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[摘 要]介绍了TMCP工艺在带钢厂耐候带SPH-A实际生产中的运用，分析了包括加热温度、轧制温度、变形制度以及冷却制度对钢带最终性能的影响。
[关键词]TMCP 奥氏体再结晶、奥氏体未再结晶
中图分类号：TF089 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）12-0031-02
1.前言
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（ControlRolling）的基础上，再实施空冷或控制冷却及加速冷却（AcceleratedCooling）的技术总称。由于TMCP工艺在不添加过多合金元素，也不需要复杂的后续热处理的条件下生产出高强度高韧性的钢材，被认为是一项节约合金和能源、并有利于环保的工艺。第二次世界大战期间，为改善船板的低温韧性，比利时、瑞典等国钢铁厂所采用的“低温大压下”技术奠定了TMCP工艺的雏形。五十年代末，Nb、V、Ti等微合金化元素的应用推动了TMCP工艺技术的日趋成熟。随着超细晶粒钢的研究开发，TMCP已成为国内外板带钢生产的主导工艺。
2.传统TMCP工艺中的控制轧制三个阶段（注：TMCP工艺实质上是控轧+控冷）
（1）奥氏体再结晶区变形阶段，t≥950℃，对加热时粗化的奥氏体晶粒反复进行轧制并反复再结晶后使之得到细化。（2）奥氏体未再结晶区变形阶段，t=950℃-Ar3，奥氏体晶粒沿轧制方向伸长、压扁，晶内产生形变带，这种加工硬化状态的奥氏体具有促进铁素体相变形核作用。（3）奥氏体+铁素体两相区变形阶段，t 3.TMCP工艺参数的控制原则
（1）加热温度的控制： 当钢材加热温度温度超过1000℃以后，随加热温度的升高奥氏体晶粒呈显著的增大趋势。因此，对普碳钢加热温度宜控制在1050℃或更低些；对含铌或含钛的微合金化钢，考虑到合金元素的充分固溶，可将加热温度控制在1150℃左右。（2）轧制温度的控制：轧制温度主要是强调对终轧温度的控制，终轧温度越高，奥氏体晶粒越粗大，相变后易出现魏氏组织，一般要求最后几道次的轧制温度要低，终轧温度尽可能地接近奥氏体开始转变的温度，对低碳结构钢约为830℃或更低些，对含铌钢可控制在730℃左右。（3）变形量的控制： 通常要求在低温区保证足够的变形量，在再结晶区轧制时，要求道次变形必须大于临界变形量，并采用不间隔的连续轧制。由于普碳钢的未再结晶区间很窄，为实现完全再结晶、避免混晶组织出现，必须充分重视道次变形量的设定，而含铌钢在720-950℃的较宽温度区间内应变均可以累积，因此更重视总变形量的设定。（4）冷却制度的控制：水是“钢的最有效合金化添加剂”高度概括了加速冷却在钢材生产中的作用：加速冷却可提高相变驱动力、降低Ar3温度、使铁素体细化；促使强韧的低碳贝氏体形成并呈小岛状弥散分布，提高钢材强度；铁素体细化的同时珠光体也得到细化，珠光体片层间距减小，带状组织基本消失；在不降低强度的前提下，可减少钢中碳当量，有利于改善焊接性能。
当奥氏体的有效晶界面积较大，即终轧温度较高，奥氏体晶粒比较粗大时，冷却速度过快，会使钢中的贝氏体含量显著增大，虽然强度指标会明显提高，但塑、韧性会相对降低。因此，应针对具体钢种和
具体的力学性能要求将冷却速度控制在合理的范围。
对微合金化的热轧钢板冷却终了温度或卷取温度的控制，应结合具体钢种，在充分把握不同终冷温度下，沉淀相的数量、大小和分布状态对相关力学性能的影响规律后，精确控制终冷温度。
4.TMCP在南钢带钢生产中的运用
SPA-H钢带是用于集装箱框架制作的一种高附加值产品，在刚开始生产SPA-H钢带时，我们大多以普通Q钢的生产工艺进行操作。经多次现场的经验总结以及各种资料的理论指导，我们得到生产SPA-H钢带TMPC工艺参数，并获得“公司级先进操作法”称号。
提高SPA-H钢带性能的操作法，是通过生产时控制轧制温度和变形速率来控制晶粒大小的。随着变形温度的降低，奥氏体发生再结晶的临界变形量增大：高温区轧制，10-20%的变形量足以使再结晶充分进行；部分再结晶区轧制时，临界变形量在30%以上，否则道次间隙时间内静态再结晶来不及发生。在1000℃以上的高温再结晶区轧制时，SPA-H钢的屈服强度和冲击功均比950℃以下的低温区轧制时低。而轧制温度同为1050℃而变形量不同时，当变形量由10%增加到40%时，屈服强度并没有上升，反而呈下降趋势，横向冲击值很低且随变形量的增加无明显变化；在950℃以下的低温区轧制时，不仅整体力学性能比高温区轧制时高，而且道次变形量对力学性能的影响比较显著，随变形量增加，屈服强度和冲击值都呈上升趋势，轧制温度越低，上升的趋势越显著。具体操作法说明如下：
4.1 降低轧件在进入轧机的温度
（1）通过加热控制，使得出炉温度在1150-1200℃。考虑到我厂粗轧的工艺的实際情况，为防止断辊事故的出现，出炉温度不能过低。（2）通过在两台粗轧机6道次的冷却水冷却与运输辊道上温降之后，保证坯料进入中轧的温度在960-1000℃。（3）在两台中轧机ZP1、ZP2前加冷却水。来料经精除鳞和冷却水的冷却，能保证进入ZP1、ZP2的钢温在940～980℃。（4）钢带在精轧轧机的钢温控制通过轧机速度来控制，钢带出成品机架的温度，一般控制在900-930℃。根据多次生产经验，成品轧机速度控制在9.5m/s左右（规格：3.0*230），就能达到这一要求。
4.2 控制轧件的压下量
如果要考虑到压下量对钢带性能影响的效果，应该在粗轧各道次就进行大压下，增加位错密度。但我厂粗轧能力较低，易造成断辊事故，故将压下量的控制放在两台中轧轧机ZP1、ZP2和精轧前两台轧机JP1、JP2。下面以规格为3.0*230的SPA-H钢带为例进行说明：（1）ZP1的相对压下量控制在35%左右。粗轧来料32mm，经1#立辊侧压后厚度约为35mm，ZP1的绝对压下量应该在12.3mm左右。考虑到轧机弹跳，辊缝设定在20mm左右。（2）ZP2的相对压下量控制在40%左右。轧件出ZP1厚度大约在22.7mm， ZP2绝对压下量在9.1mm。辊缝设定在11mm左右。（3）轧件出ZP2经2#立辊侧压，厚度大约在14mm左右，将JP1的相对压下量控制在30%，那么试走铝板的厚度设定应该在9mm左右，轧件出JP1厚度大约是9.8mm。（4）JP2相对压下量也控制在30%左右，绝对压下量约为2.95mm。经计算，铝板厚度设定约为6mm左右。
5.采用TMCP后的性能对比
自全厂对SPA-H生产进行的控制后，其屈服强度及抗拉强度都得到了明显的提高，基本杜绝了由于SPA-H性能造成的质量异议，对SPA-H的生产有很大的促进作用。（如图4图5）
6.结语
由于SPA-H钢带的性能得到客户的认可，SPA-H钢带的订单大幅上升，由原来的2000t上升到10000t以上，有效的改善了我厂的品种结构，提升了我厂的竞争力。
参考文献
[1] V.B金兹伯格著. 马东清等译.板带轧制工艺学[M].冶金工业出版社，2003.
[2] 段小勇主编.金属压力加工理论基础[M].冶金工业出版社，2004.
[3] 王占学主编.控制轧制与控制冷却[M].冶金工业出版社，1987.
[4] 王有铭等编.钢材的控制轧制和控制冷却[M].冶金工业出版社，1995.5.
[关键词]TMCP 奥氏体再结晶、奥氏体未再结晶
中图分类号：TF089 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）12-0031-02
1.前言
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（ControlRolling）的基础上，再实施空冷或控制冷却及加速冷却（AcceleratedCooling）的技术总称。由于TMCP工艺在不添加过多合金元素，也不需要复杂的后续热处理的条件下生产出高强度高韧性的钢材，被认为是一项节约合金和能源、并有利于环保的工艺。第二次世界大战期间，为改善船板的低温韧性，比利时、瑞典等国钢铁厂所采用的“低温大压下”技术奠定了TMCP工艺的雏形。五十年代末，Nb、V、Ti等微合金化元素的应用推动了TMCP工艺技术的日趋成熟。随着超细晶粒钢的研究开发，TMCP已成为国内外板带钢生产的主导工艺。
2.传统TMCP工艺中的控制轧制三个阶段（注：TMCP工艺实质上是控轧+控冷）
（1）奥氏体再结晶区变形阶段，t≥950℃，对加热时粗化的奥氏体晶粒反复进行轧制并反复再结晶后使之得到细化。（2）奥氏体未再结晶区变形阶段，t=950℃-Ar3，奥氏体晶粒沿轧制方向伸长、压扁，晶内产生形变带，这种加工硬化状态的奥氏体具有促进铁素体相变形核作用。（3）奥氏体+铁素体两相区变形阶段，t
（1）加热温度的控制： 当钢材加热温度温度超过1000℃以后，随加热温度的升高奥氏体晶粒呈显著的增大趋势。因此，对普碳钢加热温度宜控制在1050℃或更低些；对含铌或含钛的微合金化钢，考虑到合金元素的充分固溶，可将加热温度控制在1150℃左右。（2）轧制温度的控制：轧制温度主要是强调对终轧温度的控制，终轧温度越高，奥氏体晶粒越粗大，相变后易出现魏氏组织，一般要求最后几道次的轧制温度要低，终轧温度尽可能地接近奥氏体开始转变的温度，对低碳结构钢约为830℃或更低些，对含铌钢可控制在730℃左右。（3）变形量的控制： 通常要求在低温区保证足够的变形量，在再结晶区轧制时，要求道次变形必须大于临界变形量，并采用不间隔的连续轧制。由于普碳钢的未再结晶区间很窄，为实现完全再结晶、避免混晶组织出现，必须充分重视道次变形量的设定，而含铌钢在720-950℃的较宽温度区间内应变均可以累积，因此更重视总变形量的设定。（4）冷却制度的控制：水是“钢的最有效合金化添加剂”高度概括了加速冷却在钢材生产中的作用：加速冷却可提高相变驱动力、降低Ar3温度、使铁素体细化；促使强韧的低碳贝氏体形成并呈小岛状弥散分布，提高钢材强度；铁素体细化的同时珠光体也得到细化，珠光体片层间距减小，带状组织基本消失；在不降低强度的前提下，可减少钢中碳当量，有利于改善焊接性能。
当奥氏体的有效晶界面积较大，即终轧温度较高，奥氏体晶粒比较粗大时，冷却速度过快，会使钢中的贝氏体含量显著增大，虽然强度指标会明显提高，但塑、韧性会相对降低。因此，应针对具体钢种和
具体的力学性能要求将冷却速度控制在合理的范围。
对微合金化的热轧钢板冷却终了温度或卷取温度的控制，应结合具体钢种，在充分把握不同终冷温度下，沉淀相的数量、大小和分布状态对相关力学性能的影响规律后，精确控制终冷温度。
4.TMCP在南钢带钢生产中的运用
SPA-H钢带是用于集装箱框架制作的一种高附加值产品，在刚开始生产SPA-H钢带时，我们大多以普通Q钢的生产工艺进行操作。经多次现场的经验总结以及各种资料的理论指导，我们得到生产SPA-H钢带TMPC工艺参数，并获得“公司级先进操作法”称号。
提高SPA-H钢带性能的操作法，是通过生产时控制轧制温度和变形速率来控制晶粒大小的。随着变形温度的降低，奥氏体发生再结晶的临界变形量增大：高温区轧制，10-20%的变形量足以使再结晶充分进行；部分再结晶区轧制时，临界变形量在30%以上，否则道次间隙时间内静态再结晶来不及发生。在1000℃以上的高温再结晶区轧制时，SPA-H钢的屈服强度和冲击功均比950℃以下的低温区轧制时低。而轧制温度同为1050℃而变形量不同时，当变形量由10%增加到40%时，屈服强度并没有上升，反而呈下降趋势，横向冲击值很低且随变形量的增加无明显变化；在950℃以下的低温区轧制时，不仅整体力学性能比高温区轧制时高，而且道次变形量对力学性能的影响比较显著，随变形量增加，屈服强度和冲击值都呈上升趋势，轧制温度越低，上升的趋势越显著。具体操作法说明如下：
4.1 降低轧件在进入轧机的温度
（1）通过加热控制，使得出炉温度在1150-1200℃。考虑到我厂粗轧的工艺的实際情况，为防止断辊事故的出现，出炉温度不能过低。（2）通过在两台粗轧机6道次的冷却水冷却与运输辊道上温降之后，保证坯料进入中轧的温度在960-1000℃。（3）在两台中轧机ZP1、ZP2前加冷却水。来料经精除鳞和冷却水的冷却，能保证进入ZP1、ZP2的钢温在940～980℃。（4）钢带在精轧轧机的钢温控制通过轧机速度来控制，钢带出成品机架的温度，一般控制在900-930℃。根据多次生产经验，成品轧机速度控制在9.5m/s左右（规格：3.0*230），就能达到这一要求。
4.2 控制轧件的压下量
如果要考虑到压下量对钢带性能影响的效果，应该在粗轧各道次就进行大压下，增加位错密度。但我厂粗轧能力较低，易造成断辊事故，故将压下量的控制放在两台中轧轧机ZP1、ZP2和精轧前两台轧机JP1、JP2。下面以规格为3.0*230的SPA-H钢带为例进行说明：（1）ZP1的相对压下量控制在35%左右。粗轧来料32mm，经1#立辊侧压后厚度约为35mm，ZP1的绝对压下量应该在12.3mm左右。考虑到轧机弹跳，辊缝设定在20mm左右。（2）ZP2的相对压下量控制在40%左右。轧件出ZP1厚度大约在22.7mm， ZP2绝对压下量在9.1mm。辊缝设定在11mm左右。（3）轧件出ZP2经2#立辊侧压，厚度大约在14mm左右，将JP1的相对压下量控制在30%，那么试走铝板的厚度设定应该在9mm左右，轧件出JP1厚度大约是9.8mm。（4）JP2相对压下量也控制在30%左右，绝对压下量约为2.95mm。经计算，铝板厚度设定约为6mm左右。
5.采用TMCP后的性能对比
自全厂对SPA-H生产进行的控制后，其屈服强度及抗拉强度都得到了明显的提高，基本杜绝了由于SPA-H性能造成的质量异议，对SPA-H的生产有很大的促进作用。（如图4图5）
6.结语
由于SPA-H钢带的性能得到客户的认可，SPA-H钢带的订单大幅上升，由原来的2000t上升到10000t以上，有效的改善了我厂的品种结构，提升了我厂的竞争力。
参考文献
[1] V.B金兹伯格著. 马东清等译.板带轧制工艺学[M].冶金工业出版社，2003.
[2] 段小勇主编.金属压力加工理论基础[M].冶金工业出版社，2004.
[3] 王占学主编.控制轧制与控制冷却[M].冶金工业出版社，1987.
[4] 王有铭等编.钢材的控制轧制和控制冷却[M].冶金工业出版社，1995.5.