由控制轧制和控制冷却所组合的TMCP(Thermo Mechanical Control Process)， 是20世纪钢铁业最伟大的成就之一。正是因为有了TMCP技术，钢铁业才能源源不断地向社会提供越来越优良的钢铁材料，支撑着人类社会的发展和进步。

　　控轧控冷工艺之所以能够提高钢材的质量和性能，这是与TMCP技术独特的强韧化机理密不可分的。在控制轧制时，通过添加C、Mn、Si、Ni等合金元素产生固溶强化作用;通过添加Nb、V、Ti等微合金元素及采用控制轧制工艺可实现细晶强化、析出强化和位错强化;同时细晶强化又可以使脆性转变温度降低，大幅提高钢材的韧性。尽管控制轧制能有效地改善钢材的性能，但由于热变形因素的影响，使得钢的相变温度(Ar3)升高，致使铁素体在较高温度下析出，在空冷过程中铁素体晶粒长大，从而使控制轧制效果受到限制。因此，钢板在控制轧制后必须配合控制冷却工艺，降低相变温度，进一步细化铁素体及珠光体组织，同时使Nb、Ti、V微合金元素的碳氮化合物更加弥散析出，进一步提高析出强化效应。尤其是对未再结晶的奥氏体进行控制冷却时，强韧化效果非常明显。从上世纪80年代初日本首次将控轧控冷技术投入使用，到现在控轧控冷技术已经广泛用于我国轧钢实际生产，对人类经济和社会的发展都产生了重要影响。

　　传统的TMCP工艺采用“低温大压下”， 与我们长久以来形成的“趁热打铁”的传统观念背道而驰，不可避免地受到各种限制。其中最主要的缺陷是在“低温大压下”条件下，轧制过程的能耗过大，因而受到轧机设备能力的限制;同时传统“低温大压下”需要添加昂贵的合金元素，增加钢铁生产过程的成本。

　　社会的高速发展，使人类面临越来越严重的资源、能源短缺问题，承受着越来越大的环境压力。人类必须解决这些问题，才能与自然和谐发展，保持人类社会的长治久安和子孙后代的幸福安康。针对这样的问题，在制造业领域，提出了4R原则，即减量化、再循环、再利用、再制造。具体到TMCP技术本身，必须坚持减量化的原则，即采用节约型的成分设计和减量化的生产方法，获得高附加值、可循环的钢铁产品。这种TMCP技术就是以超快速冷却技术为核心的新一代TMCP技术，其中心思想是：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;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;在奥氏体向铁素体相变的动态相变点终止冷却;后续依照材料组织和性能的需要进行冷却路径的控制。新一代TMCP技术避免了“低温大压下”，贯彻实行“趁热打铁”的思想，因而可以减轻生产设备负荷，确保了轧制过程的稳定性，降低了轧制过程的能耗。由于可以少加或者不加微合金元素和合金元素，所以可以节省大量的资源和能源，实现减量化的轧制，降低钢材生产成本，这对于钢铁工业的可持续发展和协调发展具有重要的作用。

　　钢板轧后的超快速冷却是一个非常复杂的过程。钢板在进入水冷区前经历空冷过程，此过程钢板的热交换包括钢板的辐射换热，钢板和输出辊道的热传导，钢板和周围空气的对流换热，但辐射换热占据主导地位;钢板进入水冷区后主要是和冷却水的对流换热，在此过程中钢板上下表面的换热机制是不同的，在不同的钢板表面温度下，钢板和冷却水的对流换热机制也有很大差异。钢板出水冷区后的换热主要是钢板的辐射传热以及钢板和输送辊道之间的热传导。在钢板的冷却过程之中，钢板内部的相变生热是不能忽略的，相变所产生的热量由奥氏体的转变速率确定。钢板的热辐射由波尔茨曼规律处理，这种换热由钢板的表面温度，钢板表面黑度和环境温度确定。在钢板终轧后的控制冷却过程之中，水冷所带走的热量占整个热量损失的80%以上。钢板与冷却水的对流换热比较复杂，换热系数随水流状态、水温、钢板表面温度、钢板运行速度的不同呈现出复杂的变化趋势。在进行超快速冷却的过程中，需要对冷却过程的温度和冷却速度进行精确的控制，如果执行出现偏差不仅钢板的板形，而且对钢板的组织性能也有直接影响。因此，必须采用精确数学模型描述冷却过程，同时使用计算机对钢板进行过程跟踪和控制。

　　计算机技术和超快速冷却工艺的完美结合是新一代TMCP技术得以迅速推广的主要因素。在计算机执行层面可以将超快速冷却控制系统分为两层，一层是过程控制级别也称为二级系统，采用高性能计算机对钢板冷却过程的热交换进行精确计算，同时利用实际采集数据对模型进行学习和修正，得到最优的冷却设备流量、阀门开闭状态、钢板运行速度等控制指令;另一层基础自动化级，执行二级系统的控制指令，同时根据实际的控制效果进行快速的反馈控制，最终得到理想的冷却温度和冷却速度。两级自动化控制系统确保了超快速冷却工艺的正确执行，在实际的生产过程中需要对钢板长度方向的所有逻辑区段进行分区计算和分区控制，以保证钢板长度方向的冷却均匀性，进而使得钢板通长的组织性能一致。可以说自动化控制系统是超快速冷却工艺的载体，它是工艺模型、计算机技术和自动控制技术的交汇和融合。

　　超快速冷却工艺在首钢精品板带材的生产过程中得到了实际的应用，东北大学将超快速冷却工艺成功用于首秦4300mm中厚板生产，并取得了良好的经济效果。随后又将超快速冷却工艺推广应用于迁钢2160和京唐2250热轧生产，节约了轧钢生产成本，扩大了生产品种范围。自动化控制系统由东北大学和首自信公司联合设计，不仅实现了超快速冷却工艺，同时可以与生产线上原有的层流冷却系统配合使用，实现了超快速冷却和层流冷却的联动控制，极大地增强了冷却强度和冷却范围。

　　计算机控制在轧钢生产领域发挥着越来越重要的作用，尤其是超快速冷却的精确执行已经离不开计算机的自动化控制。熟悉工艺模型和计算机控制技术的复合型人才是现代化钢厂建设的必要保障。新工艺、新技术必将在首钢精品板带生产中发挥关键作用。

　　(来源：首钢)