(发展战略)控制轧制和控制冷却技术的新发展
控轧控冷工艺的发展及应用
控轧控冷工艺的发展及应用摘要控轧控冷工艺是把钢坯加热到适宜的温度，轧制时控制变形量和变形温度及轧后按工艺要求来冷却钢材。
控轧主要用于轧制细晶粒结构钢,主要原理是在终轧后当钢板在轧机上运行至“再结晶”完成的温度时,选用合适水冷方式获得理想延展性和韧性。
关键词变形量变形温度再结晶1 前言1.1 控轧控冷就是控制轧制和控制冷却，也叫TMCP（热机械变形轧制）+ACC。
比较适合于低碳微合金钢，特别是Nb、V 、Ti复合的。
1.2 控制轧制：是在调整钢的化学成分的基础上，通过控制加热温度、开轧温度，轧制过程温度、变形制度等工艺参数，控制奥氏体状态和相变产物的组织状态，从而达到控制钢材组织性能的目的.1.3 控制冷却：是通过控制热轧钢材轧后的冷却条件来控制奥氏体组织状态、控制相变条件、控制碳化物析出行为、控制相变后钢的组织和性能。
1.4 TMCP：控制轧制和控制冷却技术结合起来，能够进一步提高钢材的强韧性和获得合理的综合性能，并能够降低合金元素含量和碳含量，降低生产成本。
通过控轧控冷生产工艺可以使钢板的抗拉强度和屈服强度平均提高约40～60MPa，在低温韧性、焊接性能、节能、降低碳当量、节省合金元素以及冷却均匀性、保持良好板形方面都有无可比拟的优越性。
2 发展历程2.1 控轧控冷工艺主要是用于生产板材的技术。
该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。
2.2 控制轧制工艺主要用于含有微量元素的低碳钢种，钢中常含有铌、钒、钛，其总量一般小于0.1％。
依据《塑性变形和轧制原理》控制轧制的内容是控制轧制参数，包括温度、变形量等，以控制再结晶过程，获得所要求的组织和性能。
根据塑性变形、再结晶和相变条件，控制轧制可分为三阶段，如下所述。
（1）在奥氏体再结晶区控制轧制：适用于轧制低碳优质钢普通碳素钢低合金高强度钢。
（2）在奥氏体未再结晶区控制轧制：适用于轧制含有微量合金元素的低碳钢，如含铌钛钒得低碳钢。
新一代TMCP技术控轧控冷
新一代TMCP技术
RAL.NEU
RAL
TMCP技术的发展和创新
• TMCP是20世纪最伟大的钢铁技术成果之一 • 开发引领未来社会发展和人类需求的新一代钢 铁材料 • 需要付出巨大的努力，充分利用新的科技成 果，站在巨人的肩膀上进行钢铁生产过程的脱 胎换骨的革命
RAL
TMCP技术的发展和创新
RAL
高速连轧的温度制度－“趁热打铁”
新一代的TMCP采用适宜的正常轧制温度 进行连续大变形，在轧制温度制度上不再坚持 “低温大压下”的原则。与“低温大压下”过程相 比，轧制负荷可大幅度降低，设备条件的限制 可放松。轧机建设不必追求高强化，大幅度降 低建设投资。
RAL
高速连轧的温度制度－“趁热打铁”
适宜的轧制温度，大大提高轧制的可操作 性，避免轧制工艺事故，例如卡钢、堆钢等， 同时也延长了轧辊、导卫等轧制工具的寿命。 提高产量、降低成本 对于一些原来需要在粗轧和精轧之间实施 待温的材料，可以直接轧制
RAL
“趁热打铁”及其优点
由于新一代的TMCP避免了“低温大压下”，使得传统的“趁 热打铁”的思想得以贯彻实行，这对于减轻生产设备负荷、确 保轧制过程稳定、改善加工过程的可操作性、提高材料的可加 工性、降低轧制能耗等具有十分重要的意义。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。
RAL
TMCP特征
• 低温大压下——轧制负荷、生产率、设备投 资、轧制稳定性 • 微合金化——提高成本、焊接性能恶化、冶炼连铸-轧制工艺复杂、轧制负荷增大 • 水是最廉价的合金元素——高冷却速率的开发 利用、冷却路径的利用、冷却的均匀性
控制轧制及控制冷却技术在型钢生产中的应用
控制轧制及控制冷却技术在型钢生产中的应用一、引言型钢是一种重要的金属材料，在建筑、汽车制造、机械制造等领域具有广泛的应用。
为了提高型钢的质量和性能，控制轧制及控制冷却技术被广泛应用于型钢生产中。
这些技术通过精确控制轧制工艺参数和冷却过程，可以有效提高型钢的强度、塑性和表面质量，满足不同领域对型钢材料性能的需求。
二、控制轧制技术的应用1. 调整轧制温度和速度在型钢轧制中，通过调整轧制温度和轧制速度，可以控制晶粒的细化和晶格的取向，从而提高型钢的强度和塑性。
尤其是在热轧过程中，通过精确控制轧制温度和速度，可以有效控制晶粒生长，减少析出相的尺寸，使得型钢的晶粒细化，提高强度和硬度。
2. 控制轧制力和变形量通过精确控制轧制力和变形量，可以有效调整型钢的组织结构和力学性能。
在轧制过程中，通过监测轧辊力和变形量，可以实现对型钢的细微调整，达到提高型钢性能的目的。
在轧制高强度型钢时，通过增加轧制力和变形量，可以有效提高型钢的强度和硬度。
3. 控制轧制辊形状通过选择合适的轧辊形状，可以实现更加精确的型钢轧制。
不同形状的轧辊对型钢的变形和组织结构有着不同的影响，因此通过调整轧辊的形状，可以实现对型钢结构和性能的精细控制。
三、控制冷却技术的应用1. 控制冷却速度在型钢生产中，通过控制冷却速度，可以实现对型钢组织和性能的调整。
在快速冷却条件下，型钢的组织结构更加均匀，晶粒更加细小，从而提高了型钢的强度和韧性。
在慢速冷却条件下，型钢的组织结构更加致密，表面质量更好，适用于高表面质量要求的场合。
2. 控制冷却介质不同的冷却介质对型钢的冷却效果和组织结构有着不同的影响。
通过选择合适的冷却介质，可以实现对型钢组织和性能的精细调控。
对于高强度型钢，可以采用高效的水冷或气体冷却，快速降温，实现对型钢强度和硬度的提高。
3. 控制冷却方式在型钢生产中，采用不同的冷却方式，可以实现对型钢的细微调整。
采用直接水冷或间接水冷，可以分别实现快速和慢速的冷却效果，从而满足不同型钢的冷却需求。
钢材控制轧制和控制冷却技术
2）一道次压下率越大，越易产生变形带，越易获得均匀组织。 ）一道次压下率越大，越易产生变形带，越易获得均匀组织。 体晶粒尺寸（ ） ⑤、未再结晶区材料强度由固溶强化（ σ sh）和F体晶粒尺寸（d） 未再结晶区材料强度由固溶强化（ 体晶粒尺寸 等决定。 等决定。
§2控轧控冷理论
3、变形条件对A 变形条件对A
→ P转变的影响
r1的影响
变形使P体转变加速，从而使钢的淬透性变坏。 （1）、变形使P体转变加速，从而使钢的淬透性变坏。 （2）、变形对A 变形对A
§2控轧控冷理论
4、铁素体的变形与再结晶 （1）F体热加工中的组织变化 ①、F体热加工应力—应变曲线 体热加工应力 应变曲线 ②、F体热加工软化方式 ③、亚晶尺寸d 亚晶尺寸d （2）F体在变形间隙时的组织变化 ①、F体发生静态回复和再结晶软化 1）静态再结晶有条件的： > ε s 静态再结晶有条件的： ε 为临界值） （ε s为临界值） 2）影响静态再结晶的因素 ②、F体再结晶晶粒大小
§2控轧控冷理论
（2）位错强化 加工硬化是位错强化的外部表现 （3）沉淀强化 低合金钢中加入微量Nb、 低合金钢中加入微量Nb、V、Ti等元素，可形成碳化物、氮化物或碳氮化 Nb Ti等元素，可形成碳化物、 等元素 物，在轧制时或轧后冷却时，它仍析出 在轧制时或轧后冷却时，它仍析出——第二相沉淀强化 第二相沉淀强化 （4）晶界强化 晶粒越细小，晶界相对越多，晶界对为错的运动的阻力越大。 晶粒越细小，晶界相对越多，晶界对为错的运动的阻力越大。 1 霍尔—佩奇公式： 霍尔 佩奇公式： σ s = σi + Ki D 佩奇公式
热轧带钢技术论文（2）
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。
控制轧制和控制冷却技术的新发展
控制轧制和控制冷却技术的新发展陈琪材料成型及控制工程14摘要: 阐述了控轧控冷工艺的机理和工艺特点，介绍了为改善板形而开发的分开的冷却和润滑系统以及动态轧制工艺、GCr15轴承钢控轧新工艺的热模拟实验结果和低碳贝氏体钢的新发展。
指出应积极消化吸收先进的控轧控冷工艺，研制开发出高强、高韧性钢板。
关键词：控制轧制；控制冷却；低碳贝氏体钢；应变诱导；高速线材；Abstract:Explains the mechanism and the technical features of controlled rolling and controlled cooling technology, introduces developed separated cooling lubricating sys tem and dynamic rolling technology for improving the plate shape, hot simulated test result of new controlled rolling technology of bearing steel GCr15 and new developm ent of low carbon bainite steel, points out that must be to actively digest advanced con trolled rolling and controlled cooling technology, develop high strength and high toug hness plate.Keywords:controlled rolling;controlled cooling;low carbon bainite steel;strain induce d; Tell wire1引言控制轧制与控制冷却相结合能将热轧钢材的两种强化效果相加，进一步提高钢材的强韧性和获得合理的综合性能。
热轧钢铁材料新一代TMCP技术
世界金属导报/2012年/1月/10日/第B04版轧钢技术热轧钢铁材料新一代TMCP技术TMCP(Thermo-MechanicalControlled Processing)，即控制轧制和控制冷却技术，是20世纪钢铁业最伟大的成就之一，也是目前钢铁材料轧制及产品工艺开发领域应用最为普遍的技术之一。
正是因为有了TMCP技术，钢铁工业才能源源不断地向社会提供越来越有用的钢铁材料，支撑着人类社会的发展和进步。
1 TMCP工艺技术的发展及基本原理TMCP工艺的两个重要组成部分之一，控制轧制，在热轧钢铁材料领域很早就已根据经验予以实施，其核心思想是对奥氏体硬化状态的控制，即通过变形在奥氏体中积累大量的能量，力图在轧制过程中获得处于硬化状态的奥氏体，为后续的相变过程实现晶粒细化做准备。
在20世纪60年代至70年代，随着能源不断开发，对高性能管线钢的需求大幅增加。
为满足管线钢板的生产，控制轧制技术得到快速发展，并在当时的厚板轧制、船板生产等方面得到广泛应用。
为了突破控制轧制的限制，同时也是为了进一步强化钢材的性能，在控制轧制的基础上，又开发了控制冷却技术。
控制冷却的核心思想是对处于硬化状态的奥氏体相变过程进行控制，以进一步细化铁素体晶粒，甚至通过相变强化得到贝氏体等强化相。
相变组织比单纯控制轧制更加细微化，促使钢材获得更高的强度，同时又不降低其韧性，从而进一步改善材料的性能。
1980年，日本NKK福山制铁所首次为厚板生产线配置并使用了OLAC(On-Line Accelerated Cooling)系统。
此后基于对提高厚板性能及钢种开发的需要，重点发展了厚板的快速在线冷却技术，并相继开发出一系列快速冷却装置，投入厚板的开发生产及应用中。
控制冷却设备的普遍应用有力地推动了高强度板带材的开发和在提高材质性能方面技术的进步。
后来，人们将结合控制轧制和控制冷却的技术称为控轧控冷技术TMCP(Thermo-MechanicalControlled Processing)。
控制轧制和控制冷却工艺讲义
控制轧制和控制冷却工艺讲义控制轧制和冷却工艺讲义一、轧制工艺控制1. 轧制温度控制a. 在热轧过程中，轧机和钢坯之间的接触摩擦会产生高温，因此需要控制轧机温度，避免过热。
b. 实时监测轧机温度，根据温度变化调整轧制速度和冷却水量，确保温度适中。
c. 使用专用液体和冷却器进行在线冷却，防止轧机过热引起事故。
2. 轧制力控制a. 测量轧机产生的轧制力，确保轧机施加的压力适中。
b. 监控轧制力的变化，根据钢坯的变形情况调整轧制力，使钢坯的形状和尺寸满足要求。
c. 根据轧制力的大小调整轧制速度，保持稳定的轧制负荷。
3. 轧制速度控制a. 根据不同钢材的特性和规格，调整轧制速度，确保成品钢材的质量和尺寸满足要求。
b. 控制轧制速度的稳定性，避免过快或过慢的轧制速度导致钢材质量不达标。
4. 轧辊调整控制a. 定期检查和调整轧辊的位置和间距，确保钢坯能够顺利通过轧机，避免产生不均匀的轧制力和过度变形。
b. 根据车间实际情况和轧制工艺要求，调整轧辊的工作方式和参数，使轧制过程更加稳定和高效。
二、冷却工艺控制1. 冷却水量控制a. 根据钢材的材质和规格，调整冷却水的流量和压力，确保钢材迅速冷却到所需温度。
b. 监测冷却水流量和温度，根据实时数据调整冷却水量，确保冷却效果和成品钢材的质量。
2. 冷却速度控制a. 根据不同的冷却工艺要求，调整冷却速度，使钢材的组织和性能满足要求。
b. 监控冷却速度的变化，根据实时数据调整冷却速度，确保成品钢材的质量和性能稳定。
3. 冷却方法控制a. 根据钢材的特性和要求，选择合适的冷却方法，如水冷、风冷等。
b. 根据不同冷却方法的特点和效果，调整冷却工艺参数，使冷却效果和成品钢材的质量最优化。
4. 冷却设备维护a. 定期检查和维护冷却设备，确保设备的正常运行和效果良好。
b. 清洗和更换冷却设备中的阻塞、损坏部件，保证冷却水的流量和质量。
以上是对控制轧制和控制冷却工艺的讲义，通过合理的工艺控制和设备维护，能够提高轧制和冷却过程的效率和质量，满足钢材的要求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
控制轧制和控制冷却技术的新发展发表时间:2006-7-5 13:02:09 【字体：大中小】近代工业发展对热轧非调质钢板的性能要求越来越高，除了具有高强度外，还要有良好的韧性、焊接性能及低的冷脆性。
目前世界上许多国家都利用控轧和控冷工艺生产高寒地区使用的输油、输气管道用钢板、低碳含铌的低合金高强度钢板、高韧性钢板，以及造船板、桥梁钢板、压力容器用钢板等。
1 控制轧制工艺的机理和特点控制轧制工艺是指钢坯在稳定的奥氏体区域（Ar3）或在亚稳定区域（Ar3～Ar1）内进行轧制，然后空冷或控制冷却速度，以获得铁素体与珠光体组织，某些情况下可获得贝氏体组织。
现代控制轧制工艺应用了奥氏体的再结晶和未再结晶两方面的理论，通过降低板坯的加热温度、控制变形量和终轧温度，充分利用固溶强化、沉淀强化、位错强化和晶粒细化机理，使钢板内部晶粒达到最大细化从而改变低温韧性，增加强度，提高焊接性能和成型性能。
所以说，控制轧制工艺实际上是将形变与相变结合起来的一种综合强化工艺。
控制轧制一般有控温轧制和热机轧制两种。
在控温轧制中，为了获得所要求的目标值，必须在规定的温度范围内进行总变形。
第一个负荷道次的开轧温度是事先通过出炉温度规定的。
轧制的温度范围由规定的终轧温度决定。
一般情况下，只有轧制过程在规定的时间内中断，并将轧件送到停歇场上进行冷却，这个终轧温度才能得到保证。
在这种轧制方式中，轧制中断时的钢板厚度没有规定，轧制钢板可以取消常规的正火处理。
热机轧制是在规定的温度范围内按照所规定的压下量进行轧制，又分为两阶段轧制和三阶段轧制。
在两阶段轧制中，轧制过程中断一次，并使轧件冷却到下一阶段所要求的轧制温度。
在三阶段轧制中，轧制过程中断两次。
轧制阶段是由该阶段中预先给定的厚度压下量和完成该厚度压下量时的温度范围决定的。
由此产生了中间厚度和各阶段之间的轧制时间。
控轧的目的是在热轧条件下，通过细化铁素体晶粒，生产出韧性好、强度高的钢材。
例如，正常轧制工艺铁素体晶粒最好的情况是7～8级，直径大于20μm，而控制轧制工艺得到的铁素体晶粒为12级，其直径为5μm，这样细的晶粒是控制轧制最突出的优点。
控制轧制工艺还可以充分发挥微量元素的作用，含有微量Nb、V、Ti等元素的普通低碳钢采用控制轧制工艺，能获得更好的综合性能。
2 板带材控轧工艺过程的新方法板带材的质量很大程度上取决于对轧制工艺过程的控制。
常规方法有许多不足之处，原始凸度的设定无法对不同规格、不同材质的轧件进行跟踪控制；不均匀冷却方法具有响应太慢的缺点。
戴维.麦基公司对板形自动控制系统及冷却液的喷射装置进行了独特的设计，其中彼此分隔开的冷却和润滑系统（SLC）和动态轧制工艺系统（DSS）收到了很好的效果。
2.1 分隔开的冷却和润滑系统（SLC）板带材轧制大多数采用乳液来实现冷却润滑。
在采用乳液冷却润滑的过程中，普遍存在乳液稳定性差、使用寿命短，尤其是轧后板带材表面质量达不到最佳程度等问题。
利用分隔开的冷却和润滑系统可避免常规乳液冷却润滑给制品带来的缺陷。
该系统有两个连在一起的钢质冷却箱。
每个冷却箱分别封住上工作辊和支承辊的辊面及下工作辊和支承辊的辊面，从而使每一个对轧辊和冷却箱构成一个隔离系统。
上下两个冷却箱之间有一道缝，需轧制的带材由此通向辊缝，实现轧制。
在轧制过程中把冷却系统和润滑系统分隔开，这就意味着在具备冷却润滑综合功能的基础上，还可以分别按各自独特的功能去进行配制。
SLC系统可最大限度地发挥冷却和润滑的功能，从而使轧机的功率密度大大提高。
2.2 动态轧制工艺系统（DSS）戴维.麦基公司利用计算机预测了全带材轧制的主要过程。
充分利用计算机来建立轧制过程中的数学模型，本质上就是在线的模型参数估计。
其中最为典型的例子是动态轧制工艺系统。
该系统主要安装在热轧机组上，用于板形和断面形状的控制。
由建立的数学模型和程序，根据预测的结果，连续地由轧机自适应功能进行控制。
与通常的反馈式AGC系统不同之处，在于这个系统采用两个基本自适应等级。
第一级为轧机控制的自适应，即包括轧辊的弯辊力、压下量的方式、运行速度和轧辊冷却液的分布等，使产品质量达到始终稳定一致。
第二级是预测模型所用系数的自适应，即利用在轧制过程中测得的参数经过趋势回归分析来实现。
接着按实测值与模型预测值的误差值作为一个函数来调整模型的系数。
应用DSS的主要目的是要生产出横向厚度均匀一致的产品。
3 GCr15控轧新工艺的模拟研究近年来，一些工作者研究了轴承钢的热加工性能以及形变球化和再结晶，定量地确定了流变应力和破断应变与变形过程中的变量（应变、应变率、温度和相变）之间的关系；研究奥氏体加渗碳体的双相区形变球化，确定了变形温度和变形量是控制球化的主要因素，奥氏体化后变形有利于双相区形变球化；借助于热扭转实验机用停顿变形方法，研究了轴承钢热轧过程中的再结晶行为，确定了静态和动态再结晶，与变形温度、道次应变和道次间隔时间等之间的关系，以及在双相区发生的动态软化现象。
这一系列的工作为正确制定轴承钢控制轧制工艺提供了科学的依据。
轴承钢的各种生产工艺中，在900℃以上奥氏体单相区轧制后快冷至850～800℃的双相区内再次轧制是最有前途的新工艺。
该工艺对控制轧制的推广应用、改善轴承钢的质量及提高其疲劳寿命、节省能源等方面均有重要意义。
试验表明：（1）用热扭转试验机实现了热变形模拟轴承钢控轧新工艺，证实了轴承钢经高温奥氏体单相区变形、再在奥氏体与渗碳体的双相区内变形，然后经快速球化退火，其碳化物级别和硬度均达到了对该冶金产品的标准要求。
（2）在高温奥氏体单相区内变形，道次间隔期间发生静态再结晶，其再结晶完成的程度随变形道次的增加而提高。
部分再结晶的应变累计效应，促进了动态再结晶的发生。
在奥氏体与碳化物双相区内，除静态和动态再结晶过程之外，碳化物的形变球化也能引起明显的动态软化。
（3）轴承钢采用控轧新工艺所需的终轧轧制力和轧制力矩，用平均流变应力计算公式估算，比传统轧制工艺约提高40%。
4 低碳贝氏体钢的发展在控轧的早期，主要是提高钢材的强度和获得较细的晶粒，继而在高强度的基础上，对韧性也有了相应的要求。
目前已经转向更高强度、更好的韧性和较大的厚度，同时要求不恶化焊接性能。
天然气输送用的管线钢要求较高的横向冲击贮存能。
提高再结晶温度以下总的热轧变形量能够达到改进、提高韧性方法的效果。
在控轧的含铌钢中降低含碳量、提高含锰量的发展过程中，开发了被命名为低碳贝氏体钢和针状α-钢的低碳高锰（0. 06%）相变强化钢。
与传统的α珠光体钢相比，这种钢表现出连续的屈服及拉伸强度提高的特征。
尽管含碳量较低，管材成形后，屈服点却有所提高。
在屈强比比较低的钢材中，快速加工硬化能够超过任何因包申格效应而引起的屈服强度的降低。
这种钢的组织是典型的针状铁素体或低碳贝氏体。
同时在常规轧制后，即γ晶粒发生相变之后，会保持以前晶粒的清晰边界。
4.1 低碳贝氏体钢在普通轧制状态下,为达到必要的强度可添加Si、Mn、Cr、Ni和Mo等元素，或借助正火后的加速冷却使金相组织中出现一种粒状组织，是α-Fe基体上分布块状或条状M/A 相的结构，称之为粒状贝氏体。
如不采取细化晶粒或补充回火以充分分解这种粒状贝氏体，对钢的韧性将有不利的影响，强韧性很难兼顾。
因此，采用控轧工艺，在以较低的碳含量维持必要的韧性的同时，又改善了钢的焊接性。
4.2 针状铁素体钢为适应高寒地带大口径石油天然气输送管线工程对材料高强度、低温韧性、可焊性及良好成型性的要求，发展了C-Mn-Mo-Nb系针状铁素体（AF）钢。
这种钢控轧状态的屈服点可达470～530MPa，夏氏冲击功可达165J，50%剪切断口的转变温度（FATT）不低于-60℃。
它同第一代铁素体-珠光体管线钢相比，具有更好的焊接性能、抗延性、断裂能力、抗天然气中硫化氢腐蚀和氢诱发裂纹性能、抗大气腐蚀性能。
4.3 超低碳贝氏体钢通过控轧工艺的最佳化，新型超低碳贝氏体钢可得到具有高密度位错亚结构的均匀细小贝氏体组织和高强度、高韧性及可焊性配合的综合机械性能。
低碳贝氏体钢的化学成分必须是：即使在大断面缓慢冷却的情况下，也能在贝氏体转变区发生相变，从而获得一个高强度。
与此相反，它在高的冷却速度下却不允许形成马氏体，此外这种钢必须具有高韧性以防止裂纹形成和脆性断裂。
如果能成功地通过适当的化学成分和轧制时的快速冷却使γ-α相变的温度降低，就可在600～650℃的温度进行轧制。
这样就可以通过晶粒细化和高的位错密度进一步强化。
为了转变成贝氏体，可通过加入Mo、B延迟铁素体和珠光体转变时间，还可以通过加入Mn、Ni来改变转变温度。
Nb具有双重作用，固溶状态下，可推迟铁素体的形成;而在析出的情况下，通过奥氏体晶粒细化来降低淬透性。
V、Ti具有相似但稍差一些的作用。
碳当量的降低必然会抑制马氏体的形成，与高碳贝氏体相比，在改善焊接性能和韧性方面还具有特殊意义。
此时的碳含量低于0. 01%～0.10%。
含有低碳贝氏体钢的组织由上贝氏体和下贝氏体及马氏体的混合体组成。
此外，在碳含量低于0.10%时还有另外的成分，名称不统一，如无碳贝氏体、针状铁素体、分解铁素体或密实铁素体等等。
这种组织的特点通常是针状，并通过不规则晶胞而造成大量位错。
应该把这种组织与“真正的”贝氏体区别开来，因为它不是由奥氏体分解形成的，而且不含碳化物。
与马氏体相反，该组织不是通过一个分解过程产生，主要是通过一个快速进行的再扩散过程产生的。
改善上贝氏体组织韧性的方法还有控制较小的奥氏体晶粒度以及降低碳含量，尽管密实铁素体表现出较高的强度，但含有多边形铁素体和含量密实铁素体的钢在晶粒度相同时，具有同样的脆性转变温度。
含碳约0.10%～0.20%的B-Mo钢其屈服极限约为500MPa，加入铌钒钛，提高锰含量，可使韧性大大改善。
进一步发展的目标是：（1）不含硼的Mn-Mo-Nb钢。
这种钢具有由多边形铁素体和密实铁素体组成的一种晶粒非常细的混合组织。
轧制状态下得到550～600MPa的屈服极限，还可以通过回火再提高。
回火产生了时效硬化，并消除了贝氏体组织和马氏体晶界的应力。
（2）含碳量低于0. 01%、锰含量达到5%的钢。
一般来说，脆性转变温度可通过碳含量的降低和锰含量的提高得到改善。
高的锰含量可以抑制多边形铁素体的形成。
如果锰作为合金元素单独使用时，则会产生脆化现象。
因为没有微合金元素造成的细晶粒硬化作用。
可以期望含低碳贝氏体组织加钼的调质钢在较薄的厚度范围内进行控轧，其屈服极限可以达到680MPa；或用价格较低的合金元素B来代替部分较贵重的合金元素。
由于可以达到非常低的脆性转变温度，因此，含低碳贝氏体组织的钢就能与镍合金低温钢相竞争。
故除了强度和韧性外，发展的主要着眼点是在焊接中和焊接后或在振动疲劳负荷条件下钢的加工和使用特性。