺少的技術(shù)。其基本特點簡單來說就是將鋼材的熱變形與相變有機結(jié)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(yán)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(jié)省能耗，節(jié)約合金，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。在軋鋼生產(chǎn)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(chǎn)。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(chǎn)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(xì)化鋼材晶粒，改善其組織，達到優(yōu)良的綜合性能。（例如：優(yōu)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(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

近年以來，TMCP技術(shù)已在國外得到迅速的發(fā)展，目前，國外大多數(shù)先進的厚板廠家都設(shè)置有軋后快速冷卻裝置，把控制冷卻技術(shù)作為提高產(chǎn)品性能的重要措施，控軋控冷技術(shù)己成為中厚板生產(chǎn)的主導(dǎo)工藝。在國內(nèi)，1999年在鞍鋼中厚板廠投產(chǎn)的高密度管層流控冷系統(tǒng)是一套國內(nèi)比較先進的中厚板軋后控冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)最大供水能力可達8000m3/h，并能穩(wěn)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(guī)格的鋼板進行過控冷實驗，該設(shè)備的冷卻能力達到了設(shè)計要求；而在2001年國內(nèi)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(tǒng)，完成了上萬噸中板鋼的固溶處理，一次性合格率穩(wěn)定在98%以上。該系統(tǒng)投資小，充分利用了原有的的供水系統(tǒng)，使用壓力為1kg/cm3，不僅冷卻速率快，同時應(yīng)用儲能原理使瞬間供水量達到固有系統(tǒng)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(jīng)濟效益。

5 TMCP技術(shù)在軋鋼生產(chǎn)中的意義與作用

現(xiàn)場試驗結(jié)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(chǎn)鋼板的綜合力學(xué)性能。因此，了解并掌握TMCP技術(shù)，深入研究與其相關(guān)的控制冷卻工藝，對促進國內(nèi)各大鋼鐵企業(yè)技術(shù)革新，生產(chǎn)高附加值鋼材產(chǎn)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(chǎn)來說，也具有非常重大的技術(shù)價值。

[1]王延縛.板帶材生成原理與工藝.北京：冶金工業(yè)出版社，1995.

[2]張燕燕.國內(nèi)中厚板市場分析.軋鋼，1999(6)：35-38.

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