1、RAL.NEU,新一代TMCP技術,TMCP技術的發(fā)展和創(chuàng)新,TMCP是20世紀最偉大的鋼鐵技術成果之一 開發(fā)引領未來社會發(fā)展和人類需求的新一代鋼鐵材料 需要付出巨大的努力，充分利用新的科技成果，站在巨人的肩膀上進行鋼鐵生產(chǎn)過程的脫胎換骨的革命 作為材料物理冶金重要手段的TMCP技術，需要建立新的發(fā)展思路和開發(fā)框架 轉變思想、開拓創(chuàng)新、實現(xiàn)跨越式的發(fā)展 關鍵在于創(chuàng)新新一代的TMCP技術,傳統(tǒng)的TMCP技術,控軋控冷（TMCP）工藝,K2.1,(DQ),控制軋制,控制冷卻,控制軋制：在臨近相變點的溫度進行大壓下，即“低溫大壓下”,三種控制軋制的策略、參數(shù)和機理,控制軋制與控制冷卻的任務,控制軋制

2、 軋制參數(shù)的控制與優(yōu)化 （奧氏體狀態(tài)的控制）,加熱溫度 各個道次的軋制溫度 壓下量,控制冷卻 冷卻參數(shù)的控制與優(yōu)化 （相變過程的控制）,需要的組織和性能,開始冷卻溫度 終止冷卻溫度 冷卻速度 冷卻模式,控制軋制和控制冷卻的關鍵點,關鍵點：“奧氏體狀態(tài)的控制”和進一步的“由這種狀態(tài)受到控制的奧氏體發(fā)生的相變的控制” 控制軋制的要點：奧氏體狀態(tài)的控制（晶粒尺寸、硬化狀態(tài)） 控制冷卻的要點：奧氏體相變條件的控制（開始溫度（過冷度）、冷卻速率、終止溫度）,TMCP特征,低溫大壓下軋制負荷、生產(chǎn)率、設備投資、軋制穩(wěn)定性 微合金化提高成本、焊接性能惡化、冶煉-連鑄-軋制工藝復雜、軋制負荷增大 水是最廉價的

3、合金元素高冷卻速率的開發(fā)利用、冷卻路徑的利用、冷卻的均勻性,新一代TMCP技術的原理和設備,新一代TMCP出現(xiàn)的背景,社會的高速發(fā)展和人口急劇膨脹，使人類面臨越來越嚴重的資源、能源短缺問題，承受著越來越大的環(huán)境壓力。人類必須解決這些問題，才能與自然和諧發(fā)展，保持人類社會的長治久安和子孫后代的幸福安康。 針對這樣的問題，在制造業(yè)領域，人們提出了4R原則，即減量化、再循環(huán)、再利用、再制造。,新一代TMCP出現(xiàn)的背景,具體到TMCP技術本身，我們必須堅持減量化的原則，即采用節(jié)約型的成分設計和減量化的生產(chǎn)方法，獲得高附加值、可循環(huán)的鋼鐵產(chǎn)品。這種TMCP技術就是以超快冷技術為核心的新一代TMCP技術。

4、,現(xiàn)代連續(xù)軋制過程高速連續(xù)大變形和應變積累,終軋速度100m/s,現(xiàn)代連續(xù)軋制過程高速連續(xù)大變形和應變積累,目前，實現(xiàn)新一代TMCP技術的條件已經(jīng)具備。首先，熱軋帶鋼過程采用高速連續(xù)大變形的軋制過程，即使在較高的溫度下，也可以通過連續(xù)大變形和應變積累，得到硬化的充滿缺陷的奧氏體。換言之，在現(xiàn)代的熱連軋機，即使不用“低溫大壓下”，也可以實現(xiàn)奧氏體的硬化。,現(xiàn)代連續(xù)軋制過程高速連續(xù)大變形和應變積累,對于棒線材軋機，橫列式布置已經(jīng)逐步被淘汰，高速連軋機已經(jīng)取而代之。由于連軋中的連續(xù)大變形和應變積累，硬化的獲得不僅不需要低溫大壓下，甚至也不一定必須合金和微合金元素添加。,加工強化,累積應變及未再結晶強

5、化,細化晶粒軟化,Fm/Fc,1,2,3,4,5,6,精軋機組機架序號,控制冷卻組織變化 （細晶與相變強化）,冷卻速度與貝氏體相變強化,K223,0.01C1.5Mn0.04Nb0.09V Sv有效奧氏體晶界面積（代表變形量的大?。?通過加速冷卻，抑制鐵素體相變，促進貝氏體相變，實現(xiàn)相變強化。,硬化奧氏體的“凍結”,在這種情況下，我們考慮的第一個問題是軋件的溫度。由于采用常規(guī)軋制，終軋溫度較高，如果不加控制，材料會由于再結晶而迅速軟化，失去硬化狀態(tài)。因此，在終軋溫度和相變開始溫度之間的冷卻過程中，應努力設法避免硬化奧氏體的軟化，即設法將奧氏體的硬化狀態(tài)保持到動態(tài)相變點。近年出現(xiàn)的超快速冷卻技術

6、，可以對鋼材實現(xiàn)每秒幾百度的超快速冷卻，因此可以使材料在極短的時間內(nèi)，迅速通過奧氏體相區(qū)，將硬化奧氏體“凍結”到動態(tài)相變點。這就為保持奧氏體的硬化狀態(tài)和進一步進行相變控制提供了重要基礎條件。,新一代TMCP的變形和冷卻特征,新一代熱帶軋機的控制冷卻系統(tǒng),超快速冷卻裝置的配置,控制冷卻過程自動化系統(tǒng)控制功能關聯(lián),冷卻速度,國外，比利時的CRM率先開發(fā)了超快速冷卻（UFC）系統(tǒng)，可對4mm的熱軋帶鋼實現(xiàn)400/s的超快速冷卻。日本的JFE-福山廠開發(fā)的Super OLACH系統(tǒng)，可以對3mm的熱軋帶鋼實現(xiàn)700/s的超快速冷卻。 國內(nèi)，東北大學RAL開發(fā)的高冷速系統(tǒng)也可以達到相似的冷卻效果。RAL

7、開發(fā)的棒材超快速冷卻系統(tǒng)對20mm直徑的棒材，可以實現(xiàn)1000/s的超高速冷卻,精細控制的、均勻化的超快速冷卻,軋后鋼材超快速冷卻，迅速穿過奧氏體區(qū)，達到快速冷卻條件下的動態(tài)相變點。立即停止冷卻。所以，這種超快速冷卻不同于淬火，準確的超快冷卻停止溫度是十分重要的。采用高冷卻速率時，會由于鋼板冷卻不均會造成鋼板的翹曲，這些問題需要解決。,精細控制的、均勻化的超快速冷卻,超快速冷卻技術應當具有下面3個特點： （1）具有超快速冷卻能力，即其冷卻速度可以達到水冷的極限速度 （2）板面內(nèi)溫度分布均勻 （3）可以實現(xiàn)高精度的冷卻終止溫度控制。,超快冷卻后的相變控制,超快速后的后續(xù)相變過程的控制。這方面，現(xiàn)

8、代的控制冷卻技術已經(jīng)可以提供良好的控制手段，實現(xiàn)冷卻路徑的精確控制。對新一代TMCP而言，相變強化仍然是可以利用的重要強化手段。同樣，也可以根據(jù)需要，適量加入微合金元素，實現(xiàn)析出強化。因此，新一代的TMCP將充分調動各種強化手段，提高材料的強度，改善綜合性能。,高速連軋的溫度制度“趁熱打鐵”,新一代的TMCP采用適宜的正常軋制溫度進行連續(xù)大變形，在軋制溫度制度上不再堅持“低溫大壓下”的原則。與“低溫大壓下”過程相比，軋制負荷可大幅度降低，設備條件的限制可放松。軋機建設不必追求高強化，大幅度降低建設投資。,高速連軋的溫度制度“趁熱打鐵”,適宜的軋制溫度，大大提高軋制的可操作性，避免軋制工藝事故，

9、例如卡鋼、堆鋼等，同時也延長了軋輥、導衛(wèi)等軋制工具的壽命。提高產(chǎn)量、降低成本 對于一些原來需要在粗軋和精軋之間實施待溫的材料，可以直接軋制,“趁熱打鐵”及其優(yōu)點,由于新一代的TMCP避免了“低溫大壓下”，使得傳統(tǒng)的“趁熱打鐵”的思想得以貫徹實行，這對于減輕生產(chǎn)設備負荷、確保軋制過程穩(wěn)定、改善加工過程的可操作性、提高材料的可加工性、降低軋制能耗等具有十分重要的意義。由于可以少加或者不加微合金元素和合金元素，所以可以節(jié)省大量的資源和能源，實現(xiàn)減量化的軋制，降低鋼材生產(chǎn)成本，這對于鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和協(xié)調發(fā)展具有重要的作用。,低成本、減量化的成分設計,采用常規(guī)的TMCP工藝時，為了提高鋼的強度，除

10、了適當提高碳和錳的含量外，要增加一定量的微合金元素和合金元素，這必然要提高鋼的碳當量。但是，由于新一代的TMCP技術充分利用高速連續(xù)軋制實現(xiàn)奧氏體的硬化，所以可以大大降低對微合金和合金元素的依賴，在材料設計上實現(xiàn)低成本、減量化。這對于節(jié)省資源和能源，以及鋼鐵材料的再循環(huán)利用，實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展，具有重要意義。,超快速冷卻后的冷卻路徑控制,實施超快速冷卻后的鋼材還要依據(jù)所需要的組織和性能要求，進行冷卻路徑控制，從而得到多樣化的相變組織和多樣化的材料性能。這對于利用簡單的成分設計獲得不同性能的材料，實現(xiàn)柔性化的軋制生產(chǎn)，提高煉鋼和連鑄的生產(chǎn)效率，具有重要的意義。,產(chǎn)品組織、性能特點,1、由于新一

11、代的TMCP技術仍然堅持傳統(tǒng)TMCP的兩條原則，即奧氏體硬化的控制和硬化奧氏體相變過程的控制，所以NG-TMCP可以實現(xiàn)材料晶粒細化，發(fā)揮細晶強化的作用，材料的強度、塑性、韌性、卷邊成形性等性能可以大為改善。（如兼有強度、延伸、韌性、擴孔性能、低屈強比）,產(chǎn)品組織、性能特點（1）,2、如果存在碳氮化物析出的問題，由于采用超快速冷卻，迅速通過奧氏體區(qū)，碳氮化物多處大量形核，同時限制析出物的長大，所以碳氮化物析出細小、均勻，這有利于提高材料的強度水平，開發(fā)高強鋼。,產(chǎn)品組織、性能特點,3、由于采用特殊設計的冷卻裝置，可以避開過渡沸騰區(qū)，實現(xiàn)全板面的均勻、快速核沸騰冷卻，故冷卻過程中材料溫度均勻，因