控轧控冷在管线钢生产中的应用
棒材轧制中控制轧制和控制冷却的应用
棒材轧制中控制轧制和控制冷却的应用姓名：迟璐全班级：学号：棒材轧制中控制轧制和控制冷却的应用迟璐全材料成型及控制工程12级[摘要]控制轧制(Contorlled Rollign)是在热轧过程中通过对金属加热制度、变形制度和温度制度的合理控制,使热朔性变形与固态相变结合,以获得细小晶粒组织,使钢材具有优异的综合力学性能的轧制新工艺。
控制冷却(controlled Cooling)是控制轧后钢材的冷却速度达到改善钢材组织和性能的目的。
控制轧制和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力学性能。
并介绍了棒材轧制过程中控制轧制和控制冷却工艺的特点，金属学理论。
分析了控制轧制和控制冷却工艺对热轧棒材的影响，并提出目前需要研究的问题。
[关键词]热轧棒材控制轧制控制冷却ABSTRACT:Controlled rolling is in the process of hot rolled through the metal heating system, reasonable control of the deformation and temperature, and to integrate the thermal plastic deformation and solid-state phase transformation to obtain fine grain structure, make the excellent comprehensive mechanical properties of steel rolling process. Is controlled cooling after controlled rolling steel cooling speed to achieve the purpose of improving the microstructure and mechanical properties of steel. Controlled rolling and controlled cooling could add those two kinds of reinforcement effect of hot rolling steel, further improve the tenacity of steel and have a reasonable comprehensive,mechanical,properties.Anintroductionwasmadetothefeaturesandmetallo graphicaltheoryofrollingcontrolandcoolingcontrolprocessesduringbarrolling.Theeffects oftherollingcontrolandcoolingcontrolprocessesonthehotrolledbarswereanalyzed.Proble mstoberesearchedatpresentwerealsoputforward.KEY WORDS: hotrolledbars rollingcontrol coolingcontrol1.引言控制轧制和控制冷却技术是近十多年来国内外新发展起来的轧钢生产新技术，受到国际冶金界的重视。
控制冷却
棒材生产中的控制轧制技术摘要：控制轧制和控制冷却技术在棒材生产中具有重要作用，合理制定控轧控冷工艺就能改善棒材的组织和性能。
本文着重叙述了线材生产中控制冷却技术的机理、特点，目的、技术关键。
关键词：线材生产；控制轧制1 引言过去几十年来，作为热轧钢材性能的强化手段，或是添加合金元素，或是轧后再进行热处理。
这些措施既增加了成本，又延长了生产周期，对于产品使用性能，多数情况下是在提高强度的同时降低了韧性，对焊接性能也造成影响。
但控制轧制和控制冷却则不同，它是通过控制热轧过程中的变形及轧后钢材的冷却速度，达到充分细化晶粒和改善钢材组织状态，从而提高钢材的综合性能。
它是通过优化工艺控制来大幅度提高钢材的综合性能，具有节约合金、简化工序、节能降耗等优点，由于它具有形变强化和相变强化的综合作用，所以既能提高钢材的强度，又能改善钢材的韧性和塑性。
2 控制冷却2.1控制冷却的概念控制冷却是利用相变强化以提高钢材的强度。
通过控制冷却能够在不降低韧性的前提下进一步提高钢的强度。
控制冷却是通过控制热轧钢材轧后冷却条件来控制奥氏体组织状态、相变条件、碳化物析出行为、相变后钢的组织和性能。
2.1控制冷却的阶段和特点热轧后控制冷却包括三个不同冷却阶段，一般称一次冷却、二次冷却及三次冷却(空冷)。
三个冷却阶段的目的和要求是不相同的。
一次冷却是指从终轧温度开始到奥氏体向铁素体开始转变温度Ar3或二次碳化物开始析出温度Arc。
范围内的冷却，控制其开始快冷温度、冷却速度和快冷终止温度。
一次冷却的目的是控制热变形后的奥氏体状态，阻止奥氏体晶粒长大或碳化物析出，固定由于变形而引起的位错，加大过冷度，降低相变温度，为相变做组织上的准备。
相变前的组织状态直接影响相变机制和相变产物的形态和性能。
一次冷却的开始快冷温度越接近终轧温度，细化奥氏体和增大有效晶界面积的效果越明显。
二次冷却是指热轧钢材经过一次冷却后，立即进人由奥氏体向铁素体或碳化物析出的相变阶段，在相变过程中控制相变冷却开始温度、冷却速度(快冷、慢冷、等温相变等)和停止控冷温度。
控轧控冷工艺开发薄规格X65管线钢的实践
表 １ Ｘ ５化学 成分 ６
２３ 钢质 纯净 度控 制 －
坯加热时间为 ４— ． ｈ ４ ，同时 ，要求加热均匀 ， ５
适 当延 长 钢坯 在 均热 段 的时 间 （ ｈ以上 ） １ ，消 除炉 筋 管 水 冷 黑 印 ， 以利 于轧 制 。加 热 炉 各 段 温度控 制见 表 ２ 。
厚 度 ／ ２ ０５ １ ３ １４８ ｍｍ ０． ８． ５ ６．
压下率 ８ ６ ８ ８ ｌ． ． ． ０１ ８ ４ ９
１６ ４
１．１ ４ １
１０５ １７３ ３． ０．
１．２ ０６
８． ５７
６． ４２
４． ８４
２ ．１ ４６
一
一
一
一
１． ２ ． ２ ． ７８ ７ ０１ ３ ５０ ９
（） 第 二 阶段 （ 轧） 的轧 制 过 程 ，充分 ２ 精
既有由变形未再结晶奥氏体转变 的等 轴细小铁
素 体 晶粒 ，还 有 被 变 形 的 细 长 的铁 素 体 晶粒 。
细化铁素体 晶粒 ，提高强度。二 阶段轧制在奥
取样 一标识 ＿ 入库发 货 。 ÷ 主 要设 备 ：公 称 容 量 １０ｔ 底 复 吹 转 炉 ； ５ 顶
的洁净度 和组 织均匀性 。为 了增加产 品种类 ，
增 加 高 附 加 值 产 品 的 品种 ，中板 厂 与 技 术 中心
一
１０ 的 Ｌ 钢包精炼炉 ；双工位 Ｒ ５ ｔ Ｆ Ｈ真空处理装 置 ；板坯连铸机 ；双机架 ２８０ｍ ｍ四辊可逆式 ０
钢 的塑 韧 性 。磷 主 要 影 响钢 的 塑性 ，硫 主 要 影
高， 屈强比低； （ ３ ）落锤陛能要求高。 根据 国家标准 和管线钢 的强度要求 （ 表 见
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。
钢材控轧控冷工艺的技术研究及应用
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。
控轧控冷技术的发展及在钢管轧制中应用的设想
写 Ｔ Ｐ技 术是 随着钢铁 材料性 能的提 高 和新 钢 种 ＭＣ ）
开发 的需要 而产 生 的 ，并 随之 得到 了持 续 的发 展 与
应 用 ，其 可在不 降低 韧性 的前 提下 获得更 高 的强度
王 国栋 （ ９ ２ ） １４ 一 ，男 ，教 授 ，博 士 生 导 师 ，中 国工 程 院 院士 ，中 国金 属 学 会 常 务理 事 ，中 国金 属 学 会 轧 钢 学
在 Ｔ Ｐ技 术 的发 展 历 程 中 ，人 们 首 先 认 识 ＭＣ 到 的是控 制轧 制 。控 制轧制 是 一种用 预定 的程序 来
控 制热 轧 钢 的变形 温度 、压 下量 、变 形道 次 、变 形
会副理事长 、轧制理论学术委 员会 主任 。长期从事钢铁 材料轧制理论 、工艺 、自动化等领域的应用基础和工程 技术研究。先后 主持 和完成多项 国家重点基础研究发展 计划 （ ７ ） 目、高技术 研究 发展计划 （６ ） 目、国 ９ ３项 ８ ３项
时间
（ 例如 Ｎ ） ｂ 是为了提高奥氏体 的再结晶温度 ，使奥 氏体在 比较 高 的温度下 还 处于未 再结 晶区 ，从 而增 大奥 氏体在 未再 结 晶区 的变形量 ，实现奥 氏体 的硬 化。 仅 通过控 制 轧制对 钢材 性能 的提 高有一 定 的局 限性 。比如 “ 温大 压 下 ” 长 久 以来 形成 的 “ 低 与 趁热 打铁” 的传统观念背道而驰 ，它必然受到设备能力 等 条件 的 限制 。操 作方 面 的 问题 也不 容 回避 。为 了 突破控 Ｎ￣Ｎ 的限制 ，同时也是 为 了进一 步强 化钢 Ｆ Ｌ 材 的性 能 ，在控 制轧制 的基 础上 ，又 开发 了利用 轧 材余 热 进行 热处 理 的控 制冷 却技 术 。控制冷 却 的核
高速线材生产中的控轧控冷
综合信息区域治理随着技术的不断进步，高速线材的生产速度越来越快，要想保证轧件的温度，那么控轧控冷就尤为重要，所以合适的控轧控冷参数的确定是评判生产线水平的重要标准。
一、控轧控冷参数的确定控轧分为加热温度控制，加热温度控制,精轧前水冷控制,精轧后水冷控制,精轧机组间水冷控制,吐丝温度控制,风冷线的温度控制。
1.1加热温度控制目前，高层设备的高层设备制造商普遍采用控制轧制技术。
为了实现控制轧制的目的，温度从钢坯脱模时开始进行控制，要求钢坯的加热温度低于常温轧制时的温度。
它可以保证最终产品的质量，同时可以减少钢坯表面的脱碳，节约燃料，降低钢材的生产成本。
现有的线材生产线中，合金钢比例较高，加热炉采用步进式加热炉，其加热功能完全可以满足各种钢种的温度要求。
经过比较分析后，典型的钢种轧制温度是：碳素结构钢980±20℃、合金结构钢960±20℃、弹簧、轴承钢950±20℃。
同时要求钢坯出炉温度均匀,断面温差小于30℃。
1.2轧前水冷为了控制进入精轧机的轧机温度，在轧机前加入水冷罐，降低轧件温度，达到控制轧制的目的。
通过控制水箱内水冷喷嘴的开启度和开启数量，可以使水冷箱温度下降后，降温100-150℃，然后经过一个温度恢复段,使轧件的芯、表温度均匀,温差控制在±30℃左右,不影响下一道次的轧制。
在该机组上理论上计算和设计了高线设备实际检测的水冷参数如下：精加工前的槽长（1套）6.11m，回收段的长度37m，正向水冷喷嘴出水压力300kPa，反向水冷喷嘴出口压力700kPa。
1.3精整线中的水冷为了防止由精轧机的高轧制速度引起的轧制件的温度上升，在精轧机的机架之间增加了水冷装置;为了保证轧件的均匀冷却，将水冷装置安装在滚圆与椭圆框架之间，高速轧机制造商增加了单位间距（900-1200mm），其目的是控制水冷后轧件的温升，以消除轧制由于过高的轧制温度而形成粗糙的晶粒导致线材的缺陷减少。
简析控轧控冷技术在无缝钢管生产中的应用
摘
要 ：从在线常化工艺 、在线淬火工艺和在线快 速冷却工艺等 ３方面介绍 了控轧控冷技术在 国内无缝钢管
生 产中的应用情 况 ；分析 了控 轧控冷技术 在无缝钢 管生产 中应用有待加 强的 问题 。分析讨 论认 为 ： 目前需加强
Ｐ ｌ ｌ Ｏ钢级 油井 管、高钢级管线管及高压锅炉管的在线热处 理试验研究 ；完善检测手段 和控 轧控冷装置 ；根据机组
（１ ． Ｓ ｉ ｎ ｏ ｍｅ ｔ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ Ｃ ｏ ． ，Ｌ ｔ ｄ ． ，Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ＆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ２ ９ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｎ ｇ＆ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ，Ｂ ａ ｏ ｔ ｏ ｕ Ｉ ｒ ｏ ｎ＆ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ （ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ ） Ｃ ｏ ． ，Ｌ ｔ ｄ ． ，Ｂ ａ ｏ ｔ ｏ ｕ ０ １ ４ ０ １ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ３ ． Ｘ ｉ ｎ ｘ ｉ ｎ ｇ Ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｌ ｅ Ｉ ｒ ｏ ｎ Ｐ ｉ ｐ ｅ ｓ Ｘ ｉ ￣ｉ ａ ｎ ｇ Ｃ ｏ ． ，Ｌ ｔ ｄ ． ，Ｂ ａ ｙ ｉ ｎ ｇ ｕ ｏ ｌ ｅ ｎ ｇ ８ ４ １ ３ ０ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ）
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｅ ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｈ ｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｓ ｓ ａ ｙ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｔ ＭＣ Ｐ （ Ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ － Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ）
控轧控冷技术在钢材生产中的应用
控轧控冷技术在钢材生产中的应用马明珍（辽宁科技大学，材料成型及控制工程）[摘要]：钢材生产的控制轧制、控制冷却及其相结合的TMCP 技术是改善组织和力学性能的重要手段。
控制轧制用于控制奥氏体晶粒大小和形态,控制冷却用于控制相变组织类型，促进了细化晶粒和相变强化。
本文简述了控制轧制和控制冷却在管线材成产、中厚板生产、棒线材生产中的应用。
分析了目前国内TMCP的现状以及发展前景及趋势。
[关键词]：控制轧制；控制冷却；组织；管线材；中厚板；棒线材Application of controlled rolling and controlled cooling in steel production（Institute of equipment manufacturing of Liaoning Technology School,Yingkou,1233010109）Abstract：Medium plate production of controlled rolling and controlled cooling and TMCP of combining technology is important means to improve organization and mechanical properties. Control is used to control the austenite grain size and shape of rolling, controlled cooling is used to control the phase transition of tissue types, promoted the refine the grain size and phase transformation strengthening. This article has summarized the controlled rolling and controlled cooling in the plate to produce, the application of the wire rod, tube, wire production. Analysis of the current domestic status quo and the development prospect and trend of TMCP.Key Words:Controlled rolling; Controlled cooling; Organization; The thick plate; Tube wire; Rod wire1．引言：21世纪80年代以来，高速线材的轧制速度己突破100m/s,由于轧制速度的提高，导致轧件的温升增加，使终轧温度高于1000℃，线材成品表面的氧化铁皮增多、晶粒粗大、钢材的显微组织和机械性能极不均匀。
控制轧制于控制冷却
1、控制轧制:在热轧过程中，通过对金属加热制度、变形制度和温度制度的合理控制，使热塑性形变与固态相变相结合，以获得细小的晶粒组织，使钢材具有优异的综合力学性能的轧制技术2、控制冷却:通过对控制轧后的钢材的冷却速度来改善钢材的组织性能.3、金属的强化：通过合金化，塑性变形和热处理等手段来提高金属的强度.4、固溶强化：添加溶质元素使固溶体强度提高的方法。
5、韧性：材料在塑性变形和断裂所吸收能量的能力。
6、微合金钢：钢种的合金含量小于0。
1%。
7、IF钢：无间隙原子钢8、不锈钢：具有良好的抗腐蚀性能和抗氧化性的钢.9、变形抗力：在一定条件下材料变形单位面积的抵抗变形的力。
10、在线常化工艺：在热轧无缝钢管中在轧管延伸工序后将钢管按常化热处理要求冷却到某一温度后在进加热炉然后就行减径轧制按照一定的速度冷却到常温。
11、变形温度贝氏体处理化工艺：在钢管轧制过程中不直接加热到马氏体温度一下,而是快速冷却带中温以后再置于静止的空气中冷却、以变形奥氏体转变为贝氏体省去回火工序。
12、高温变形淬火：钢管在稳定的奥氏体区域变形，而且一般温度在再结晶温度以上然后进行淬火，已获得马氏体组织。
13、低温相变淬火:将钢管加热到奥氏体状态，经一段保温冷却到Ac1高于M的某一中间温度进行变形后淬火的工艺。
14、非调质钢：将调质钢的化学成分进行调解并对轧制过程进行控制不进行调制其性能达到调制的水平。
1、控制轧制是指在热轧过程中通过对金属加热制度，温度制度，保险制度的控制而获得细小的晶粒2、控制冷却是控制轧后钢材的冷却速度来改善组织性能。
3、钢材的强化方法有固溶强化，变形强化，沉淀强化，弥散强化，亚晶强化,细晶强化，相变强化.4、影响材料韧性有,化学成分，气体和夹杂物，晶粒细化,形变的影响，形变细化5、动态结晶是晶粒细化提高扩孔性的手段6、控制轧制的目标是为了获得较小的铁素体组织7、加快冷却速度可以获得细小的铁素体晶粒所以不产生奥氏体组织为界限8、贝氏体是结构性能钢有校坏的塑形焊接性能强韧性微合金钢是指钢中的合金元素总量小于0.1%的钢在控制轧制中使用最多的微合金元素有银,钛，钒9、钢通常是指含碳量在0.28-2。
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控轧控冷在管线钢生产中的应用
摘要本文简述了控轧控冷工艺在管线钢生产中的应用，具体论述了控轧控冷过程中控轧控冷工艺参数对管线钢微观组织和力学性能的影响。
结果表
明，在适当范围内降低终轧温度和终冷温度，适当提高轧后冷却速度可
有效改善管线钢的综合性能。
关键词管线钢控轧控冷微观组织力学性能
1前言
管道输送是将石油、天然气从遥远的开采地向最终用户端长距离输送的重要方式。
随着国民经济对石油、天然气资源的需求量日益增加和管线钢服役环境日益恶化,长输管线用钢材向高强度、高的低温止裂韧性、耐腐蚀性和优良焊接性能方向发展,即在成分和组织上尽量要求高纯净度、高均匀度和细晶粒组织。
在现代管线钢研制中,设计合理的化学成分和采用控轧控冷工艺是获得管线钢优良综合性能的必要条件。
控轧控冷工艺在管线钢生产中的应用开始于七十年代，在随后的几十年中得到了迅速发展。
我国管线钢的发展始于九十年代，而采用控轧控冷工艺生产较高钢级管线钢板材却是近两年的事。
2控轧控冷工艺及其对管线钢组织和性能的影响
控轧控冷工艺符合21世纪钢铁材料的发展趋势，在控制形变组织的基础上，又控制轧后的冷却速度，从而获得理想的相变组织，即利用形变强化和相变强化的综合控制作用，通过工艺手段以提高钢材的综合性能为目标。
2．1控制轧制和控制冷却
2．1．1控制轧制的概念及分类
控制轧制是在有目的地控制工艺参数的条件下，在奥氏体相区或在奥氏体与铁素体两相区进行轧制，然后空冷或控制冷却速度以得到理想组织的轧制工艺，
即对从轧前的加热到最终轧制道次结束为止的整个轧制过程实行最佳控制，以使钢材获得预期良好性能的轧制方法。
通过充分细化晶粒和获得均匀分布的第二相组织来控制轧制以提高钢的综合性能。
根据热轧过程中变形奥氏体的再结晶状态和相变机制不同，可将控制轧制分为再结晶区控轧、未再结晶区控轧、两相区控轧。
如图1所示，为X70管线钢的再结晶区域图。
图1 X70管线钢的再结晶区域图
2.1.2控制冷却
控制冷却是控制轧后钢材的冷却速度达到改善钢材组织和性能的目的。
由于热轧变形的作用，促使变形奥氏体向铁素体转变温度的提高，相变后的铁素体晶粒容易长大，造成力学性能降低。
为了细化铁素体晶粒，减小珠光体片层间距，阻止碳化物在高温下析出，以提高析出强化效果而采用控制冷却工艺。
2．2控轧控冷工艺对管线钢组织和性能的影响
对管线钢采用控制轧制工艺，分别在奥氏体再结晶区和未再结晶区轧制，奥氏体再结晶百分数随着变形量的增大及变形温度的升高而增加。
当变形量一定时，随着变形温度的升高，奥氏体再结晶百分数显著增加。
当变形温度一定时，随着变形量的增大，奥氏体再结晶百分数增加趋势较平缓。
在奥氏体再结晶区轧
制时，奥氏体经过多次静态再结晶而细化。
但是,由于轧制温度较高，随着道次间隔时间的延长, 再结晶奥氏体晶粒会长大，因此,第Ⅰ阶段轧制开轧温度不能过高。
在奥氏体再结晶区轧制细化晶粒的作用是有限的,为了得到更细的晶粒, 还要在奥氏体未再结晶区轧制以及轧后加速冷却。
在部分再结晶区轧制时, 再结晶的奥氏体晶粒细小,在其晶界上析出的铁素体往往也比较细小,而未再结晶的晶粒受到变形被拉长,晶粒没有细化,因此铁素体形核位置少,容易形成粗大的铁素体晶粒和针状组织。
所以从部分再结晶奥氏体晶粒生成的铁素体是不均匀的, 这种不均匀性对强度影响不太大,但对材料的韧性有较大的影响。
奥氏体再结晶百分数随变形温度的升高而增加显著, 随变形量的增大而增加平缓，所以在生产中应尽量控制好第Ⅱ阶段开轧温度,适当增大道次变形量, 一来可以减少部分再结晶晶粒数量,另外由于温度的降低, 再结晶晶粒的平均尺寸也可以减小,同时在未再结晶区的累积变形量增加, 未再结晶晶粒受到了较大的变形, 晶粒不仅被拉长, 晶内还可能出现比较多的变形带, 因此转变后也能得到细小的铁素体晶粒, 使得整个组织的均匀性得到改善。
以针状铁素体为主的混合型组织具有优良的综合力学性能，得到针状铁素体组织，冷却速度必须不小于15。
C/s，一般在15。
C/s 到35。
C/s之间，冷却速度过低将得到以块状铁素体为主的组织，强度偏低；冷却速度过大，将得到全针状铁素体或贝氏体组织，韧性较差。
开冷温度和终冷温度对组织和性能也有较大影响，开冷温度过低，在快速冷却之前有较多先析铁素体形成，强度较低；终冷温度在600℃以下，随着温度的降低，强度和韧性都会提高，这是因为加速冷却可阻止Nb，V和Ti的碳氮化合物在奥氏体中析出，使其在较低温度下析出，可有效地起到强化作用。
吕建华等人对控轧控冷工艺在X60 钢板试制中应用的研究表明[3]：采用控轧控冷工艺终轧温度为820℃左右,开冷温度750℃以上,终冷温度600℃左右,冷速10℃/s以上，所获组织应为“铁素体+珠光体+贝氏体”，与普通控轧工艺相比,其R eL平均值增加54～66MPa ,R m平均值增加30～40MPa ,其它性能变化不大。
总体分析,控轧控冷试制X60 钢板的各项性能均符合技术要求,强度余度较大，综合性能良好。
赵明纯等人对控轧控冷工艺在X60管线钢组织及力学性能的影响研究中证明[4]：采用开轧温度约为1100℃,终轧温度约为900℃, 终冷温度约为523℃
和冷却速度约为26℃/s的控轧控冷工艺,显微组织为“多边形铁素体+少量退化珠光体+针状铁素体”，此工艺条件下，X60管线钢综合性能得到大幅度提高，强度已超过X70管线钢，部分已达到X80管线钢要求，而且韧性也得到极大改善。
刘守显等人对控轧控冷工艺在X100管线钢组织及力学性能的影响研究中证明[5]：终轧温度在850-900℃变化, 随着终轧温度的提高, 试样的强度逐渐降低,而其冲击功随着终轧温度的提高而增大。
最佳终轧温度为850℃；终冷温度100-400℃变化, 随着终冷温度的提高, 相对应试样的强度呈逐渐降低的趋势。
同时试样的冲击功随着终冷温度的提高呈上升趋势。
最佳终冷温度为200℃，显微组织为“针状铁素体+粒状贝氏体”。
周民等人对采用控轧控冷工艺试制X100管线钢的研究证明[6]：终轧温度为806℃,终冷温度为415℃,冷却速度为18.6℃/s时,较终冷温度为491℃时的实验材料屈服强度提高64MPa ,其显微组织以贝氏体为主,随冲击温度降低(高于-60℃),A K1基本保持不变,A K23/A K1呈水平分布,低温冲击韧性良好。
3 结语
(1)在管线钢的控轧控冷过程中，根据具体情况适当地降低加热温度、精轧开始温度、终轧温度和终冷温度，以及适当地提高冷却速度均可有效地细化晶粒和减少珠光体带状组织，获得以针状铁素体为主的混合型组织，从而改善钢的综合性能。
因此在现代管线钢研制生产中,合理的控轧控冷工艺发挥了不可替代的作用。
(2)恶劣的环境和逐渐增加的管道输送压力对管线材料均提出了巨大的挑战。
以应力设计和应变设计为基础的现代管线都需要管材具有较高的强度和低温止裂韧性，良好的焊接性能、成形性能和抗氢致裂纹能力，并且要保持较低的成本；另外，如何提高钢管焊接热影响区(HAZ)的低温韧性和高变形的均匀性也是当前钢铁企业和制管企业所面临的一个重要问题。
参考文献
[1] 王春明，吴杏芳，等.X70针状铁素体管线钢析出相[J].北京科技大学学报，2006，28(3)：253
[2] 王有铭，李曼云，韦光.钢材的控制轧制和控制冷却[M].北京：冶金工业出版杜，1995
[3] 吕建华，关小军，徐洪庆．控轧控冷工艺在X60钢板试制中的应用[J]．中国冶金，2006，16（12）：16-19
[4] 赵明纯，单以银，等. 控轧控冷工艺对X60管线钢组织及力学性能的影响[J].金属学报，2001，37(2)：179-183
[5] 刘守显，罗海文，等.控轧控冷工艺对X100管线钢组织和性能的影响[J].特殊钢，2007，28（5）：25-27
[6] 周民，李德成，等．采用控轧控冷工艺试制X100管线钢的研究[J]．中国冶金，2009，19（6）：1-4。