对几种新轧制工艺技术的浅析摘要：从个人理解的角度阐述了新一代TMCP、无头轧制和半无头轧制自由规程轧制、柔性轧制、铁素体轧制等新工艺技术的特点。

在此基础上介绍了这些新工艺技术在实际生产中的应用情况。

关键词：轧制新工艺技术特点及应用1、前言：近几年，在有关部门及研究机构的大力推动下，国内越来越多的企业正在实际生产中应用或尝试新的轧制工艺技术。

如新一代TMCP技术；无头轧制和半无头轧制技术；自由规程轧制技术；柔性轧制技术和铁素体轧制技术等。

这些技术的应用在企业节约合金用量、降低生产成本、优化钢材综合性能、提高成材率、提高冲压性能，实现交叉轧制，提高热装比等方面发挥着各自不同的良好作用。

2、新一代TMCP轧制工艺技术TMCP(Thermo Mechanical Control Process：热机械控制工艺)就是在热轧过程中，在控制加热温度、轧制温度和压下量的控制轧制(CR Control Rolling)的基础上，再实施空冷或控制冷却(加速冷却/ACC：Accelerated Cooling)的技术总称。

TMCP目的是改善钢板组织状态，细化奥氏体晶粒，使碳化物在冷却过程中于铁素体中弥散析出，提高钢板强度和综合机械性能。

2．1传统TMCP技术的不足传统TMCP技术利用添加微合金元素来扩大未再结晶区，采用低温大变形产生硬化奥氏体通过加速冷却控制硬化奥氏体相变。

由此导致两方面的不足：一是通过铌等微合金元素的加入显著提高钢材的再结晶温度、扩大未再结晶区，会大幅度提高材料的碳当量，恶化材料的焊接性能，同时也增加了合金成本。

二是低温大压下轧制对轧制设备能力有更高的要求，增大设备投资，稳定轧制难度更大。

2．2新一代TMCP的技术的特点新一代TMCP的技术思路是：利用现代化热连轧机的高速轧制能力，在适于变形的温度区间快速完成连续大变形和应变积累，得到硬化的充满缺陷的奥氏体，即不采用“低温大压下”，同样实现奥氏体硬化。

然后通过轧后立即进行超快速冷却（原理见图1），使轧件迅速通过奥氏体相区，保持轧件奥氏体硬化状态，并在奥氏体向铁素体相变的动态相变点温度准确终止冷却。

最后依照材料组织和性能的需要选择相应的冷却路径进行冷却控制。

图1 超快速冷却UFC-TMCP 的基本原理2．3新一代与传统的TMCP 工艺技术的主要不同点2.3.1轧制区间不同新一代TMCP 技术采用再结晶区范围内的正常轧制温度轧制，在轧制温度制度上不再坚持“低温大压下”的原则。

所以，与采用“低温大压下” 传统TMCP 技术相比，带来以下几点变化：轧制负荷(包括轧制力和电机电流)可以大幅度降低，设备条件的限制可以大为放松;由于温度高，使积累的位错可以进行滑移和析出，高能状态应力得以释放;不需通过合金提高未再结晶区温度和扩大再结晶区，可比在传统TMCP 的基础上进一步减少合金用量，采用更为优化的低成本、减量化成分设计。

2.3.2相变机理不同新一代TMCP 技术的相变是一种动态相变，相变发生在变形过程中和相变后短时内，它是形核控制相变，从界面形核开始，在连续热变形、连续应变能积累和释放过程中晶核在高时变区（应变带、滑移带、孪晶带、亚结构界面）不断反复形核，具有“形核位置不饱和”机制：相变速率快，可产生等轴低位错密度的超细亚铁素体。

而传统TMCP 技术的相变主要发生在变形后的连续冷却过程中。

2.3.3控制冷却能力的不同传统TMCP 技术是在相变点附近轧制，冷却途径只有一条，其冷却途径不能控制，而新一代TMCP 技术可以根据用户对钢板组织与性能的要求，控制冷却路温度时间径和所需组织，可以设计多条冷却路径（见图2），例如强度要求不是很高的钢，冷却到动态相变点附近时，采用一定的冷却速度得到铁素体钢;当强韧性要求都较高时，可采用较大冷速进入贝氏体区，得到贝氏体组织;如果对强度要求很高的钢采用更大冷却速度，得到马氏体钢。

新一代TMCP技术最开始主要用于生产高强度造船钢板和长距离输送石油、天然气用管线钢板，以及其它用途的高强度焊接结构钢板。

近年来，又开发出了应用于LPG储罐和运输船用钢板、高层建筑用厚壁钢板、海洋构造物等重要用途的钢板。

以造船板、管线用钢板、焊接结构钢板等产品为主的厚钢板，在钢铁发达国家采用新一代TMCP技术生产的约占30-50%。

在中厚板领域，国内首秦、鞍钢、普阳、敬业等都已成功应用了新一代的TMCP工艺技术并取得良好效果，受其影响不少企业也正在考虑采用。

图2新一代TMCP技术中冷却路径的控制3 无头轧制和半无头轧制3.1无头轧制技术的先进性无头轧制和半无头轧制技术是近年来出现的新技术。

无头轧制主要应用在热轧带钢和棒线材生产中，采用传统分块轧制方式的轧机要频繁的咬钢、抛钢和变换轧制速度，造成钢材头、尾部的质量难以保证，轧机作业率较低，对产品尺寸精度的控制也较为困难。

对此，有关科技工作者通过在传统的热轧生产线上设置采用钢坯对焊机及精轧后连续轧制。

该方法与传统轧制方法相比，成材率可提高0.5%～1.0%，生产率可提高10%～15%，产品质量、精度也有较大的提高。

此外，用传统的轧制方法轧薄板时容易出现跑偏、甩尾、浪形等问题，而无头轧制则无此现象，可提高钢带行走的稳定性，可以生产0.8～1.0mm带材。

此技术由于避免了频繁的咬钢，设备的磨损和废品率也有所下降，可降低2.5%～3%的生产成本。

3．2半无头轧制技术的的先进半无头轧制主要用于薄板坯连铸连轧生产线，主要是为生产薄规格热轧带钢设计的，虽然其设备配置与传统的薄板坯连铸连轧大体相同，但是技术有很大变化。

3．2．1如采用半无头轧制的某CSP生产线，薄板坯出结晶器时的厚度为63mm，经过液芯压下后离开连铸机时连铸坯厚度为48mm。

此时，连铸坯不剪断进入隧道式加热炉（传统CSP生产线连铸坯剪断为40余米），加热炉可达300余米（传统CSP生产线为200m）；连铸坯经均热以后进入7机架连轧机组轧制成材。

3．2．2生产线的输出冷却辊道分为两段，第一段较短，为30m左右，其中快速冷却水集管为10m左右，冷却段后是超薄带卷取机（旋转卷取机）；第二段为传统的层流冷却和传统的卷取机，主要生产一般规格的热带。

为对生产的成品带钢进行分卷，在每个卷取机前均设有高速飞剪。

该生产线的产品以超薄规格热带为主，其中0.8～3mm带钢占60%以上，高强度钢的最小厚度为1.2mm，低碳钢的最小厚度可以达到0.8mm。

3．2．3宽度为900～1600mm的产品如果采用半无头轧制技术，双流连铸的最大产量可以达到240万t。

企业采用半无头轧制技术可利用连铸坯可以较长的特点，减少穿带过程产生的带钢温度降低、厚度不易控制和生产不稳定等问题，非常有利于薄规格产品的轧制。

3．2．4 2009年6月，世界第一条薄板坯无头连铸连轧生产线（ESP）在意大利阿尔维迪公司克莱蒙纳厂正式投入工业化运行。

这是历史上首次以连续不间断的生产工艺通过薄板坯连铸连轧设备从钢水直接生产出热轧带卷。

该设备基于阿尔维迪ISP技术，是世界上生产热轧带钢最紧凑的生产线，总长仅有190m，连铸和轧制工艺直接串联，显著降低成本。

而且，ESP生产线是第一条能够在7min 内完成从钢水到地下卷曲机上的全连续生产线。

这套设备额定产能为200万t/a，生产带卷最宽可达1600mm，最薄可达0.8mm。

所生产的薄规格和超薄规格热轧带卷可以直接下游生产加工。

ESP无头带钢生产线能够生产从低碳钢到高碳钢以及合金钢的完整产品系列，包括高等级优质钢种，比如高硅钢和用于制造汽车车身面板的IF钢。

4自由规程轧制技术4．1自由规程轧制的先进性1）自由规程轧制是一个换辊单元内，钢质、厚度、宽度几乎可以不受限制地自由过渡的轧制技术，自由规程轧制主要体现在宽度可连续自由变化，(由宽到窄、同宽和由窄到宽轧制)，一般是指可“批量同宽轧制”或“大逆宽轧制”。

2）采用自由轧制打破了以往精轧机按轧制单元安排轧制计划的限制，在轧制不同钢种，多种宽度、厚度规格的钢带时极具灵活性，可更好满足热送热装、直接热装以及直接轧制工艺要求，减少连铸板坯规格并提高连铸机产量。

4．2必需与之相配合的其它技术1）制约自由规程轧制实现的因素是工作辊轴向的严重不均匀磨损，导致承载辊缝形状畸变和“批量同宽轧制”或“大逆宽轧制”时带钢板形失控，因此自由规程轧制问题本质上是板形控制问题。

开发自由规程轧制技术的思路可以是减少或消除工作辊表面磨损、均匀化磨损分布，或者开发特殊的可补偿磨损对辊缝影响的板形控制技术。

2）为保证带钢厚度精度、板形平直度、凸度及减少边部减薄，解决因轧辊热膨胀引起的轧制不稳、轧辊表面粗糙和铁皮缺陷等问题，自由程序轧制必须配合以下技术：液压AGC和高精度设定模型及AGC系统，PC轧机和板凸度、板形控制系统，工作辊横移（WRS）高速钢轧辊和在线磨辊（ORG），并增设第7机架。

除此以外，还应采取润滑轧制技术，采用润滑轧辊和高速钢轧辊，以及ORG、WRS 组合使用，减小轧辊磨损，并使磨损分布均匀，为自由程序轧制创造有利条件。

鞍钢1700ASP轧机的上游机架使用LVC技术，下游机架采用锥形工作辊技术，所有.机架使用支持辊变接触轧制技术。

并增强了热轧机组的凸度控制能力，改变了下游.机架工作辊“凹槽形”磨损形态，实现自由规程轧制中板形的良好控制。

其生产线同宽轧制长度超过80km，宽度逆向跳跃达到300mm，同时不同钢种、厚度规格的带钢可交叉轧制。

5柔性轧制技术 (FRT，flexible rolling technology) 5．1柔性轧制技术的先进性1）传统钢铁生产以规模化、连续化和集约化生产模式为主导，在应对多品种、小批量的订单要求时缺乏灵活性，在生产组织上和成本控制上都存在困难。

柔性轧制技术(FRT，flexible rolling technology)，就是利用同一种材料，通过对轧制、冷却过程的控制，生产出不同强度级别、不同组织和性能的产品。

从而可大大简化炼钢、连铸过程的生产操作，有利于生产的组织和调度，为实现生产的大规模定制奠定基础。

柔性轧制技术实现，为解决钢铁企业规模化生产同用户对钢铁产品的需求日趋多样化、个性化之间的矛盾提供了新的途径。

2）轧制装备水平的提升和轧制技术的进步，使通过轧制工艺控制在较大范围改变钢材性能具备了条件。

如通过细晶强化与相变强化，可以用普碳钢的化学成分生产出屈服强度为200～400 MPa的各类钢材，用碳锰钢的化学成分生产出屈服强度为35O～600 MPa的各类钢材。

3）典型的柔性轧制方式如图3 所示，即采用同一化学成份的坯料生产不同性能级别的钢材产品。

同以往调整化学成分的方法相比，新的工艺方法可以简化冶炼、连铸的操作和管理，有利于冶炼和连铸工艺的持续稳定，使冶炼、连铸、板坯库、加热炉之间的衔接便捷、管理简化、难度减低。