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1、控轧控冷技术的研究现状及发展摘要：本文介绍了控轧控冷工艺的发展历史、工艺原理以及控轧控冷工艺，叙述了近些年来国内外发展与应用以及今后的展望。关键词：控扎控冷；TMCP;超快冷技术；热轧一、概述控扎控冷是一项具有丰富理论内容和较大实用价值的轧钢新技术，其特点是把利用塑性变形得到钢材外部几何形状的热加工成形过程与控制改善钢材的组织状态，提高钢材性能的物理冶金过程有机结合起来，简单地说就是把将钢的热变形与相变有机的结合起来。其突出的优点是：可大幅度提高低碳钢、低合金钢钢材的强韧性；提高热轧钢材性能合格率；同时可简化工序，节省能耗，节约合金，具有显著地
2、经济效益和社会效益[1]。控制轧制(C-R)和控制冷却(C-C)技术的研究始于1890年至二次世界大战期间的德国,当时科研人员对钢铁制品的热加工条件、材质及显微金相组织之间的关系进行了非系统的零散研究,只是定性地揭示了热加工条件和材质间的关系。到了20世纪60年代初期,在美国科研人员定性地解释了热轧后的钢材继续发生奥氏体再结晶的动力学变化后,这才从理论上某种程度地解释了控制轧制技术。到了20世纪60年代末期,科研人员通过试验发现,添加微量元素铌(Nb)对提高单纯轧制钢。材的强度有效。随后进一步的研究表明,11造成铌系钢材高强度的原因,是由于微细
3、铌碳氮化合物的铁素体析出相强化造成的。同期英国钢铁研究机构对轧制钢材的显微结构和机械性能的定量关系、铌、钒(V)的强化机理,控制轧制原理等进行研究,证实了依靠物理冶金基础,进行合理的合金成分的设计和轧制条件的设定,便能达到所期望的钢材目标性能值和显微组织。到了20世纪70年代，对钢材强度、低温韧性、焊接性能要求更高了,而此时仅仅依靠传统的控制轧制技术远远不够。于是在奥氏体控制轧制的基础上,还需要控制冷却速度来控制相变本身,于是开始了真正意义的控轧控冷技术的应用[2]。二、控扎控冷的原理控轧控冷技术的基本原理就是控制热轧条件,经过相变过程在奥氏体
4、(γ)的基体上,形成高密度的铁素体(α)晶核,从而在相变后,达到细化钢材的组织结构[3]。经过研究发现铁素体的形核位置通常是在奥氏体的相界面、由热变形和变形带造成的退火孪晶的内界面。传统意义上的热轧产品铁素体相晶核大量在奥氏体晶界上产生,而控轧控冷轧制后产品的铁素体相晶核既可以在晶粒内部成核,也可以在晶界上成核,这就导致了两者在铁素体晶粒最后结构上的不同。可分为控制轧制和控制冷却两个过程[4-5]。2.1控扎技术控制轧制是在调整钢的化学成分的基础上，通过控制加热温度、轧制温度、变形制度等工艺参数，控制奥氏体状态和相变产物的组织状态，从而达到控制
5、钢材组织性能的目的。控制轧制技术的关键有二：一是控制轧制温度，尤其是终轧阶段温度；二是控制变形程度。按照变形温度和再结晶程度控制轧制通常划分为三个阶段[6-7]：111)在奥氏体再结晶区（温度：T＞Tnr未再结晶温度）结束终轧的一阶段轧制；2)在奥氏体末再结晶区(温度：Ar3＜T＜Tnr)结束终轧的两阶段控制轧制；3)在奥氏体+铁素体两相区（温度：Ar3～(Ar3-40℃)）结束终轧的三阶段控制轧制。研究表明：在奥氏体再结晶温度区间，增加变形量可以细化再结晶奥氏体晶粒，过渡增加变形量，再结晶奥氏体晶粒细化趋势减弱，如图1所示[8-9]。图1.再
6、结晶奥氏体的晶粒直径2.2控制冷却技术控制冷却：是通过控制热轧钢材轧后的冷却条件来控制奥氏体组织状态、控制相变条件、控制碳化物析出行为、控制相变后钢的组织和性能[10-13]。11板带钢轧后冷却技术的发展经历了不断的技术更新。从控制冷却技术的发展来看，主要集中在提高冷却速度（冷却效率）、温度均匀性、设备可靠性、提高组织均匀性、控冷板形平直度等几个方面做出努力。按照冷却技术特点可以将板带的冷却技术划分为3代[14-16]：图2.控扎控冷发展过程第1代（～1980’s）：以喷淋冷却为代表的冷却技术，冷却水流密度小（小于300L/(min·m2)），
7、喷水压力在0.20～0.50MPa为主，倾斜喷射或垂直喷射。第2代（1980’s～）：以1980’s年代以后出现的层流喷射冷却技术，如日本住友金属DAC（DynamicAcceleratedCooling）采用水幕冷却,日本JFE的OLAC(On-LineAcceleratedCooling)采用柱状层流。其冷却水流密度在380-700L/(min·m2)，冷却水压力不高，但是动量较大，可以击破钢板表面残水膜，获得较强的冷却效果。1990’s年代后，以改进型层流喷射（Modifiedlaminarjet）冷却技术为主。气-水混合冷却（气雾冷却）
8、也是这一时代的产物，如CLECIM公司的ADCO（AdjustableDynamicCooling）技术。11第3代（2000’s～）：自2000’s
