2026年，恰逢高效轧制与智能制造国家工程研究中心（简称“中心”）三十华诞。三十年来，中心从自动化到智能化，走出了一条艰辛却亮眼的金属轧制技术国产化替代之路；从国内市场到“一带一路”，中心的工程实践从“中国应用”迈向“全球验证”。三十而砥，风华正茂，这三十年的匠心沉淀为冶金轧制领域铺开了一幅崭新的画卷，不仅铸就了中心坚实的技术根基与品牌口碑，更奠定了持续创新的底气。值中心成立三十周年之际，《世界金属导报》特此推出系列文章，旨在将中心三十年来精益求精的奋斗历程、敢为人先的破壁之举、与时俱进的转型节点、细节雕琢的丰硕成果呈与读者。
钢材控制轧制与控制冷却技术，是轧钢领域的关键共性技术。中心相关团队，是国内较早开展控轧控冷理论研究与工程化推广应用的科研力量。1996年中心成立后，立足自身职能定位，将钢材控制冷却工艺及装备的工程化转化与产业化应用，作为市场化突破的重点方向之一。团队坚持理论研究、工艺创新、装备设计、产品开发一体化系统集成模式，面向行业提供成套整体解决方案，成果已落地应用于国内80余条热轧板带材生产线。依托该技术生产的高品质板带材产品，广泛服务于奥运“鸟巢”、白鹤滩电站、港珠澳大桥等重大工程，同时支撑国防军工、特种船舶等领域建设，为制造强国战略实施贡献了重要力量。
01概述
控轧控冷技术是热轧钢材在线组织性能调控的核心技术，通过精确控制轧制变形与轧后冷却过程，充分发挥细晶强化、相变强化与析出强化作用，直接决定钢材强韧性、服役性能与产品稳定性，是钢铁材料高性能化、减量化的关键技术路径。国外较早开展控轧控冷理论与装备研发，早期先进成套装备长期被国外垄断。国内科研院所联合钢企早期通过消化、吸收国外引进的装备，开展多钢种冷却模式的试验探索，攻克装备研制与工艺技术难题，积累了基础理论与工程实践经验，再经历持续创新，研制出具有完全自主知识产权的控轧控冷成套工艺与装备。传统板带材控制冷却装置普遍存在冷却能力不足、流量分布不均、温度控制精度低、设备维护难等短板，造成钢材性能控制受限、质量波动大、合金添加成本偏高，难以满足钢材高端化及绿色化生产需求。
02主要技术成果
中心聚焦热轧钢材控轧、控制冷却核心工序，依托工艺机理研究、系统建模与流体仿真、结构设计优化与中试试验等系列工作，研发形成拥有完全自主知识产权的密集快速冷却成套技术及装备，实现冷却装备高冷却均匀性、宽冷速调节范围与高精度温度协同控制（见图1）。
图1 密集快速冷却关键技术研发路线图
2.1热轧带钢密集快冷成套技术与装备
热轧带钢密集快速冷却技术采用箱式流量快速响应结构、可拆卸喷嘴、水凸度可调冷却器单元，搭配多冷却器协同流量调控及智能温度控制模型算法，实现带钢轧后高效、均匀冷却。该技术可实现高冷却速率，兼具优异的断面冷却均匀性与终冷温度控制精度，是保障高性能、薄规格、高强度热轧带钢稳定工业化生产的核心技术。配套工艺策略可覆盖普碳钢、优碳钢、硅钢、合金钢、管线钢、复相钢、不锈钢和各种冷轧基料八大系列数十个钢种，实现工艺参数精细化、稳定调控。在全厚度规格范围内，冷轧基料、普碳钢、合金钢的卷取温度命中率达到国内领先水平。整套装备采用模块化结构设计，运维便捷，具备良好的长期连续运行稳定性。
2.2中厚板超密快速冷却技术
连铸坯表面淬火技术助力实现全温域热装轧制，消除两相区热送直装工艺中钢坯“热送裂纹”，破解了长期困扰企业的微合金钢、镇静钢热送热装表面裂纹难题，大幅度提升钢坯的热装比例，实现板坯表面质量改善与热送热装率提升的双重效果，已成为近年来钢铁行业提质增效的关键技术之一。
中间坯冷却技术通过水冷替代空冷实现中间坯快速降温，可显著缩短待温时间、加快轧制节奏，是实现高效轧制的重要手段。该技术可实现轧制过程的高效精准控制，最大程度释放控制轧制产能，有效破解中厚板产线的产能瓶颈；同时还能改善产品内部组织、提升内在质量，并抑制表面氧化铁皮的生成，实现生产效率与产品质量的双重提升。装置布置则根据轧机配置灵活安排：双机架轧机设置在粗轧机与精轧机之间，单机架轧机则设置于轧机前或轧机后。
轧后快速冷却技术通过相变强化、细晶强化及析出强化机制实现轧材组织性能的精准调控。中心自主研发的新一代超密快速冷却（SUPIC）技术，具有冷却速率高、冷却均匀性强以及综合能耗低的显著优势，可灵活满足在线淬火（DQ）、间断淬火（IDQ）及加速冷却（ACC）等不同冷却速率和冷却路径的工艺需求。基于该技术，已成功开发工程机械高强结构钢、抗大变形管线钢、船舶与海洋工程钢及高强度压力容器钢等系列钢种，并实现批量稳定生产与交付。同时，借助冷却速率的提升，进一步实现了合金元素的减量化，为低成本、高性能钢铁材料的绿色化开发提供了有力支撑。
2.3 H型钢超快速冷却技术
H 型钢断面结构复杂，翼缘与腹板温度差异大，传统冷却技术普遍存在轧后断面冷却不均、冷却型钢弯曲变形、现场布置空间受限、轧件偏离轧制中心线、分段冷却工艺难以实施等痛点。针对上述难题，中心团队自主研发 H 型钢超快速冷却技术，创新集成喷头随动、流量动态调节、单侧分层布置、双侧不对称冷却、分组独立控制、供回水快速切换等技术方案。该技术融合高效广域雾化、多喷头精准协同、分区域冷却、腹板积水控制等核心技术，依据翼缘、腹板散热特性差异化配水，控制断面温差，抑制冷却变形与腹板积水；喷头随动机构可自适应轧件中心线偏移，实现紧凑化布置。系统具备独立分段冷却控制逻辑，可满足独支钢、分段钢多模式柔性生产需求。开发的装备实现了在恶劣工况下的长期稳定运行。
2.4边部遮蔽装置
面向高品质板带的板形平直度与组织性能的需求，中心构建冷却器边部遮蔽装置工艺设计、装备制造与传动控制一体化解决方案，并实现工业化应用。在此基础上，开发遮蔽工艺大数据采集处理、统计分析及效果评价方法，形成新一代边部遮蔽工艺装备技术体系，破解国内多条热轧板带产线遮蔽装置长期运行不稳定的共性难题，为带钢宽度方向温度场调控提供新手段，可抑制带钢边部过冷，提高带钢横向组织性能均匀性，降低钢板残余应力，提升开平钢板的平直度，助力高强度冷轧带钢的少切边或免切边轧制，提高成材率。
03应用成果及案例
目前，中心研发的控轧控冷成套工艺与装备技术已在宝武、首钢、鞍钢、河钢、山钢、柳钢、中信、敬业、建龙等 40 余家行业龙头企业的 80 余条产线成功落地。技术业务覆盖热连轧板卷、中厚板、型钢、棒材等多类热轧生产线。围绕该成套技术，中心已取得授权专利 10 余项，并斩获10余项省部级奖项与冶金科学技术奖，技术能力与实践成效获得行业高度认可。
热轧带钢密集快冷成套技术已在轧制宽度范围900mm～2250mm的热连轧产线实现多项目落地，完成了箱式多级阻尼高效密集快冷上下集管、新型侧喷及供水系统、全自动边部遮蔽装置、高精度多功能冷却控制模型等核心单元的工业化应用。冷却器流量可精准设定（误差5%以内），流量无级调控，带钢板面温度均匀性提升 15% 以上；在无需改造原有水处理系统的条件下，平均冷却速率提升 20% 以上。该技术可减少合金元素添加量，降低原材料成本；有效改善冷却不均引发的板形瓢曲缺陷，无冷却浪形产品占比提升 20% 以上，减少钢卷后续平整工序工作量，降低产品降级率。装备长期运行稳定性提升 10%，易损件消耗量下降 50%，显著削减产线运维成本。
热轧中厚板超密快速冷却技术可稳定生产厚度4.5～60mm钢板，覆盖Q355～Q460、Q550、Q690、Q890高强结构钢，X42～X80管线钢以及12MnNiVR低温储罐用钢、超低温容器用9Ni钢。某产线自2025年7月投用该装备以来，钢板成材率提升2%，月新增经济效益超 500 万元，实现管线钢、高强钢、低温储罐钢大批量稳定生产。该系统可实现X100管线钢最低 150℃控冷，DQ工艺最高冷却速度达到15～60 ℃/s（20-40mm厚度钢板）。
铸坯淬火装置对热送铸坯的表面裂纹具备显著抑制效果，热装比例提升幅度40%，平均热装温度提升约140 ℃。H 型钢超快速冷却技术投用后，可实现断面温降200℃以上；型钢下冷床后无明显弯曲变形，产品屈服强度提升10～15MPa，同时钢材表面氧化锈蚀倾向显著降低。边部遮蔽技术可减轻冷轧起筋缺陷，改善热轧高强钢开卷剪切侧弯、浪形问题，减少非计划平整工序，降低产线及下游深加工成本，经济效益突出。
带钢冷却 中厚板轧后冷却 中厚板中间冷却
边部遮蔽 铸坯冷却 H型钢冷却
图2 产品应用案例图
04展望
随着“双碳”战略推进与高端制造业升级，控轧控冷成套工艺与装备技术正加速向智能化、绿色化、高端化方向演进。工艺层面，团队将依托工业大数据与人工智能，融合数字孪生、在线感知等技术，实现工艺参数的实时感知、动态优化与精准调控；深入攻关超快速冷却传热机理与多场耦合智能调控模型，推动减量化、合金节约化生产工艺，实现高性能钢材的低成本、绿色化开发。装备层面，推进高精度轧制与超快速冷却、在线热处理等工艺深度融合，形成新一代智能冷却成套装备，支撑海洋工程、高端装备、新能源等领域高端材料自主开发；装备向高集成度、高可靠性、全生命周期智能运维方向升级，助力产线节能降碳、提质增效。未来，中心将持续依托工艺—装备—控制一体化技术体系，打造智能控轧控冷技术平台，支撑重大工程、国防军工高端用材自主保障，为我国钢铁工业高质量发展提供核心技术支撑。
（韩爽）
轧制中心30周年十大标志性成果
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三十载破局突围 从高效轧制迈向智能制造——高效轧制与智能制造国家工程研究中心成立三十周年巡礼
《世界金属导报》
2026年第39期 B05
