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控轧控冷工艺的技术研究及应用李薇（沈阳工业大学材控12级，17835289）[摘要 ]介绍了控轧控冷的机理，控制轧制的优缺点。
控制轧制与传统轧制的比较；由于各种钢种以及用户对产品性能的要求越来越高，使得控制轧制应用的必要性逐渐增大。
高速线材轧制中应用的主要是控制冷却工艺，该技术的核心是通过对加热温度控制、轧前水冷、精轧机内水冷、精轧机组后水冷、风冷线温控等参数实现控制轧制。
由于线材的轧制速度相比其它都较高，在生产中产生的变形热也相对较高，实现控制冷却尤为重要，控制加热温度，在轧制的道次间使用间断冷却，保证产品的综合性能。
在板带材中应用的控制轧制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。
该项技术问世20年来,经过不断地完善和巩固,已经逐步扩展应用到海洋结构用钢、线棒材、型材等各个领域。
[关键词]控轧控冷机理；特点；必要性；工艺参数；扩展应用高速线材；加热温度；控轧控冷Abstract :Describes the mechanism of controlled rolling and cooling to control the rolling of th e advantages and disadvantages. Controlled rolling compared with the traditional rolling; bec ause of various steel and users are increasingly demanding high performance, making the nee d for the application of controlled rolling increases. Application of high-speed wire rod rollin g is mainly controlled cooling process, the technology is the core temperature control by heati ng, cooling before rolling and finishing mill in water-cooled, water cooled after finishing mill, cooling line temperature and other parameters to achieve controlled rolling .As compared to t he other wire of the rolling speed is high,the deformation generated in the pooduction of heat is relatively high,the cooling is particularly important to achieve control,control heating temp erature,the rolling is particularly important to achieve control,control heating temperture,the rolling of the use of intermittent cooling between passes,to ensure that the intergrated produc t properties (tensile strength, hardness, etc.). In the application of plate and strip rolling techn ology is the core of the control during rolling by controlling the heating temperature, the rolli ng process, the cooling conditions, process parameters, to improve the steel's strength, toughn ess, weldability. Advent of this technology for 20 years, through continuous improvement and consolidation, has been gradually extended to the marine structural steel, wire rods, profiles a nd other fields.Keywords: mechanism,characteristics,necessity,process parameters,extension usin g the high speed wire rod, heating temperature,controlled rolling and cooling1引言控制轧制（C-R）和控制冷却（C-C）技术的研究始于1890年二次世界大战的德国，当时科研人员对钢铁产品的加热工条件、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。
热轧带钢技术论文(2)热轧带钢技术论文篇二热轧带钢轧后控制冷却技术的发展及比较摘要：本文对国内外热轧带钢轧后控制冷却技术从20世纪20年代到现在的发展做了介绍，同时对不同控制冷却方式进行了比较。
关键词：热轧带钢，控制冷却，喷水冷却，层流冷却，水幕冷却，超快速冷却UFC。
控制轧制和控制冷却技术已发展成为现代轧钢技术的一项重要工艺。
近年来，随着市场对热轧带钢的需求量增大，对钢材的质量要求也越来越高，不仅要求有很好的表面质量，对钢材的组织力学性能更是提出了更高的要求。
热轧带钢卷取温度的控制是整个热轧生产成品的最后一个环节，为了获得所需要的微观组织形态和力学性能，要求实现快速有效的轧后冷却，使得钢材冷却过程中的温度控制要求更严格。
轧后冷却是控制热轧带钢最终机械性能和板形质量的一个关键环节，这已成为全世界业内研究人员的共识。
控制冷却技术是从对控制冷却工艺及有关理论的系统研究、控制冷却系统、控制冷却装置三方面逐步发展起来的。
1.国内外轧后控制冷却的发展90年代，欧美各国也相继在现有设备改造、新技术的引进、全面生产跟踪、管理系统自动化等诸多方面做了大量的工作。
苏联伊里奇-日丹诺夫1700mm热带钢轧机层流冷却装置，采用了一种新型的“管套管”喷嘴，内管输送压缩空气，外管送水，形成细雾化的水汽混合物喷柱，实现了在线水-空冷却。
在供水量不变的条件下，解决了厚度5-10mm带钢冷却不足问题。
日本钢厂针对冷却设备存在的问题再次进行改造，使卷取温度的精度大幅度提高。
截止1994年，对于厚度2.4mm，卷取温度550℃的普碳钢，99%的热轧带钢卷取温度可控制在士20℃以内。
日本水岛厂热带钢轧机冷却设备进行了一系列改造，流量控制阀采用了响应时间仅为0.5秒，使用寿命超过75万次后仍不漏水的活塞阀，设计出I/D=28(过去为20)的新喷嘴，确定喷嘴最佳安装高度，从而提高了冷却能力，提高了冷却精度，尽管末架精轧机出口温度有波动，卷取温度仍控制在10℃目标范围内。
钢材的控制轧制与控制冷却技术专业：材料成型及控制工程12姓名：***学号：钢材的控制轧制与控制冷却技术管沁（材料成型及控制工程12级）[摘要]控制轧制和控制冷却能将热轧钢材的两种强化效果相加，进一步提高钢材的强度、韧性和焊接性能，获得更合理的综合力学性能。
控轧控冷工艺是一项提高钢材质量、节约合金、简化工序、节约能源消耗的先进轧钢工艺技术。
由于控轧控冷具有形变强化、相变强化的综合作用，因此控轧控冷既能提高钢材强度又能改善钢材的韧性和塑性。
轧钢厂生产的中厚钢板、热轧板卷、棒、线、型材和钢管都可以采用控轧控冷工艺。
[关键词]控制轧制；控制冷却；中厚板；线材生产Abstract:Controlled rolling and controlled cooling could add those two reinforcement effect of hot rolled steel products, further improve the strength, toughness and welding performance of steel, to obtain better comprehensive mechanical properties. Controlled rolling process of controlled cooling is an improve steel quality and saving alloy, simplify the process, save energy consumption of advanced rolling technology. Because the controlled rolling cold has deformation strengthening and phase transformation strengthening combination, so both can improve the strength of steel and controlled rolling cold can improve the toughness and plasticity of steel. Rolling mill in the production of medium plate, hot-rolled coil, rod, wire, profiles and steel tube can be used in a controlled rolling process of controlled cooling.Keyword：Controlled rolling；Controlled cooling;plate rolling Wire rod production 1.引言控制轧制和控制冷却工艺是现代钢铁工业最大的技术成就之一,所谓控制轧制和控制冷却技术,就是在一定的钢材化学成分的情况下,通过对轧制温度、压下量和轧后冷却过程参数的控制,可以细化钢材显微组织、显著改善和提高钢材的性能,获得具有良好综合性能的钢铁材料。
钢材控制冷却技术理论与生产实践的认识李团菊辽宁科技大学材料成型及控制工程12级[摘要]控制冷却是提高中厚板产品性能和附加值的重要手段。
它能简化生产工艺并提高生产效率,节约能源及昂贵合金元素,并有很大的经济效益。
本文以某新建中厚板厂控制冷却系统为课题背景,针对控制冷却系统的难点,进行了一系列的研究与开发。
对热连轧带钢生产线上超快速冷却技术的发展过程!冷却原理!设备组成!布置形式!应用实例做系统介绍"。
轧钢的连续化生产和控轧控冷技术、氧气转炉炼钢和精炼、连续铸钢并列为20世纪推动钢铁工业技术进步的三大技术,三大技术彻底改变了传统的钢铁生产工艺流程,为21世纪的紧凑式生产工艺流程奠定了基础。
[关键词]控制冷却;中厚板;温度模拟;过程控制系统;热轧带钢;超快速冷却UFC;层流冷却Abstract:Accelerated Controlled Cooling is an important way to improve plate performance and additional value. It can simplify process and improve production efficiency, save energy and expensive alloying elements, which has great economic benefits. This paper is based on controlled cooling system of a new plate mill in China. To solve the difficulties of controlled cooling system, we have a series of studies and developments.Rolling of continuous production and controlled rolling technology of controlled cooling,oxygen converter steelmaking and refining,continuous casting and listed as the 20th century to promote technology progress of three major iron and steel industrytechnology,the three major technology completely changed the traditional production process of the steel,compact type of production process in the 21st century laid a foundation.Keywords:Accelerated Controlled Cooling;Medium plate;Temperature simulation; Process Control System;strip tandem hot mill;ultra fast cooling(UFC);laminar Cooling.1 文献综述1.1 课题来源及研究意义控制轧制和控制冷却工艺(Controlled Rolling and Cooling,CRC)是现代钢铁工业最大的技术成就之一。
TMCP技术的发展与应用TMCP钢最初应用于造船业，后来扩大到所有使用厚钢板的领域。
TMCP 钢的应用范围之所以如此广阔是因为TMCP钢所具有的高强度高韧性的特点，使其能满足厚板各种应用领域的不同要求，从而自然就使TMCP钢的应用范围扩大了。
TMCP的发展和工艺原理TMCP(ThermoMechanicalControlProcess：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(CRControlRolling)的基础上，再实施空冷或控制冷却(加速冷却／ACC：AcceleratedCooling)的技术总称。
TMCP工艺是当今高性能钢材主要生产手段，是提高钢材的强度、韧性和焊接性的一种控制工艺技术。
20世纪60年代，是石油能源开发的高峰期，在一些高寒地带必须使用低温韧性好的高强度管线钢，当时，日本的钢铁公司倾注全力，借助于最新型厚板轧机设备在短时间内利用控制轧制技术成功地开发了这种管线钢。
20世纪70年代，人们经反复实验发现仅仅靠传统的控轧使相变组织微细化还远远不够，还需要通过冷却来控制相变本身。
80年代初，日本首先建立了在线冷速系统，这是一个既能提高强度而又无损于韧性的措施。
控制冷却是从Ar3以上的温度开始水冷，在相变终了温度附近(550～500℃)结束，然后进行空冷。
控制冷却将空冷时生成的珠光体变成微细分散的贝氏体，这样控轧后进行控冷的组织是细晶铁素体和微细弥散型贝氏体的混合组织，铁素体晶粒的细化与贝氏体比率的增加可在提高强度的同时改善延伸性。
控冷能获得细化效果的具体原因在于：控轧后引入加速冷却控制，可降低奥氏体的相变温度，过冷度增大，增大γ—α相变驱动力，使α相从更多的形核点生成，同时抑制α晶粒的长大，而且由于冷却速度增加，阻止或延迟了碳、氮化物在冷却过程中的过早析出，因而易于生成更加弥散的析出物。
进一步提高微合金化钢冷却速度，可形成贝氏体或针状铁素体，进一步改善钢的强韧性。
CCT控制冷却技术在线材生产中的应用摘要:控制冷却技术是轧钢生产的关键技术,受到冶金界的高度重视。
本文对控制轧制和控制冷却的概念、基础理论、分类及其在线材生产中的应用等情况进行了介绍。
并阐述了湘钢大盘卷工艺设计中控制冷却的相关工艺流程,以及DANIELI、SMS先进的控轧控冷技术在湘钢大盘卷的应用状况。
并对生产过程中控轧控冷技术关键和存在问题进行了分析讨论。
关键词:控制冷却技术CCT 在线离线软件温度机械性能高速线材生产的控制冷却技术,是利用轧材余热进行热处理的技术,也称在线热处理。
是直接关系到产品力学性能及其均匀性的关键工艺,已经成为现代轧钢技术领域中的一项新技术,它不但充分挖掘了钢材的潜力,大幅度地提高了钢材的综合性能,简化了生产工艺,提高了生产效率,同时也节约了能源和昂贵的合金元素,给冶金工业和社会带来了巨大的经济效益。
已成为目前新型钢铁行业的主要发展趋势。
湘钢大盘卷生产线是湘钢为适应钢铁市场对高档次机械类用钢的需求,结合产品结构调整,新建的一条现代化的大盘卷与高速线材复合生产线。
生产钢种以冷镦钢为主,以优质碳素和合金结构钢;焊接用钢;弹簧钢;易切削钢;帘线钢;出口材等为辅,生产工艺技术优越,引进了低温轧制技术和DANIELI、SMSMeer先进的控轧控冷技术,以及CCT 在线/离线系统,实现了控冷程序编制时的产品性能模拟计算,生产过程轧线各点温度的实时控制,以及成品性能反馈后的控冷程序优化。
全线装备有9个水冷箱以及步进梁式保温线和备有冷却风机和保温罩的散卷风冷运输线,以及在线温度控制系统,多点的温度控制,准确控制轧件在轧机机组内的温升,可以实现低温轧制和细晶轧制,根据各钢种冷却工艺,可以实现对不同钢种采用不同的冷却工艺,对提高产品的内部组织和性能具有重要作用,为生产高性能的线棒材提供了技术和质量保障。
1 湘钢大盘卷生产线介绍湘钢大盘卷生产线采用大盘卷和高速线材复合配置的方式,扩大了产品品种,增加了生产的灵活性和市场适应能力;可以生产Φ5～Φ25的线材和Φ16～Φ52的盘卷;对于Φ16～Φ25的产品,既可以通过盘卷线生产,也可以通过高线生产线生产。
热处理对钢铁材料的冷却速率控制与调节热处理是钢铁加工过程中不可或缺的一环，其目的是通过控制钢材的冷却速率，改变其结构和性能，从而达到优化材料特性的目标。
在热处理过程中，冷却速率的控制与调节是非常重要的，因为它直接影响钢材的组织、硬度、韧性等性能。
本文将从控制和调节冷却速率的角度来探讨热处理对钢铁材料的影响。
1. 热处理与冷却速率热处理是通过加热钢材至一定温度，保持一定时间后，将其快速冷却至室温或特定温度的过程。
冷却速率是决定钢材组织和性能的重要因素之一。
冷却速率的快慢将影响钢材的晶粒尺寸、相变行为以及相对应的性能。
2. 控制冷却速率的方法2.1. 水淬水淬是常用的冷却方法之一，其冷却速率非常快，可制备出高硬度、高强度的钢材。
通过在淬火过程中迅速将钢材浸入水中，水的高导热性能可快速吸收热量，使钢材迅速冷却。
但是，水淬容易导致钢材产生应力和变形，且易引起钢材表面的淬火裂纹。
2.2. 油淬油淬相对于水淬而言冷却速率较慢，适用于一些对钢材性能要求不苛刻的场合。
油的热传导性相对较差，冷却速率相对较低，可有效减少钢材的变形和裂纹产生。
但是与水淬相比，油淬处理后的钢材硬度和强度相对较低。
2.3. 气体冷却气体冷却是一种较为温和的冷却方法，通过将钢材放置在气体环境中，利用气体的自然冷却性能进行冷却。
气体冷却速率较慢，适合对钢材性能要求不高的场合。
气体冷却可以减少钢材的变形和裂纹产生，但冷却速率较低，不能获得较高的硬度和强度。
3. 调节冷却速率的方法3.1. 温度控制控制冷却速率的方法之一是通过调节加热温度来实现。
加热温度的高低将影响钢材内部的晶粒尺寸和形态，进而影响冷却速率。
较高的加热温度会使晶界迁移、晶粒长大，从而增加了晶界数目，导致冷却速率下降。
3.2. 环境控制环境对钢材的冷却速率也有重要影响。
例如，在水淬时，水的温度、流速和搅拌方式等，都能对冷却速率产生影响。
通过调节环境条件，可以实现对钢材冷却速率的精确控制和调节。
钢铁控制冷却技术的发展与应用
吴怡
材料成型及控制工程
【摘要】：阐述了控制冷却方式在钢铁生产中的应用与发展,分析了不同控制冷却方式的应用原理和优缺点,对不同冷却介质和喷流形式进行了研究和分析,并对常用控制方法的实现过程进行了描述。
对新建钢铁生产线选择合适的控制冷却系统有一定帮助作用。
【关键词】控制冷却；冷却介质：喷流形式。
Abstract : Describes the controlled cooling mode application and development in the iron and steel production, analysis of different control cooling applications of the principles and advantages and disadvantages of different forms of media and jet cooling have been studied and analyzed, and the implementation process control methods were common described. For new steel production line to select the appropriate control of the cooling system have some help.
Key words : Controlled cooling; Cooling medium; Jet stream.
1引言
控制轧制冷却技术是近十多年来国内外性发展起来的轧钢新技术，已成功而广泛地应用于生产过程中，能明显改善钢材组织结构，提高钢材的强韧性和使用性能。
通过控制工艺过程的影响因素能在一定条件下获得所需的组织结构及产品性能。
2.控制冷却
2.1控制冷却的原理
控制冷却技术是利用轧材余热进行热处理的技术，特别是对于热轧带钢生产，更是提高钢板综合性能的一种有效而又经济的生产方法，目前已成为钢板轧后冷却的主要发展模式。
它通过合理控制轧后钢材的冷却工艺参数（开冷温度、终冷温度、冷却速率），为钢材相变作好组织准备，并通过控制相变过程的冷却速度，来提高和改善钢材的综合力学性能和使用性能。
控制冷却技术之所以受到重视，是因为它比离线再加热后对等轴奥氏体冷却能产生更大的强韧化效果，有更好的实际生产效果，并且在进一步细化铁素体晶粒的同时，使珠光体分布更加均匀，消除带状组织，形成细贝氏体组织。
一般认为，控轧后快速冷却可增加钢板的强度而不损害脆性转变温度，并且还可以缩短热轧钢材的冷却时间，提高生产能力，减小内应力等。
在控制轧制与控制冷却工艺中，通过改变变形条件和冷却条件来获得需要的组织和性能。
在不同冷却速度的情况下，发生不同类型的相变，获得不同的相变产物，产生相变强化。
在控制轧制工艺中，轧制往往延伸到奥氏体未再结晶区，因而较大地促进了铁素体的形核，使铁素体的晶粒显著细化。
如果在这个过程中进行加速冷却，可能产生贝氏体或者马氏体。
组织的改变必然导致性能的变化。
因而，利用控轧控冷技术，在不改变钢材成分的情况下，可以利用轧制工艺条件和冷却工艺的改变，提高钢材的质量，降低成本。
2.2控制冷却的特点
控轧控冷的工艺参数与普通热轧工艺相比具有如下特点：（1）控制钢坯加热温度；（2）控制最后几个轧制道次的轧制温度；（3）要求在奥氏体未再结晶区内给予足够的变形量；（4）要求控制轧后的钢材冷却速度、开冷温度、终冷温度等，以便保证获得必要的显微组织。
（5）控制冷却可大幅度提高钢板的强度和改善钢板的韧性，并对节约能源有直接贡献。
2.3控制冷却的发展与应用
控制冷却技术是随着钢铁材料的性能的提高和新钢种开发的需要而产生的,并随之得到了持续的发展与应用。
早在60年代后半期,控制冷却就在热带钢输出辊道上用于材质控制过程中。
控制冷却技术在板带材钢种开发方面初露端倪则是在上世纪70年代中期用于开发制造管线原板的厚板领域。
2.3.1快速冷却
快速冷却技术在控制冷却技术出现以前,人们曾通过运用控制热轧条件(加热温度以及各轧制道次的轧制温度、压下量)为主的控制轧制技术并结合合金元素成分设计来生产强度和低温韧性均较高的板带材(如NbV系高强度管线钢用厚板的开发生产)。
后来,发现这些技术已难以满足需要具有更高性能的钢铁产品的生产需要。
随后,人们将提高钢板性能的研究开始转向控轧后再水冷,以获得控制冷却的DOI控制冷却制方式式及其制冷冷制优冷缺点方却式冷冷点却冷制却冷冷制效果。
最后确认,通过控制冷却可在不破坏钢板韧性的情况下提高其强度,而且在同一强度下,则可实现低合金化高强度钢的生产技术。
作为控轧控冷技术的重要组成部分———快速冷却技术发展到现在,其实质是通过控制轧件的轧制温度、轧后冷却速率、轧件开冷温度和终冷温度来控制钢材的高温奥氏体组织形态以及组织形态演变过程,最终控制钢材的组织类型、形态及分布,以达到提高钢材组织和力学性能的目的。
2.3.2直接淬火技术
淬火技术从20世纪50年代以来,美国及日本钢铁公司采用加压淬火装置相继开发出600～1000MPa级的再加热淬火回火钢板,成为
生产调质型高强度的主要工艺。
70年代末,人们尝试以再加热淬火的实用材料为基础,利用较为经济的直接淬火及回火工艺来开发生产高强度钢。
直接淬火是钢板经精轧后进行相应地在线热处理,相对再加热淬火工艺,其特点为:①钢板经精轧后直接进入在线热处理设备,省去了再加热过程,使工序简化、生产流程紧凑、经济性好;②淬透性好,减少了合金元素的含量,同时可降低碳含量,钢材焊接性能好。
2.3.3国内发展应用情况
X65级管线钢的研制生产,并于1985年在鞍山钢铁公司(以下简称鞍钢)半连轧厂建成国内第一套水幕冷却装置。
90年代,重庆钢铁公司(以下简称重钢)五厂的中厚板生产线上采用了可控水幕冷却装置。
武汉钢铁公司(以下简称武钢)1700mm生产线(从日本引进)以及上海宝山钢铁公司(以下简称宝钢)2050mm(从德国引进)、1580mm(从日本引进)轧制生产线上都采用了U型管层流设备。
随着国内对控制冷却技术认识的不断深入,在冷却设备、冷却方式等控制冷却技术方面取得了很大的进展。
近年来,国内新上的板带材生产线如鞍钢2500mm、首都钢铁公司(以下简称首钢)中板厂等均配备了加速冷却设备。
图1为国内开发的典型板带材控制冷却设备。
3冷却介质
冷却介质在冷却过程中将起着决定性的作用。
传统淬火介质主要是水和油，随着机械产品对力学性能要求的不断提升，传统淬火介质的冷却特性已无法满足热处理的需要。
水的高低温阶段冷却速度均较快，易产生淬火裂纹，而油的高低温阶段冷却速度均较慢，使性能无法达到产品技术要求。
开发理想的淬火介质成为新的研究课题。
水溶性淬火介质由于存在逆溶性，因此生产现场的消耗也较大，需要经常调整和补充，出于经济性考虑也不能频繁整体更换，所以通过冷却特性检测并加以控制是比较经济和科学的做法。
近十年来，通过水溶性淬火介质的使用，我们还发现，介质的使用维护也十分重要。
由于水溶性淬火介质在使用频繁或长期不使用时均会加快老化的速度，所以在日常治理中还应当设立清洁周期，以及在一定时间内未使用时，应加以适当的搅拌，以减缓其老化过程。
4喷流形式
根据冷却介质喷流形式不同可分为层流喷射和紊流喷射。
对于钢板上表面来说,由于层流喷射供水压力低,层流水冲击钢板的飞溅小,围绕冲击区还有层流扩展区,因此它的冷却能力高,与非层流水相比,可节省水35%左右。
所以,现代厚板轧制线上的控制冷却装置,上部多数是向钢板喷射层流冷却水,采用直径大于10mm的高密集度U型管,不易堵塞,便于维修和管理;下部常采用高密集直管,因为高密集直管在不工作状态下内腔是充满冷却水且可通过程序进入自水冷状态,所以在恶劣的高温、潮湿工况下能表现出较高的可靠性和稳定性。
层流冷却介质与钢板间的换热主要发生在冲击区,离开冲击区及其周边的层流区,由于喷出水的相互干扰、蒸汽膜的存在和水温的升高,水的冷却能力下降,因此冲击区的温降明显大于非冲击区。
常用紊流喷射有压力喷射冷却、喷淋冷却和穿水冷却等,其优点是穿透性好,可以喷射到需要冷却的部位。
同时,通过改变喷嘴配置、喷嘴孔的尺寸、水压等,可对喷射水量(冷却能力)进行控制。
常采用的喷嘴有扇形喷嘴和带芯子的全圆锥喷嘴两种。
当喷嘴孔小时,常发生堵塞。
为防止喷嘴孔堵塞,已开发了无芯子的全圆锥喷嘴及喷雾喷嘴。
但是,因其用同一喷嘴,可控制的冷却能力范围较窄,只能通过调整水的压力来控制冷却能力。
5总结
随着钢铁行业的发展，人们对控制轧制冷却技术的需求也越来越高，它是钢铁行业发展的重要组成部分，每个钢厂应根据各自的产品及生产线设计规模,选用最优的控制冷却方式。
它将为促进钢铁材料的升级换代做出更大的贡献。
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