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控轧控冷工艺的发展及应用

摘要

控轧控冷工艺是把钢坯加热到适宜的温度，轧制时控制变形量和变形温度及

轧后按工艺要求来冷却钢材。控轧主要用于轧制细晶粒结构钢,主要原理是在终

轧后当钢板在轧机上运行至“再结晶”完成的温度时,选用合适水冷方式获得理

想延展性和韧性。

关键词变形量变形温度再结晶

1前言

1.1控轧控冷就是控制轧制和控制冷却，也叫TMCP（热机械变形轧

制）+ACC。比较适合于低碳微合金钢，特别是Nb、V、Ti复合的。

1.2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、开轧温度，轧制过程温度、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，从而达到控制钢材组织性能的目的.

1.3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。

1.4TMCP：控制轧制和控制冷却技术结合起来，能够进一步提高钢

材的强韧性和获得合理的综合性能，并能够降低合金元素含量和碳含量，降低生

产成本。通过控轧控冷生产工艺可以使钢板的抗拉强度和屈服强度平均提高约

40～60MPa，在低温韧性、焊接性能、节能、降低碳当量、节省合金元素以及冷

却均匀性、保持良好板形方面都有无可比拟的优越性。

2发展历程

2.1控轧控冷工艺主要是用于生产板材的技术。该技术的核心是在

轧制过程中通过控制加热温度、轧制过程、冷却条件等工艺参数，改善钢材的强

度、韧性、焊接性能。

2.2控制轧制工艺主要用于含有微量元素的低碳钢种，钢中常含有铌、

钒、钛，其总量一般小于0.1％。依据《塑性变形和轧制原理》控制轧制的内容

是控制轧制参数，包括温度、变形量等，以控制再结晶过程，获得所要求的组织

和性能。根据塑性变形、再结晶和相变条件，控制轧制可分为三阶段，如下所述。

（1）在奥氏体再结晶区控制轧制：适用于轧制低碳优质钢普通碳素

钢低合金高强度钢。

（2）在奥氏体未再结晶区控制轧制：适用于轧制含有微量合金元素的低碳

钢，如含铌钛钒得低碳钢。

（3）在奥氏体和铁素体两相区控制轧制。

实际轧制中，由于钢种、使用要求、设备能力等实际条件制约，

各种控制轧制可以单独使用，也可以把两种或三种工艺辩证结合使用。

2.3控制轧制工艺的优缺点

（1）控制轧制的优点如下

可以在提高钢材强度的同时提高钢材的低温韧性。

采用普通热轧生产工艺轧制Q355B钢中板，以16mm厚中板为例，

其屈服强度σs≤350MPa，-40℃的冲击韧性Ak≤445J，断口为96%纤维状断口。

当钢中加入微量铌后，仍然采用普通热轧工艺生产时，-40℃的Ak值会降低到

78J以下。然而采用控制轧制工艺生产时-40℃的Ak值可以达到728J以上。在常

规热轧工艺下生产的低碳钢α晶粒只达到7~8级，经过控制轧制工艺生产的低

碳钢α晶粒可以达到11—12级以上（按ASTM标准），细化晶粒同时达到提高

强度和低温韧性是控轧工艺的最大优点。

（2）可以充分发挥铌、钒、钛等微量元素的作用

在普通热轧生产中，钢中加入铌或钒后主要起沉淀强化作

用，其结果使热轧钢材强度提高、韧性变差，因此不少钢材不得不进行正火处理

后交货。采用控制轧制工艺生产时，铌将产生显著的晶粒细化和沉淀强化，使轧

后的钢材的强度和韧性都得到很大提高，铌含量至万分之几就很有效，钢中加入

的钒，具有一定程度的沉淀强化，同时还具有较弱的晶粒细化作用，因此在提高

钢材强度的同时没有降低韧性的现象。加入钢种的钛具有细化加热时原始γ晶

粒的作用，当采用控制轧制工艺生产含钛钢时，才能使钢中的Ti（C,N）起沉淀

强化和晶粒细化的双重作用。

（3）控制轧制工艺的缺点：要求较低的轧制变形温度和一定的道次压下率，

因此增大了轧制的负荷。由于要求较低的终轧制温度，厚规格产品需要在轧制道

次之间待温，降低轧机的生产效率。

2.4控制冷却的优点：