【正文】 行控制。HC軋機(jī)是在支撐輥和工作輥之間有可沿軸向移動中間輥的6輥軋機(jī)，由于軋輥橫向剛性提高，軋出的鋼板平直度好，即使小直徑工作輥也能確保大的橫向剛性，滿足了控制鋼板中凸和板形的要求，所以可以通過工作輥的小直徑化減少軋制負(fù)荷而節(jié)能。PC軋機(jī)是將工作輥軸與支撐輥軸保持平衡，使上下輥群交叉軋制的軋機(jī)。PC軋機(jī)板形和中凸控制能力要強(qiáng)于HC軋機(jī)和PC軋機(jī)，故PC軋機(jī)主要用作熱軋串列式軋機(jī)，HC軋機(jī)則被用作冷軋機(jī)板形控制。 鞍鋼2150熱帶鋼軋機(jī)在軋制高強(qiáng)度管線鋼時(shí)，上游機(jī)架F2到F4使用自主研發(fā)的LVC工作輥以及相應(yīng)的竄輥和彎輥策略，下游機(jī)架采用常規(guī)工作輥長行程竄輥，支撐輥全部采用變接觸軋制技術(shù)，使得現(xiàn)場軋制高強(qiáng)度管線鋼的板形控制水平得到了大幅度的提高，%%。 為了更好地控制板帶板形精度，強(qiáng)力彎輥技術(shù)(WRB)、工作輥竄輥技術(shù)(結(jié)合WRB) 和對輥交叉(PC)技術(shù)被廣泛用于精軋機(jī)的控制?，F(xiàn)代的冷連軋機(jī)組通常采用強(qiáng)力彎輥的四輥軋機(jī)、六輥軋機(jī)、交叉軋制PC軋機(jī)以及帶竄輥的四輥軋機(jī)(如SMS的CVC軋機(jī))，通過與強(qiáng)化軋輥冷卻，潤滑裝置以及在線測量相結(jié)合獲得高質(zhì)量高尺寸精度的產(chǎn)品。 （五）開發(fā)和探索與高質(zhì)量板坯連鑄相適應(yīng)的高效連鑄連軋新技術(shù) 1．高級厚板坯連鑄新技術(shù) 為生產(chǎn)高級厚板用板坯，住友金屬進(jìn)行了疏松、氣孔低減工藝(PCCS法)和利用鑄坯表層控冷的橫裂防止工藝(SSC法)的開發(fā)，并在其鹿島制鐵所2號鑄機(jī)上進(jìn)行了實(shí)用化。PCCS法是在連鑄板坯凝固末端用輥?zhàn)訉χM(jìn)行強(qiáng)壓下，使凝固組織達(dá)到?jīng)]有疏松的程度。SSC法利用冷卻時(shí)納米尺寸細(xì)小粒子的析出，進(jìn)行表層組織控制，從而消除脆化現(xiàn)象和鑄坯橫裂。 寶鋼和Arcelor Mittal法國敦刻爾克廠于2006年12月試車投產(chǎn)的雙流厚板坯連鑄機(jī)采用了達(dá)涅利最新推出的各項(xiàng)先進(jìn)的連鑄技術(shù)，如先進(jìn)的結(jié)晶器在線調(diào)寬技術(shù)、結(jié)晶器漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)、結(jié)晶器液壓振動裝置、結(jié)晶器電磁攪拌和制動裝置、扇形段自動更換裝置等，其中還包括達(dá)涅利研制開發(fā)獲得專利的兩項(xiàng)最新技術(shù)：INMO結(jié)晶器(integral mould整體運(yùn)動結(jié)晶器)和OPTIMUM最優(yōu)化扇形段。達(dá)涅利最優(yōu)化扇形段從1號扇形段到最后一個(gè)扇形段，全部配備采用LPC(液芯長度控制)模型的動態(tài)輕壓下功能，以最大限度地提高鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。 2. CESP中國高效厚板坯連鑄連軋工藝 寶鋼研究人員最近提出的中國高效厚板坯連鑄連軋工藝(CESP)是將傳統(tǒng)常規(guī)熱軋和薄板坯連鑄連軋的基本優(yōu)勢集于一體，摒棄了兩者的主要缺點(diǎn)。CESP工藝實(shí)現(xiàn)了與薄板坯連鑄連軋一樣全部板坯不下線直接裝爐的完全意義上的連鑄連軋，具備了與薄板坯連鑄連軋相近的中間坯溫度均勻；具有與傳統(tǒng)常規(guī)熱軋工藝一樣的產(chǎn)品覆蓋面寬、品種鋼開發(fā)能力強(qiáng)的優(yōu)勢，更擅長生產(chǎn)高強(qiáng)、超薄、極限規(guī)格的產(chǎn)品；和傳統(tǒng)常規(guī)熱軋一樣具備軋機(jī)產(chǎn)能達(dá)到完全釋放的能力，改進(jìn)了薄板坯連鑄連軋無法克服的產(chǎn)線剛性太強(qiáng)的缺點(diǎn)，具備了與傳統(tǒng)常規(guī)熱軋工藝產(chǎn)線同樣的柔性。 CESP工藝第一次真正實(shí)現(xiàn)了軋鋼工作者長期追求的高效的厚板坯連鑄連軋，完全符合 16 當(dāng)今鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)資源集約、節(jié)能減排、環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，對熱軋帶鋼生產(chǎn)工藝技術(shù)的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。 (六)軋制過程鋼材組織、性能的預(yù)測與控制進(jìn)一步實(shí)用化軋制過程組織性能預(yù)報(bào)需要建立精確的再結(jié)晶模型、相變模型、析出模型、組織性能關(guān)系模型等，需要進(jìn)一步搞清金屬的強(qiáng)化機(jī)制。隨著物理冶金學(xué)、軋制技術(shù)、控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，目前已經(jīng)可以通過高速計(jì)算機(jī)對熱軋過程中顯微組織的變化和奧氏體鐵素體的相變行為進(jìn)行模擬，建立性能與參數(shù)的關(guān)系，使軋后鋼材力學(xué)性能的預(yù)報(bào)和控制成為可能。 1．組織演化與性能預(yù)報(bào)數(shù)學(xué)模型 熱軋過程的計(jì)算機(jī)模擬主要由四個(gè)方面的模型來完成：1)溫度模型；2)軋制力能參數(shù)模型；3)組織變化模型；4)性能預(yù)報(bào)模型。這幾方面模型的聯(lián)合求解可獲得模擬結(jié)果。對前兩個(gè)方面的模型，各國學(xué)者已做了大量的研究工作，目前已進(jìn)入實(shí)用化階段。對于熱變形過程中微觀組織的變化，尤其是γ→α相變行為的模擬和軋后材料力學(xué)性能的預(yù)報(bào)仍在不斷開發(fā)研究中。 板帶的控軋控冷生產(chǎn)過程的組織性能預(yù)測模型主要包括：加熱模型、再結(jié)晶模型、相變模型和組織性能對應(yīng)關(guān)系模型，通過考慮描述鋼材各種強(qiáng)韌化機(jī)制的組織參數(shù)，分別計(jì)算了細(xì)晶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化等強(qiáng)韌化機(jī)制對鋼材強(qiáng)度和韌性的影響。 金屬在高溫變形時(shí)的再結(jié)晶模型，主要模擬在高溫軋制過程中和軋制后發(fā)生的奧氏體動態(tài)再結(jié)晶、靜態(tài)再結(jié)晶(或亞動態(tài)再結(jié)晶)和晶粒長大。描述晶粒演變過程的數(shù)學(xué)模型應(yīng)包括以上過程的晶粒尺寸模型和相應(yīng)的再結(jié)晶動力學(xué)模型。對于CMn鋼，常用的數(shù)學(xué)模型主要有Sellars模型，Yada和Senuma模型、Saito模型和Nanba模型，這些模型都是通過回歸試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的。盡管不同研究者歸納得出的數(shù)學(xué)模型不同，但又存在著明顯的相似性，對于CMn鋼，這些模型的預(yù)報(bào)結(jié)果基本一致。在軋后冷卻過程中，主要是奧氏體向鐵素體相變和鐵素體晶粒的長大模型。此外，對微合金鋼在熱軋過程中碳氮化物析出及長大行為的研究及數(shù)學(xué)模型的開發(fā)也取得了很大進(jìn)展。從目前發(fā)表的大量模型看，CMn鋼奧氏體高溫變形行為的預(yù)測精度已經(jīng)達(dá)到較高水平，但對含多種微合金元素的微合金鋼的預(yù)測精度較低，其原因主要是鋼中的微合金元素對奧氏體的再結(jié)晶、晶粒長大及相變行為的作用十分復(fù)雜，目前尚無法用精確的數(shù)學(xué)式表達(dá)，需通過大量的實(shí)驗(yàn)來確定模型中的常數(shù)，這方面還有待于進(jìn)一步研究。 2．組織性能數(shù)值模擬與預(yù)測 軋制過程中鋼鐵材料的組織性能模擬與預(yù)測方法主要是有限元法、元胞自動機(jī)方法(modified cellular automaton)和人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)方法，并逐步建立適合于多尺度模擬滿足宏觀與微觀相結(jié)合要求的模擬計(jì)算方法。考慮到材料多樣性以及微觀組織演化及其影響因素機(jī)理的復(fù)雜性，常常依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立工藝參數(shù)與組織的關(guān)系模型及組織與性能的關(guān)系模型。為此，建立合理的計(jì)算理論框架以保證宏觀介觀微觀之間的正確耦合關(guān)系是微觀組織模擬計(jì)算和性能預(yù)測的關(guān)鍵。可以利用現(xiàn)有的商用有限元軟件將溫度場、應(yīng)力應(yīng)變場與組織性能預(yù)測結(jié)合起來，精細(xì)預(yù)測材料斷面組織、性能的分布情況。 在國內(nèi)，對熱加工過程中動態(tài)再結(jié)晶及晶粒尺寸的模擬研究主要集中在CMn鋼的簡單鍛造或板帶軋制，內(nèi)容是動態(tài)再結(jié)晶、靜態(tài)再結(jié)晶等組織演變以及組織性能關(guān)系的數(shù)學(xué)描述和直觀表述，是對前人的研究結(jié)果的借鑒和完善。但是如何不斷擴(kuò)大應(yīng)用范圍、提高模擬精度，以及如何與優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合，通過控制工藝參數(shù)來獲得最佳的微觀組織和機(jī)械性能，仍是長期努力的方向。 17 有研究指出，組織性能預(yù)報(bào)系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用是新世紀(jì)鋼鐵工藝發(fā)展的主流趨勢之一。在熱連軋過程的模擬中，層流冷卻是決定產(chǎn)品最終力學(xué)性能的關(guān)鍵過程。當(dāng)前對熱連軋組織性能預(yù)報(bào)的研究已經(jīng)從離線預(yù)報(bào)向離線預(yù)報(bào)和在線實(shí)時(shí)模擬控制相結(jié)合方向發(fā)展，國外則已經(jīng)達(dá)到了可在線預(yù)報(bào)和監(jiān)控鋼卷全長范圍各部分的組織性能。在鋼材組織性能預(yù)報(bào)系統(tǒng)的幫助下，可以探索在熱連軋過程中各種可能的工藝參數(shù)的組合所產(chǎn)生的結(jié)果。 我國寶鋼2050熱軋生產(chǎn)線組織性能預(yù)報(bào)QHSM系統(tǒng)是具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的熱連軋生產(chǎn)過程組織性能預(yù)報(bào)系統(tǒng)軟件，通過采用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對力學(xué)性能的最終預(yù)報(bào)結(jié)果和實(shí)測結(jié)果進(jìn)行訓(xùn)練，使軟件系統(tǒng)具有智能糾偏的功能。經(jīng)過對CMn鋼、IF鋼、部分X70以下級別管線鋼等1000余爐次現(xiàn)場數(shù)據(jù)的驗(yàn)證和模型調(diào)優(yōu)，組織性能預(yù)報(bào)系統(tǒng)的預(yù)報(bào)溫度和強(qiáng)度值與現(xiàn)場實(shí)測值的偏差分別在177。20℃(在線)和177。21 MPa(離線)以內(nèi)。 (七)進(jìn)一步研究開發(fā)利于環(huán)保的軋制過程摩擦、磨損與高效潤滑技術(shù) 1．軋制工藝潤滑技術(shù) 近年來，隨著連鑄連軋工藝的完善，粗軋機(jī)組被減少或忽略，板帶鋼精軋機(jī)組向高速化、高效率化方向發(fā)展，熱軋工藝潤滑技術(shù)得到了前所未有的重視，在連鑄連軋工藝、低溫大壓下軋制、熱軋板表面質(zhì)量與板形控制、熱軋氧化鐵皮控制等方面得到應(yīng)用和發(fā)展。這需要進(jìn)一步分析熱軋潤滑機(jī)理，研發(fā)新一代環(huán)保型軋制潤滑介質(zhì)，如限制使用有毒化學(xué)添加劑、使用動植物油替代添加劑、選用可生物降解的油品、乳化液破乳技術(shù)與達(dá)標(biāo)排放等，減少熱軋油燃燒物或殘留物對大氣和冷卻水的污染，同時(shí)改進(jìn)潤滑方法與裝置，開發(fā)高效潤滑技術(shù)和循環(huán)利用技術(shù)，提高熱軋潤滑工藝的時(shí)序性與可操作性。 2．軋制過程摩擦的控制 軋制過程的摩擦對軋輥、軋件及軋制工藝的影響始終存在，進(jìn)而影響軋后產(chǎn)品的表面質(zhì)量。特別是在高速軋制條件下，摩擦系數(shù)的變化與潤滑狀態(tài)開始受到廣泛關(guān)注。因此研究集中于高速軋制的摩擦狀況與溫度的關(guān)系、完全破乳或零排放的環(huán)保型冷軋乳化液的研發(fā)、潤滑狀態(tài)與油膜厚度控制技術(shù)、連軋過程摩擦系數(shù)與前滑的控制，塑性變形表面粗糙化現(xiàn)象進(jìn)一步研究等，以獲得高質(zhì)量的軋材表面，另外在高耐磨軋輥與軋輥表面控制技術(shù)方面也開展了相關(guān)研究。 (八)軋制過程表面質(zhì)量、組織性能及尺寸形狀在線檢測與控制技術(shù) 1．熱軋板材氧化鐵皮研究與控制 關(guān)于熱軋板材表面質(zhì)量的研究重點(diǎn)是氧化鐵皮的演變與控制、高效除鱗系統(tǒng)的開發(fā)以及表面缺陷的在線檢測與控制。一些研究工作通過分析氧化鐵皮在連鑄、加熱過程中的生成演變機(jī)理，確定解決辦法，如采用優(yōu)化的燃燒過程模型，改進(jìn)加熱爐氣氛和控制方式；根據(jù)高溫和軋后氧化鐵皮的生成狀態(tài)進(jìn)行分階段控制；采用更好的軋輥冷卻和潤滑系統(tǒng)，提高工作輥的工作條件；安裝高沖擊力的除鱗系統(tǒng)有效去除氧化鐵皮以及建立軋輥摩擦、磨損模型等進(jìn)行合理有效的控制。 2. 軋制過程板材高表面質(zhì)量的在線檢測與控制 另一方面，在熱軋、冷軋和平整工序安裝板帶表面質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)，對板帶生產(chǎn)全過程實(shí)施在線監(jiān)測和控制。歐洲是世界上最早研究開發(fā)并應(yīng)用了板帶表面質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)的(如Parsytec公司)，我國近幾年也有單位同國外合作進(jìn)一步研究開發(fā)和推廣這一技術(shù)。在德國蒂森鋼鐵公司等大型鋼鐵企業(yè)的板帶熱軋和冷軋生產(chǎn)線上大部分都已安裝了板帶表面質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)，我國的寶鋼、武鋼、鞍鋼等企業(yè)的板帶生產(chǎn)線上也都先后安裝了這一系統(tǒng)。 18 目前表面質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)的重點(diǎn)是如何進(jìn)一步提高板帶表面缺陷的在線識別率、識別效率、缺陷成因的在線分析和實(shí)現(xiàn)在線控制。 3．軋制過程鋼材組織性能的在線檢測與控制 在帶鋼生產(chǎn)過程中，通過采用X射線或磁性測量等物理檢測方法在線檢測板材織構(gòu)參數(shù)，可以確定板材的深沖性能指標(biāo)r值，這一技術(shù)已經(jīng)取得成功，在歐洲的鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)線上已有應(yīng)用，但還沒有普及。而通過檢測帶鋼的晶粒尺寸等組織特征，進(jìn)而確定帶鋼力學(xué)性能和進(jìn)行在線控制是人們十分關(guān)心的。例如，在奧鋼聯(lián)林茨鋼廠，為適應(yīng)用戶對熱軋產(chǎn)品機(jī)械性能要求的進(jìn)一步提高，把組織性能控制與檢測引入現(xiàn)場的控制系統(tǒng)，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和減少檢測樣品，這已經(jīng)成為一種迫切需要。在國外，已經(jīng)有一些大型企業(yè)開始應(yīng)用這套系統(tǒng)于生產(chǎn)中，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。近幾年，我國在國家自然科學(xué)基金等的支持下，一些大學(xué)和企業(yè)等進(jìn)行合作正在開展軋制過程組織性能檢測與控制方面的研究。 4. 軋制過程鋼材產(chǎn)品尺寸形狀的在線檢測與控制 隨著軋制過程的連續(xù)化、高速化和產(chǎn)品尺寸形狀高精度化的不斷發(fā)展，關(guān)于軋材尺寸形狀的在線檢測、預(yù)報(bào)和控制系統(tǒng)已經(jīng)成熟，成為現(xiàn)代軋機(jī)不可缺少的檢測控制系統(tǒng)。在現(xiàn)代軋制生產(chǎn)線上，大多配備有板材凸度、平直度和厚度的在線檢測與控制系統(tǒng)或者型材、棒線材軋制產(chǎn)品的尺寸形狀在線檢測與控制系統(tǒng)，這對保證軋材產(chǎn)品尺寸形狀的高精度控制起到關(guān)鍵的保證作用。而直到目前，為了追求軋材產(chǎn)品尺寸形狀的更高精度和沿軋材全長的更穩(wěn)定控制，新一代的軋材尺寸形狀在線檢測與控制系統(tǒng)還在不斷地研究開發(fā)中。 從技術(shù)上看，未來鋼材熱軋過程中組織性能預(yù)測技術(shù)的發(fā)展方向有：(1)完善離線熱連軋電子實(shí)驗(yàn)室的功能，并使該技術(shù)與大規(guī)模定制技術(shù)和企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)(ERP)技術(shù)結(jié)合起來，優(yōu)化實(shí)現(xiàn)多鋼種多規(guī)格熱連軋生產(chǎn)的高效化、信息化、自動化、柔性化、定制化和煉鋼連鑄熱軋一體化生產(chǎn)流程；(2)繼續(xù)精確、精簡、精練組織性能預(yù)報(bào)系統(tǒng)在線應(yīng)用模型，與軋機(jī)的實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)模擬與優(yōu)化控制，提升該技術(shù)的應(yīng)用層次；(3)以組織性能預(yù)測成果為手段，開發(fā)新型的引領(lǐng)未來的鋼鐵材料。 (九)不斷研究開發(fā)新鋼種 1．高強(qiáng)鋼和先進(jìn)高強(qiáng)鋼(AHSS)開發(fā) 近年來，隨著汽車工業(yè)減重節(jié)能、輕量化、安全性對汽車用鋼高強(qiáng)度和優(yōu)良成形性要求，高強(qiáng)度鋼和先進(jìn)高強(qiáng)鋼(AHSS)已經(jīng)被研發(fā)出來并越來越多地應(yīng)用于汽車業(yè)。高強(qiáng)度鋼如HSLA鋼、烘烤硬化(BH)鋼，先進(jìn)高強(qiáng)鋼指DP(dual phase)鋼、TRIP(transformation induced plasticity)鋼、TWIP(twinning induced plasticity)鋼、SIP(shear band induced plasticity)鋼以及CP(plex phase)鋼和馬氏體鋼。 F. Silva等研究了熱處理工藝對冷軋高強(qiáng)CMn多相鋼(鐵素體、馬氏體、貝氏體、碳化物顆粒和少許的殘余奧氏體組成)組織性能的影響，結(jié)果表明雙相區(qū)退火后快冷速度的不同會造成M/A島和碳化物顆粒的分布和形貌以及鐵素體晶粒尺寸差異，退火條件不會造成力學(xué)性能(微區(qū)硬度)的太大變化。 . Misra等開發(fā)了一種770MPa級的商用熱軋NbTi微合金化鋼，并對其強(qiáng)化機(jī)制進(jìn)行研究，結(jié)果得出高強(qiáng)度是細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、析出和位錯(cuò)強(qiáng)化以及相變強(qiáng)化的綜合效應(yīng)，高位錯(cuò)密度和細(xì)小析出物是引起高強(qiáng)度的最主要的因素。. Chakraborti等通過對一種含V的FeMnC微合金鋼進(jìn)行雙相區(qū)罩式退火(batch intercritical annealing)開發(fā)了一種抗拉強(qiáng)度達(dá)到950MPa左右的鐵素體馬氏體雙相(DFM)鋼。 氧化物彌散強(qiáng)化(ODS)鋼具有較高的高溫強(qiáng)度，通常通過復(fù)雜昂貴的機(jī)械合金化和粉末冶金的方法制作。. Klueh等采用一種熱機(jī)械處理方法在含氮的9~12%Cr鋼中形成高密 19 度的富V和Ti的納米顆粒，從而得到可在650~700℃較高溫度具有較高強(qiáng)度的鐵素體馬氏體鋼。 2．超高強(qiáng)度鋼(UHSS)開發(fā) JFE公司開發(fā)了一種適于制做汽車結(jié)構(gòu)部件的1180MPa級具有優(yōu)良成形性能的超高強(qiáng)度(UHSS)冷軋鋼板，這種鋼與傳統(tǒng)的同一強(qiáng)度級別的