TMCP（ThermoMechanicalControlProcess：热机械控制工艺）就是在热轧过程中，在控制加热温度、轧制温度和压下量的控制轧制（ControlRolling）的基础上，再实施空冷或控制冷却及加速冷却（AcceleratedCooling）的技术总称。由于TMCP工艺在不添加过多合金元素，也不需要复杂的后续热处理的条件下生产出高强度高韧性的钢材，被认为是一项节约合金和能源、并有利于环保的工艺，故自20世纪80年代开发以来，已经成为生产低合金高强度宽厚板不可或缺的技术。随着市场对TMCP钢的要求不断提高，TMCP工艺本身也在应用中不断发展。从近几年的研究工作看，重点是放在控制冷却，尤其是加速冷却方面。

通过加快轧制后的冷却速度，不仅可以抑制晶粒的长大，而且可以获得高强度高韧性所需的超细铁素体组织或者贝氏体组织，甚至获得马氏体组织。目前正在研发的在线加速冷却，是在轧制后直接将钢板冷却至常温，可以避免再加热工序。在线冷却的输送方式分为“一步冷却”与“通过型冷却”两种。所谓“一步冷却”就是将冷却水一下子喷射到轧制后的整个钢板上进行冷却。为了使冷却均匀，必须让钢板在冷却装置中振动。该方法需要超过钢板长度的大冷却装置，而且也难以避免冷却不均匀问题，故后来改为“通过型冷却”，即钢板一面通过一面接受冷却，现已成为加速冷却的主流方式。另外，冷却方式又分“约束冷却”与“无约束冷却”两种。所谓“约束冷却”是指用上下辊约束钢板的条件下进行冷却，采用喷雾水口；而“无约束冷却”则是用层流式水口对输出辊道上的钢板进行冷却。

在线加速冷却装置可放在矫直机前、矫直机后，或两台矫直机之间。放在矫直机前可以方便地选择和调整冷却开始温度，但冷却均匀性较差；放在矫直机后，则可进行约束型冷却，但难以控制所需的冷却开始温度；放在两台矫直机之间，可以利用后一台矫直机消除加速冷却所造成的变形，但设备复杂，成本较高。

加速冷却工艺的研发所要解决的最大课题就是要防止冷却过程中产生的钢板变形，其关键在于保证对于宽幅钢板的冷却均匀性。在这方面，还有大量的研究工作需要进行。

通过TMCP处理使钢材达到高强度和高韧性，基本上是通过控轧细化奥氏体晶粒、导人加工应变和之后的控冷组合起来的相变组织控制和相变组织细化而实现的。它不仅能提高强度和韧性，而且能降低合金元素的添加量，因此，具有提高焊接性能等很多优点。另外，近年来在造船、建筑等领域中，确立了即使采用高效率大线能量焊接，也能确保焊接热影响区良好的机械性能的综合组织控制技术(JFE EWEL)。该技术作为控制用户现场焊接施工后的显微组织，确保优越的机械性能的技术而被广泛采用。

TMCP的优点及国内研究突破

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。