2011年7月1日,国家工业和信息化部印发了《产业关键共性技术发展指南(2011年)》的通知,由轧制技术及连轧自动化国家重点实验室倡导并实践的以超快冷为核心的新一代TMCP(控轧控冷)技术被国家工信部明确列为原材料工业钢铁产业关键共性技术。
通知指出,为贯彻科学发展观,落实《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》,充分调动社会资源,引导市场主体行为,指导产业关键共性技术发展方向,促进产业技术进步,实现工业和通信业的转型升级和结构优化,工信部组织编制了《产业关键共性技术发展指南(2011年)》,用于指导产业关键共性技术的发展和应用。
产业关键共性技术是能够在多个行业或领域广泛应用,并对整个产业或多个产业产生影响和瓶颈制约的技术。产业共性关键技术研发是一项长期的基础性工作。由于关键共性技术的研究难度大、周期长,特别是在基础材料、关键工艺、核心元部件、系统集成等方面的关键共性技术,已经成为制约我国产业持续健康发展的核心问题;产业关键共性技术的研究开发是工业和通信业发展的基础,也是我国构建现代产业体系,加快转变发展方式,培育和发展战略性新兴产业,促进产业结构优化升级,增强自主创新能力和核心竞争力的关键环节。
以超快冷为核心的新一代TMCP(控轧控冷)技术是我国钢铁行业以著名轧钢专家王国栋院士为代表的轧钢科技工作者基于多年在钢铁材料轧制工艺技术领域的研究与实践,通过工艺原理上的理论创新带动装备创新,实现了我国热轧钢铁材料在产品品种及工艺开发的自主创新及实践。近年来,在我国钢铁行业科研人员的积极推动及相关钢铁企业的大力支持下,基于相关钢铁企业大量的科研开发实践,以超快冷为核心的新一代TMCP(控轧控冷)技术已逐步在我国冶金行业得到广泛认同与认可,及至列为国家产业关键共性技术,并作为行业发展的指南性文件予以颁布实施。这既充分体现了国家及业界对钢铁行业这一关键共性技术的重视及关注,同时也标志着该项技术在业界及国家层面得到高度认可。
与传统TMCP 技术采用“低温大压下”和“微合金化”不同,以超快速冷却技术为核心的新一代TMCP(控制轧制和控制冷却技术)的中心思想是:①在奥氏体区间,趁热打铁,在适于变形的温度区间完成连续大变形和应变积累,得到硬化的奥氏体;②轧后立即进行超快冷,使轧件迅速通过奥氏体相区,保持轧件奥氏体硬化状态;③在奥氏体向铁素体相变的动态相变点终止冷却;④后续依照材料组织和性能的需要进行冷却路径的控制。即,通过采用适当控轧+超快速冷却+接近相变点温度停止冷却+后续冷却路径控制,通过降低合金元素使用量、适当提高终轧温度,来实现资源节约型、节能减排型的绿色钢铁产品制造过程。技术目标是通过研究热轧钢铁材料超快速冷却条件下的材料强化机制、工艺技术以及产品全生命周期评价技术,采用以超快冷为核心的可控无级调节钢材冷却技术,综合利用固溶、细晶、析出、相变等钢铁材料综合强化手段,实现在保持或提高材料塑韧性和使用性能的前提下,80%以上的热轧板带钢(含热带、中厚板、棒线材、H型钢、钢管等)产品强度指标提高100~200MPa以上,或节省钢钢材主要合金元素用量节省30%以上,实现钢铁材料性能的全面提升,大幅度提高冲击韧性,节约钢材使用量5%~10%;提高生产效率35%以上;节能贡献率10%~15%左右,实现国内热轧钢铁材料的“资源节约型、节能减排型”等绿色制造工艺过程,推动我国钢铁行业轧制工艺的全面技术进步。
在东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室、鞍钢、首钢、华菱涟钢、马钢等国内钢铁行业研究院所及钢铁企业的共同努力下,目前已在中厚板、热连轧、H型钢等热轧钢铁材料新一代TMCP(控轧控冷)工艺开发技术领域取得了系列创新性的科研成果。经过近五年的开发及实践探索,围绕新一代TMCP(控轧控冷)技术,目前我国已在如下关键技术领域获得成功突破,并应用于工业化产线大批量规模化生产:
(1)开发出满足热轧钢铁材料实现超快速冷却的高性能射流喷嘴。通过深入研究并阐明高温钢板高强度冷却换热机理,开发出可实现热轧钢铁材料超快速冷却的高强度均匀化冷却技术(2~5倍于传统层流冷却速率),研制出具有多重阻尼的大型整体超宽高性能射流喷嘴,解决了热轧钢板高强度冷却过程中板材高冷却速率、高冷却均匀性等难题。
(2)开发研制出热轧板带、中厚板、热轧H型钢等多种钢铁产品热轧生产线的超快速冷却成套技术装备。通过开发出超快速冷却成套设备、冷却介质流量快速设定控制、轧线方向流量分区域控制以及软水封等技术,解决了超快速冷却技术的工程应用技术难题,满足了多种热轧钢铁材料热轧生产线新一代TMCP(控轧控冷)技术的开发需要。
(3)开发出基于超快速冷却的新一代控制冷却技术的工艺自动化控制系统,解决了热轧钢铁材料超快速冷却过程以及新一代TMCP工艺应用过程的板形控制、性能均匀性等技术难题,实现了中厚板、热轧板带以及热轧H型钢等生产线超快速冷却工艺的自动化连续稳定生产。
(4)围绕新一代TMCP技术,开展了热轧钢铁材料超快速冷却条件下的材料强化机制、工艺技术以及产品全生命周期评价技术,并已在普碳、高强、管线、容器等系列高性能钢铁材料节约型减量化生产工艺技术方面进行了有益的开发探索及实践。在钢铁行业广大科技工作者的大力支持及努力下,目前实践已证明,以超快冷为核心的新一代TMCP(控轧控冷)已在热轧钢铁材料“节约型成分设计、减量化工艺”等方面体现出良好的工艺技术潜力,并实现了部分热轧钢铁材料新一代TMCP工艺技术的在线大批量生产应用,吨钢成本节约100元以上,在当前严峻的行业形势下,为企业提高生产效益做出了重要贡献。
根据对热轧钢铁材料新一代TMCP技术材料组织控制机理的研究及探索,在C-Mn钢、高强钢、管线钢、容器、船板、桥梁板、厚板及特厚板开发、水电、球罐用钢、高建钢、低合金板、石油储罐、耐磨钢等热轧钢铁材料产品开发领域都将有广阔的应用前景。
新一代TMCP(控轧控冷)技术是以工艺为先导,集工艺技术、设备研制和钢铁材料开发为一体的综合性项目,涉及材料、机械、电气、自动控制等多个学科专业领域。尽管取得了上述系列成果,但正如工信部《产业关键共性技术发展指南(2011年)》所指出的,产业关键共性技术作为对整个产业或多个产业产生影响和瓶颈制约的技术,其技术研发过程是一项长期的基础性工作,具有研究难度大、周期长等特点,也是我国构建现代产业体系,加快转变发展方式,促进产业结构优化升级,增强自主创新能力和核心竞争力的关键环节,其技术发展及应用不是一蹴而就的。我们必须认识到产业关键共性技术开发及研究工作的艰巨性及长期性。
新一代TMCP(控轧控冷)技术作为列入国家工信部公布的原材料工业钢铁产业仅有的五项关键共性发展技术之一,希望我国钢铁行业广大科技工作者积极参与到该项技术的研究及推广应用工作中,携手共进,扎实推进以超快冷为核心的新一代TMCP(控轧控冷)技术工程实施及产品开发工作,为我国钢铁工业的发展和技术进步贡献力量!
附件:《产业关键共性技术发展指南(2011年)》
工信部公布网页:
http://www.miit.gov.cn/n11293472/n11293832/n12843926/13924105.html


