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(lái)，隨著社會(huì)發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，低合金高強(qiáng)度、高韌性并具有良好焊接性能的鋼材已經(jīng)在社會(huì)上得到了廣泛的應(yīng)用。各行各業(yè)對(duì)熱軋帶鋼的質(zhì)量、品種、性能（強(qiáng)度、低溫韌性及可焊性等）的要求也越來(lái)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(wú)法滿足了。

因此，不僅要用控軋工藝來(lái)控制奧氏體，而且要通過(guò)軋后冷卻來(lái)控制相變本身，也就是利用軋后水冷進(jìn)行控制冷卻。控制冷卻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(jìn)步。控軋與控冷技術(shù)相結(jié)合已成為寬厚板生產(chǎn)的主導(dǎo)工藝。

在國(guó)際上，將此工藝稱為TMCP，全稱（Thermomechanical Control Process），即：熱機(jī)械控制工藝。也就是在熱軋過(guò)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(shí)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(guó)鋼鐵研究人員對(duì)控制軋制開始進(jìn)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(jī)理研究的人越來(lái)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(qiáng)度同時(shí)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(guó)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(huì)使軋機(jī)負(fù)荷大大增大，使機(jī)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(yùn)而生。

經(jīng)過(guò)實(shí)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(shí)還大大縮短了板帶鋼的冷卻時(shí)間，提高了熱軋機(jī)的生產(chǎn)效率。此外還可以防止鋼材在冷卻過(guò)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(xiàng)技術(shù)的緊密結(jié)合，一項(xiàng)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(diǎn)與技術(shù)優(yōu)勢(shì)

TMCP技術(shù)是在不增添過(guò)多的合金元素，同時(shí)適當(dāng)?shù)暮罄m(xù)熱處理的條件下生產(chǎn)出高韌性和強(qiáng)度的板帶鋼，所以被業(yè)界認(rèn)為是一項(xiàng)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(lái)，已經(jīng)成為國(guó)際上生產(chǎn)低合金高強(qiáng)度寬厚板帶鋼不可缺少的技術(shù)。其基本特點(diǎn)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是將鋼材的熱變形與相變有機(jī)結(jié)合起來(lái)，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(qiáng)韌性；同時(shí)可簡(jiǎn)化工序，節(jié)省能耗，節(jié)約合金，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(qiáng)化熱軋板帶鋼材，只有選擇添加合金元素，或是在軋后進(jìn)行再加熱熱處理。這不僅延長(zhǎng)了生產(chǎn)周期同時(shí)也增加了成本，雖然提高了鋼材的強(qiáng)度，但同時(shí)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(guò)加工能使鋼材獲得所需要的形狀和尺寸，而且能通過(guò)高溫變形充分細(xì)化鋼材晶粒，改善其組織，達(dá)到優(yōu)良的綜合性能。（例如：優(yōu)良的焊接性、合理的屈強(qiáng)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(lái)，TMCP技術(shù)已在國(guó)外得到迅速的發(fā)展，目前，國(guó)外大多數(shù)先進(jìn)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(guó)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(guó)內(nèi)比較先進(jìn)的中厚板軋后控冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)最大供水能力可達(dá)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(duì)厚度為15mm～60mm規(guī)格的鋼板進(jìn)行過(guò)控冷實(shí)驗(yàn)，該設(shè)備的冷卻能力達(dá)到了設(shè)計(jì)要求；而在2001年國(guó)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(wàn)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(shí)應(yīng)用儲(chǔ)能原理使瞬間供水量達(dá)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(jī)以及矯直機(jī)的通過(guò)要求，帶來(lái)了非常大的經(jīng)濟(jì)效益。

5 TMCP技術(shù)在軋鋼生產(chǎn)中的意義與作用

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明：軋后控冷可以顯著提高鋼板的強(qiáng)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(duì)促進(jìn)國(guó)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(dòng)作用。對(duì)于低合金高強(qiáng)度、高韌性并具有良好焊接性能的熱軋帶鋼的生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，也具有非常重大的技術(shù)價(jià)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(guó)內(nèi)中厚板市場(chǎng)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.