在線加速冷卻技術在鋼板生產(chǎn)中的應用

在線加速冷卻技術在鋼板生產(chǎn)中的應用

1熱機軋燒鋼板acc在線加快冷卻系統(tǒng)（acc）于1979年首次在日本應用，并于20世紀80年代在日本和歐洲的中厚板齒輪機上應用。在線加速冷卻和控制軋制(CR)共同控制鋼材組織結(jié)構(gòu)及性能稱為熱機軋制(TMCP)。采用加速冷卻的熱機軋制最初主要用于船板和管線鋼板的生產(chǎn),1985年美國ASTM將TMCP生產(chǎn)的鋼板列入標準。日本在1983年至1991年期間應用熱機軋制技術生產(chǎn)了404.1萬噸船板和174.1萬噸管線鋼板,分別占同期船板和管線鋼產(chǎn)量的85%。而ACC技術已廣泛應用于建筑、橋梁、壓力容器等鋼板的生產(chǎn)。部分生產(chǎn)廠的冷卻裝置具有高速冷卻能力,可以對軋后鋼板直接淬火(DQ)。和傳統(tǒng)的熱處理后淬火相比,直接淬火不但可以節(jié)能,而且在冷卻速度相同的前提下可以得到更高的硬化程度,降低鋼中的碳含量和碳當量,從而提高鋼板的焊接性能。因此大多數(shù)先進的加速冷卻裝置具有直接淬火的能力。通常強度超過580MPa的鋼板可采用直接淬火工藝生產(chǎn)。2冷態(tài)系統(tǒng)分類2.1輥道擺動及冷卻按冷卻方式的不同,加速冷卻可以歸納為三種類型:(1)同時冷卻方式。即鋼板進入冷卻裝置后,同時向鋼板全長噴水使鋼板達到規(guī)定的溫度。為了避免因輥道與鋼板下表面的長時間接觸造成冷卻不均,冷卻裝置所在輥道具有擺動功能。冷卻裝置的長度比最大的控冷軋件長度略長。同時冷卻方式可減少鋼板頭尾溫差。(2)連續(xù)冷卻方式。即鋼板在通過控制冷卻裝置的過程中,邊前進,邊冷卻,使之從頭至尾漸次達到規(guī)定的終冷溫度。這是目前世界上采用最多的冷卻方式。(3)兼容冷卻方式。當鋼板較厚較短時,可采用同時冷卻方式;當鋼板較長時,可采用連續(xù)冷卻方式。2.2非約束型冷卻冷卻狀態(tài)是指鋼板在控制冷卻是否處于壓力約束狀態(tài)。鋼板在輥壓狀態(tài)下稱為約束型冷卻,反之,稱為非約束型冷卻。約束型冷卻裝置主要用于直接淬火處理。通過改善冷卻均勻性,一些新建的控制冷卻裝置實現(xiàn)了在非約束型冷卻方式下對鋼板的直接淬火處理。2.3讓水流按噴水方式主要可以將冷卻系統(tǒng)分為:層流、水幕、高壓噴嘴、氣水冷卻等方式。主要特點比較見表1。3影響冷卻質(zhì)量的主要因素(1)熱傳導系數(shù)和熱交換系數(shù)為了使鋼板獲得均勻的組織和力學性能,冷卻裝置的冷卻速度應隨鋼板厚度增加而降低。如果厚鋼板的冷卻速度太高,鋼板的表面和中部溫差會過大。對厚規(guī)格鋼板而言,沿厚度方向的熱傳導系數(shù)是限制因素;對薄鋼板而言,表面的熱傳遞系數(shù)才是關健因素。加速冷卻應用的溫度范圍一般為800～500℃,處于穩(wěn)定膜態(tài)沸騰區(qū),因此熱交換系數(shù)的穩(wěn)定是控制冷卻速度的關健因素。典型直接淬火的溫度范圍為900～200℃,冷卻過程通過部分膜態(tài)沸騰區(qū),熱交換系數(shù)對冷卻效果不產(chǎn)生主要影響。(2)均勻加熱和u3000原料如果進入冷卻區(qū)的鋼板平直度差,就會造成鋼板冷卻不均,并使板形更加惡化。因此,坯料的均勻加熱和軋機具有良好的平直度控制水平是取得良好板形的前提條件。如果以生產(chǎn)薄規(guī)格鋼板為主,75%以上的鋼板厚度在20mm以下,可以考慮在冷卻裝置前設置預矯直機。(3)現(xiàn)為鋼板表面處理由于氧化鐵皮的導熱系數(shù)較鋼低,殘留的氧化鐵皮會破壞穩(wěn)定的膜態(tài)沸騰,導致鋼板的不均勻冷卻。因此,軋制過程中的有效除磷是很重要的。(4)鋼板接頭冷卻包括提高鋼板進入冷卻裝置時的均勻性和避免冷卻過程的頭尾和邊部過冷。采用低的冷卻速度時(通常鋼板以低速運行),要提高鋼板進入冷卻裝置時頭尾溫度的均勻性,應限制鋼板的長度,也可采取同時冷卻方式。隨鋼板寬度的增大,鋼板橫向冷卻不均勻的趨勢也增加?？刹捎眠叢空?、水量中凸分配避免邊部過冷。避免鋼板頭尾過冷需要可靠的計算機模型和快速的冷卻介質(zhì)開閉速度。增加下部噴嘴供水比例,避免鋼板上表面過冷。4控制冷卻裝置安裝位置(1)冷卻裝置應靠近軋機。軋件在軋機中結(jié)束變形后,將產(chǎn)生晶粒組織的回復和靜態(tài)再結(jié)晶。以C含量(質(zhì)量分數(shù))0.2%,變形量30%的鋼為例,950℃時變形完成后的第10s,60%的奧氏體晶粒發(fā)生了再結(jié)晶。鋼板終軋至冷卻開始的時間不宜超過20s。(2)避開易受到冷卻水及蒸汽的干擾工藝儀表。為測厚儀、測寬儀、板型儀、鋼板平面形狀測量儀、鐮刀彎測量儀留出安裝位置。(3)控制軋制中交叉軋制必要的輥道長度。(4)應考慮矯直機對控制冷卻裝置位置的影響。有少部分廠將矯直機設置在控制冷卻裝置前。還有一些在控制冷卻裝置前設預矯直機,在控制冷卻裝置后再設矯直機。其目的是保證鋼板進入控制冷卻段時具有平直的板形,也因為高強度鋼板在冷卻后很難再進行矯直。在冷卻裝置前設置(預)矯直機將拉大了主軋線的設備間距,同時增加了鋼板終軋至開始控制冷卻的時間,會降低了控軋控冷的效果。(5)采取同時冷卻方式時,鋼板完全進入冷卻段后才開始噴水冷卻,冷卻裝置更易于靠近軋機布置;采取連續(xù)冷卻方式時,鋼板應以冷卻速度進入冷卻段,冷卻裝置和軋機之間應留出鋼板減速需要的輥道長度。5鋼板厚度的確定連續(xù)冷卻方式冷卻裝置的長度主要取決于要求的冷卻速率CR和鋼板的移動速度V。CR可由產(chǎn)品的厚度方向的硬度梯度ΔH、碳當量Ceq、鋼板厚度h等參數(shù)確定。式中,d=2.86×103m/WK0=4.63C——比熱e——比重為了保證鋼板冷卻后的平直度,鋼板的移動速度不宜太低,可參考生產(chǎn)節(jié)奏選定。必須在最低速度和最小板厚的基礎上確定一個最短長度。采取同時冷卻方式時,以需控制冷卻的最大鋼板長度為基礎確定控制冷卻段設備長度。組合冷卻方式由連續(xù)冷卻和同時冷卻兩種方式組成。6冷卻裝置與噴射機之間的關系(1)緊湊的風格控制冷卻裝置與熱矯直機緊靠布置,同步操作,適合于廠房受限制的舊廠改造。(2)工藝速度的影響控制冷卻的鋼板完全離開控制冷卻設備后再進入矯直機。矯直速度和冷卻裝置內(nèi)鋼板移動速度一般均為0～2.5m/s。兩者工藝速度存在同步的條件,但也存在不利