在熱軋不銹鋼管領域，離線熱處理工藝在線化、充分發揮在線控制冷卻工藝的組織調控作用，早已得到業界的廣泛認可。國內外很多企業從自身產線特點及需求出發，在定減徑設備出口設置了為數很少的簡易冷卻噴水環，以期在不影響鋼管直度的前提下盡量改善性能，但往往溫降能力很小，不能滿足組織調控的工藝要求；或者基于離線淬火設備思路，設置水冷系統，實現淬火，但不能實現在一定溫度點停止冷卻的控制冷卻要求，且受設備長度限制，往往只能實現短尺寸鋼管（單倍尺）的在線淬火。由于熱軋不銹鋼管環形特殊斷面條件下的高強度、高均勻性冷卻控制技術難題長期未得到有效突破，導致了既可在一定溫度點停止冷卻實現精準控溫，又可實現直接淬火的冷卻系統工業化裝備及工藝技術應用幾乎為空白。
東北大學科研團隊針對不銹鋼管環形斷面特點，深人開展冷卻機理機制研究，獲得了鋼管冷卻過程的高強度均勻化熱交換機制和控制方法。依托此項技術，團隊與寶鋼合作，協同創新，開展熱軋無縫鋼管在線控制冷卻技術工業化應用的科研攻關。2014年，依托寶鋼股份煙臺魯寶PQF460熱軋無縫鋼管生產線，開發出在線控制冷卻中試裝置，并基于萬噸級工業性中試試驗，開展了多輪技術攻關。在此基礎上，于2016年開展實施寶鋼魯寶PQF460無縫鋼管在線冷卻裝備及自動化控制系統開發一期科研項目；2017年繼續開展實施了寶鋼PQF460無縫鋼管在線冷卻裝備及自動化控制系統開發二期科研項目；2018年，兼具控制冷卻和直接淬火功能的我國首臺套熱軋不銹鋼管工業化在線控制冷卻系統在寶鋼全面建成投產（如圖6-64所示），實現國際首創。
基于在線控制冷卻工藝實現對無縫鋼管熱軋成型后冷卻路徑的控制，進而通過相變行為調控改變組織構成及亞結構特征。從本質上來說，在線控制冷卻是通過對鋼中相及其形態、尺度的控制，以達到細晶強化、析出強化、位錯強化、相變強化等強化機制效果，提高鋼管的綜合力學性能。基于控制冷卻靈活的工藝路徑控制，針對鋼管“成分高＋無控軋”特點，開發出了適于熱軋無縫鋼管的TMCP-F／B／M工藝技術，通過快速冷卻實現對鋼管軋后相變組織的調控，見（圖6-65），充分發揮“水是最廉價的合金元素”的理念，突破目前熱軋無縫鋼管產品工藝開發局限，挖掘鋼鐵材料潛能，為開發低成本、高性能、高附加值管材產品提供工藝平臺。同時，還可針對熱軋無縫鋼管品種及規格多樣化特點，開發出適于不同工藝的高強度均勻化控制冷卻策略。
1. 熱軋無縫鋼管TMCP-F工藝
針對鐵素體-珠光體型無縫鋼管，利用TMCP-F工藝，即控制冷卻終止溫度在鐵素體相變區，進而獲得細化的鐵素體、珠光體組織，實現熱軋顯微組織的在線調控，改善組織結構，大幅提升其軋態性能。典型控制冷卻溫度曲線如圖6-66所示。
2. 熱軋無縫鋼管TMCP-B工藝
將控制冷卻終冷溫度降至貝氏體轉變溫度區間，即TMCP-B工藝路徑，可以獲得貝氏體組織類型的高強度無縫鋼管。將貝氏體引入熱軋無縫鋼管組織調控中，充分發揮相變強化作用，可實現以較低合金成分生產高鋼級產品，或一鋼多級的減量化工藝。
3. 熱軋無縫鋼管TMCP-M工藝
將終冷溫度降至馬氏體相變區間的TMCP-M工藝，即控制冷卻的極限冷卻直接淬火（DQ）工藝。直接淬火后的管形如圖6-67所示。直接淬火后配以適當的回火熱處理即DQ-T，可以代替離線調質熱處理，省卻再加熱淬火過程，不僅提高了生產效率，還顯著降低了能耗，同時還可提高材料的強韌性能，為更高強度級別熱軋無縫鋼管的生產提供了工藝手段。
熱軋不銹鋼管控制冷卻工藝技術自投入使用以來，顯示出良好的應用效果，冷卻后溫度控制精度高，冷卻均勻，冷卻后鋼管管形良好；產品性能提升明顯，有效解決了中厚規格結構管軋態性能較低，需要依賴離線熱處理的問題，實現了工藝減量化生產；利用直接淬火功能實現了相關產品的在線組織調控及直接淬火，顯著縮短工藝流程。該技術的研發成功，已成為無縫鋼管產品在線組織性能調控的平臺性技術手段，為成分節約型、工藝減量化的熱軋無縫鋼管，以及更高品質要求的不銹鋼管產品，在組織性能調控及高效生產工藝的開發方面提供關鍵技術手段及生產支撐，對我國實現熱軋無縫鋼管短流程綠色化制造工藝具有重要意義。該項技術填補了國際空白，也使得我國成為在熱軋無縫鋼管領域首個掌握該項技術并實現工業化應用的國家。2018年，該技術入圍世界鋼協第9屆“Steelie”年度創新獎。同時，該技術的研發成功也被我國鋼鐵行業重要知名媒體《世界金屬導報》評選為2018年世界鋼鐵工業十大技術要聞，并位列首位。
