新一代控軋控冷技術(shù)是近年來熱軋鋼鐵材料組織調(diào)控工藝技術(shù)領(lǐng)域最重要的技術(shù)突破及研發(fā)成果。針對(duì)熱連軋板帶鋼生產(chǎn)線，通過超快速冷卻技術(shù)的合理配置，基于其高冷卻均勻性、高冷卻強(qiáng)度、冷卻速率范圍無級(jí)可調(diào)等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)熱軋板帶鋼軋制-冷卻一體化組織調(diào)控，充分利用細(xì)晶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化以及相變強(qiáng)化等綜合強(qiáng)韌化機(jī)制，挖掘鋼鐵材料潛能，對(duì)于鋼鐵行業(yè)節(jié)約資源能源，開發(fā)生產(chǎn)高品質(zhì)熱軋鋼鐵材料，推動(dòng)我國鋼鐵行業(yè)產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級(jí)和綠色制造具有重要實(shí)用價(jià)值和意義。

東北大學(xué)作為新一代控軋控冷技術(shù)的倡導(dǎo)者，在基礎(chǔ)研究-技術(shù)創(chuàng)新-應(yīng)用實(shí)踐基礎(chǔ)上，持續(xù)開展熱軋板帶鋼新一代控軋控冷工藝技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用工作。在闡明有壓傾斜射流沖擊換熱高效率、高均勻性冷卻機(jī)理機(jī)制的基礎(chǔ)上，結(jié)合熱連軋板帶鋼產(chǎn)線特點(diǎn)、特色化產(chǎn)品工藝開發(fā)需求，持續(xù)升級(jí)完善多功能超快速冷卻系統(tǒng)，不斷拓展工藝應(yīng)用領(lǐng)域，開發(fā)形成了集中間坯粗軋控溫-軋后超快速冷卻為一體的大型熱連軋板帶鋼超快速冷卻成套裝備技術(shù)、組織性能調(diào)控方法與技術(shù)以及特色化產(chǎn)品體系。相關(guān)研究成果已應(yīng)用至國內(nèi)十余條大中型熱連軋生產(chǎn)線，為開發(fā)系列化、特色化、高品質(zhì)熱連軋帶鋼產(chǎn)品作出重要貢獻(xiàn)，也為我國鋼鐵行業(yè)熱連軋主產(chǎn)線關(guān)鍵工藝、裝備技術(shù)的自主創(chuàng)新作出了貢獻(xiàn)。

高強(qiáng)度均勻化冷卻技術(shù)是新一代控軋控冷技術(shù)的核心。以層流冷卻為代表的傳統(tǒng)控制冷卻技術(shù)，在熱軋板帶鋼組織性能調(diào)控中發(fā)揮了重要作用。但隨著板帶鋼產(chǎn)品對(duì)軋后冷卻強(qiáng)度、冷卻均勻性的要求進(jìn)一步提高，層流冷卻已愈發(fā)難以滿足多樣化的冷卻工藝需求。鑒于此，區(qū)別于傳統(tǒng)層流冷卻技術(shù)，東北大學(xué)提出基于具有高換熱強(qiáng)度的射流沖擊換熱機(jī)制，采用有壓傾斜射流冷卻方法，即通過采用一定壓力的冷卻水、傾斜噴射至運(yùn)動(dòng)鋼板表面，冷卻水直接沖擊帶鋼表面，在沖擊落點(diǎn)滯止流動(dòng)區(qū)和壁面射流區(qū)域?qū)崿F(xiàn)高的冷卻強(qiáng)度；采用多重阻尼的射流噴嘴結(jié)構(gòu)在確保冷卻水實(shí)現(xiàn)板寬方向流量均布的同時(shí)，在帶鋼表面形成有序壁面射流，使得換熱快速過渡到高效的單相強(qiáng)制對(duì)流狀態(tài)，消除帶鋼表面汽膜和殘留水的無序流動(dòng)狀態(tài)。此外，同比換熱強(qiáng)度較低的層流冷卻，在傾斜射流高強(qiáng)度換熱條件下，具有較低冷卻強(qiáng)度的殘留水冷卻過程對(duì)帶鋼表面的不均勻換熱影響大為減小，在一定程度也提升了帶鋼冷卻的均勻性?；谏鲜鲅芯?，實(shí)現(xiàn)了以高冷卻強(qiáng)度、高冷卻均勻性為特征的熱連軋板帶鋼新一代控制冷卻技術(shù)突破。

以超快冷為核心的新一代控軋控冷工藝技術(shù)開發(fā)應(yīng)用十余年來，經(jīng)過不斷完善與工藝拓展，在熱連軋產(chǎn)線，已由軋后冷卻應(yīng)用拓展至集軋制過程中間坯控溫冷卻、軋后超快速冷卻為一體的大型超快速冷卻系統(tǒng)，多工序的軋制過程靈活控溫，為實(shí)現(xiàn)軋制-冷卻一體化的溫度控制及組織調(diào)控提供工藝手段。目前，其典型的工藝配置如圖1所示。

軋制控溫冷卻系統(tǒng)根據(jù)工藝需求有三種工藝布置形式。一是布置在粗軋機(jī)上，其目的在于實(shí)現(xiàn)在粗軋道次間即時(shí)冷卻，通過冷卻與軋制道次的有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)粗軋過程的即時(shí)控溫，為軋制-冷卻的一體化控制工藝提供支撐；二是布置在粗軋機(jī)后，其目的在于對(duì)粗軋后的中間坯進(jìn)行冷卻，減少典型鋼種的擺鋼待溫時(shí)間，且能利用進(jìn)精軋機(jī)前的時(shí)間進(jìn)行有效返紅，確保中間坯的心表溫度均勻性；三是布置在精軋機(jī)組前，經(jīng)過冷卻系統(tǒng)后，中間坯進(jìn)精軋機(jī)前，返溫時(shí)間較短，表層返溫不充分，板坯厚度方向溫度存在一定梯度，實(shí)現(xiàn)精軋差溫軋制工藝，促進(jìn)中間坯心部變形，進(jìn)而改善熱連軋板帶鋼心部組織。

根據(jù)組織性能調(diào)控及工藝應(yīng)用需求，軋后超快速冷卻系統(tǒng)有前置式和后置式兩種布置形式。前置式超快冷裝備位于精軋機(jī)后，可單獨(dú)控制使用，也可與常規(guī)層流冷卻匹配使用，實(shí)現(xiàn)如圖2（a）所示的工藝路徑，即在精軋后對(duì)鋼板立即進(jìn)行高強(qiáng)度冷卻至工藝需求溫度點(diǎn)，滿足產(chǎn)品組織性能調(diào)控需要。后置式超快冷位于層流冷卻與卷取機(jī)之間，其主要特點(diǎn)在于結(jié)合前置式超快冷或常規(guī)層流冷卻，實(shí)現(xiàn)靈活的兩階段冷卻控制，開發(fā)如雙相鋼、復(fù)相鋼等典型產(chǎn)品，其工藝路徑如圖2（b）所示。

基于對(duì)軋后超快速冷卻下組織調(diào)控機(jī)理的認(rèn)知以及超快冷裝備的開發(fā)實(shí)踐，相繼開發(fā)出UFC-F、UFC-B、UFC-M及后置式UFC-DP等軋后冷卻工藝，充分發(fā)揮多種強(qiáng)化機(jī)制的綜合作用，使鋼中主要合金元素用量節(jié)省20%-30％或?qū)崿F(xiàn)鋼鐵材料性能的大幅提升，實(shí)現(xiàn)特色化、高品質(zhì)的熱連軋板卷工藝技術(shù)及產(chǎn)品開發(fā)，有利于鋼鐵生產(chǎn)的降本增效及提質(zhì)增效。

針對(duì)以鐵素體珠光體組織為特征的熱軋結(jié)構(gòu)鋼，基于UFC-F工藝，開發(fā)出細(xì)晶結(jié)構(gòu)鋼，如普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、車輪鋼以及窄性能波動(dòng)的熱軋板卷產(chǎn)品。軋后通過超快冷系統(tǒng)快速冷卻至動(dòng)態(tài)相變點(diǎn)溫度以下，利用高速率冷卻，使得富含“缺陷”的硬化狀態(tài)奧氏體被保存至鐵素體相變區(qū)間，實(shí)現(xiàn)鐵素體和珠光體組織細(xì)化，同時(shí)提高產(chǎn)品強(qiáng)度與韌性。

針對(duì)高鋼級(jí)管線鋼產(chǎn)品，尤其是厚規(guī)格管線鋼，采用UFC-B工藝技術(shù)，高冷卻能力可以保證鋼板心部仍具有較高冷速，有利于心部獲得大量細(xì)化針狀鐵素體，從而可在低碳當(dāng)量成分設(shè)計(jì)條件下獲得低溫沖擊韌性、DWTT等性能穩(wěn)定的管線鋼產(chǎn)品，同時(shí)進(jìn)一步拓展管線鋼產(chǎn)品厚度范圍，實(shí)現(xiàn)了25.4mm極限厚度規(guī)格X70管線鋼的開發(fā)與工業(yè)化應(yīng)用。為有效解決厚規(guī)格高鋼級(jí)管線鋼低碳當(dāng)量成分設(shè)計(jì)與良好低溫沖擊韌性、DWTT等性能之間的矛盾提供工藝方法和技術(shù)支撐。同時(shí)，利用超快冷高強(qiáng)度均勻化冷卻特點(diǎn)，針對(duì)高鋼級(jí)管線鋼，采用新一代控制冷卻工藝控制策略，在單獨(dú)使用超快冷工藝下，利用板厚方向的“溫度梯度”有效解決了常規(guī)工藝下管線鋼殘余應(yīng)力高的難題，實(shí)現(xiàn)了低殘余應(yīng)力高鋼級(jí)管線鋼的開發(fā)及大批量工業(yè)化生產(chǎn)。

針對(duì)熱軋雙相鋼等產(chǎn)品，利用UFC-M工藝技術(shù)，可在C-Mn成分下實(shí)現(xiàn)馬氏體相變，在保證鋼板良好、穩(wěn)定使用性能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)成分的減量化。同時(shí)利用兩階段冷卻路徑靈活調(diào)控的特點(diǎn)開發(fā)出具有高強(qiáng)韌、高延伸-凸緣性能的一鋼多級(jí)雙相鋼產(chǎn)品。利用后置式超快冷，完成了厚度規(guī)格覆蓋3.0-11.0mm、強(qiáng)度覆蓋540-800MPa的熱軋雙相鋼開發(fā)生產(chǎn)。系列產(chǎn)品工藝技術(shù)的開發(fā)實(shí)踐對(duì)推進(jìn)我國高品質(zhì)熱軋雙相鋼生產(chǎn)工藝技術(shù)進(jìn)步作出了貢獻(xiàn)。

可以預(yù)期，在熱連軋板帶鋼領(lǐng)域，基于新一代控軋控冷工藝，在軋后冷卻區(qū)域取消層流冷卻系統(tǒng)，配置7-8組以超快速冷卻為特點(diǎn)的新一代控制冷卻系統(tǒng)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)板帶鋼軋后溫度的高精度控制及組織性能的精準(zhǔn)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)板帶鋼的低成本高效開發(fā)生產(chǎn)，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

基于上述理論研究與工業(yè)實(shí)踐應(yīng)用，對(duì)相關(guān)內(nèi)容與研究成果進(jìn)行了系統(tǒng)的梳理和總結(jié)，撰寫了《熱連軋板帶鋼新一代控軋控冷技術(shù)》一書，全書共分為10章，較為詳細(xì)地介紹了以超快速冷卻技術(shù)為核心的新一代控軋控冷（NG-TMCP）工藝原理、技術(shù)最新研究進(jìn)展及其工業(yè)應(yīng)用。涵蓋了熱連軋板帶鋼新一代控軋控冷技術(shù)工藝原理、成套裝備與關(guān)鍵技術(shù)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、組織調(diào)控工藝以及典型產(chǎn)品工業(yè)化應(yīng)用等內(nèi)容。

新一代控軋控冷技術(shù)通過工藝、裝備、產(chǎn)品一體化技術(shù)創(chuàng)新，為我國資源節(jié)約型高品質(zhì)熱軋板帶鋼產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用提供了保障。該項(xiàng)技術(shù)已應(yīng)用至華菱漣鋼、首鋼遷鋼、首鋼京唐、包頭鋼鐵、江蘇沙鋼、山鋼日照精品基地、攀鋼西昌、河鋼樂亭、廣西盛隆、日照鋼鐵、天津榮程等大型鋼鐵企業(yè)。工業(yè)化應(yīng)用實(shí)踐表明，新一代控軋控冷技術(shù)作為重要的工藝手段，為開發(fā)系列化、特色化、高品質(zhì)熱連軋板帶鋼產(chǎn)品作出了重要貢獻(xiàn)，有效推動(dòng)了我國鋼鐵行業(yè)熱連軋線生產(chǎn)工藝的技術(shù)進(jìn)步。