CN101476023B - 将轧后在线淬火冷却区域扩展到冷床的方法 - Google Patents

Abstract

一种材料热处理技术领域的将轧后在线淬火冷却区域扩展到冷床的方法。本发明在精轧机与冷床之间预留的空间设置针对钢材的淬火冷却罩，然后根据辊道运动速度和淬火冷却时间的要求，确定冷床的淬火冷却区间长度，将冷床的淬火冷却区间划分为至少一个冷床淬火冷却罩，每两个辊道之间设置一个或多个冷床淬火冷却罩，钢材在冷床运动停止的同时，控制系统开始按照与钢材运动方向相反的顺序和钢材精轧后的运动速率，逐个结束冷床上的冷床淬火冷却罩的喷水，实现了钢材沿长度方向各部位冷却时间的一致性。本发明解决了精轧机与冷床之间预留区间不足的问题和钢材各部分在冷床淬火冷却均匀性的问题。

Description

将轧后在线淬火冷却区域扩展到冷床的方法

技术领域

本发明涉及的是一种金属热处理技术领域的淬火的方法，特别是一种将轧后在线淬火冷却区域扩展到冷床的方法。

背景技术

淬火是指将钢加热到A_C3或A_C1点以上某一温度，保持一定时间，然后以适当速度冷却获得预期组织的热处理工艺。为了节约能源和提高钢材轧后的力学性能，轧后在线进行淬火和自回火的工艺被采用。轧后在线进行淬火和自回火的优点是钢材轧后通过控制淬火冷却强度和时间使表层温度快速下降获得马氏体或贝氏体，然后结束淬火冷却过程借助钢材内部热量的传递使表面温度重新升高实现回火，这个工艺实现了钢材成型、淬火冷却和回火三个工序在生产线上一次完成，无需再次进行进行加热回火。

经对现有技术文献检索发现，Reidar Bjorhovde.Development and use ofhigh performance Steel.Journal of Constructional Steel Research.60(2004)P393-400文章介绍了一种钢材轧后在线淬火与自回火技术(简称QST技术)，该技术处理的钢材与其它方法相比，除提高屈服强度和韧性外，可焊性能得到改进，并具有相对低的残余应力。QST技术是将完成精轧的钢材在预定的淬火冷却区域进行淬火冷却，在控制淬火冷却强度和淬火冷却时间的条件下使表层温度快速下降获得马氏体或贝氏体，然后结束淬火冷却过程，并借助钢材内部热量使钢材的表层温度高于某一温度，实现淬火以后的自回火。该方法需要足够的淬火冷却区域实现淬火冷却的目的，对于精轧机与冷床之间预留的空间不够进行淬火冷却的情况，则无法实现预期的淬火与自回火目的。其原因是精轧后的钢材需要在冷床停留并进行横向移动，在冷床上进行淬火冷却无法保证钢材整体冷却的一致性，会出现先进冷床的钢材与后进冷床的钢材的性能有很大的差异。

发明内容

本发明针对现有技术的不足和缺陷，提出一种将轧后在线淬火冷却区域扩展到冷床的方法，在利用现有的精轧机与冷床之间预留的空间的前提下，将淬火冷却区间扩展到冷床区域，解决淬火冷却区间不足的问题，同时解决钢材在冷床上各个部分的淬火冷却强度和淬火冷却时间不一致的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明在精轧机与冷床之间预留的空间设置针对钢材的淬火冷却罩，然后根据检测到的辊道运动速度乘以根据钢材尺寸和性能要求计算得出的淬火冷却时间，减去精轧机与冷床之间预留的空间长度，即可得出冷床的淬火冷却区间长度，在淬火冷却区间内设置至少一个冷床淬火冷却罩。每个冷床淬火冷却罩为一个控制单元，在钢材在冷床运动停止的同时，控制系统开始按照与钢材运动方向相反的顺序和钢材精轧后的运动速率，逐个结束冷床上的冷床淬火冷却罩的喷水，该方法实现了钢材沿长度方向各部位冷却时间的一致性。

本发明在精轧机与冷床之间预留的空间设置针对钢材的淬火冷却罩，该淬火冷却罩可以根据钢材的形状设计，而不用考虑在冷床上钢材需要横向移动的问题。

本发明在每个冷床淬火冷却罩的后面设置吹扫装置，保证淬火动作结束后停留在冷床淬火冷却罩底部的钢材表面无积水存在。冷床淬火冷却罩的形状设计需要考虑钢材的形状和整条钢材需要横向移动的问题。同时在电器控制上需要配置相应的功能。

所述的淬火冷却罩、冷床淬火冷却罩对通过的钢材的上、下、左、右四个面进行淬火冷却。冷床淬火冷却罩还要考虑钢材在冷床横向移动的问题，使左侧喷水罩或右侧喷水罩的最低点高于钢材的最高点。喷水罩的喷水可以是以开孔方法实现，也可以按照在需要冷却的部位设置喷水嘴或喷雾嘴的方法实现。这里的喷水也适用于喷雾、喷气或喷其它介质。

本发明针对的产品对象是各类钢材，它可以是各种类型型钢、钢板和带钢，特别是H型钢、钢轨、角钢、钢板、带钢等的轧后淬火与自回火处理，也可以是钢板、带钢、圆钢等。

与现有技术相比，本发明是在对现有钢材轧制后淬火冷却区间不足的状况分析的基础上设计的，尤其是对H型钢、钢轨、角钢等形状复杂的型钢。由于借用了冷床的区间，解决了冷却区间不足的问题，同时又可保证钢材在冷床上沿长度方向冷却效果一致，避免了由于精轧机与冷床之间预留的空间不够进行淬火冷却情况。

附图说明

图1为本发明实施例采用的冷床淬火冷却罩示意图。

图中：左侧喷水罩1、上喷水罩2、右侧喷水罩3、喷水4、下喷水罩5、辊道6、H型钢7、供水管路8。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

本实例的处理产品对象为H型钢，H型钢的尺寸为高338mm，宽度323mm翼缘与腹板厚度30.5mm，H型钢精轧后在辊道上的运动速率为3m/s。

首先在精轧机与冷床之间的9m长预留淬火冷却空间的相互间距为1.5m的辊道之间设置6套淬火冷却罩，该淬火冷却罩是根据H型钢的形状设计，淬火冷却罩是由上喷水罩、下喷水罩、左侧喷水罩和右侧喷水罩组成。为了保证H型钢在辊道上顺利通过淬火冷却罩，左侧喷水罩和右侧喷水罩平行于H型钢的翼缘，并分别距离H型钢翼缘的外侧面约100mm，上喷水罩的喷水面距离辊道上辊面的尺寸为450mm，下喷水罩的喷水面低于辊面约50mm。上喷水罩、下喷水罩、左侧喷水罩和右侧喷水罩实现了将通过的H型钢的上、下、左、右四个面进行淬火冷却的目的。上喷水罩、下喷水罩、左侧喷水罩和右侧喷水罩之间分别通过管路、阀门与一个供水管路联接。

其次是对冷床淬火冷却区间的淬火冷却罩进行设计。根据处理的H型钢的厚度尺寸确定需要喷水9秒的时间达到要求的冷却效果，所以冷床淬火冷却区间长度为18m，设置12套冷床淬火冷却罩，冷床淬火冷却罩由上喷水罩、下喷水罩、左侧喷水罩和右侧喷水罩组成。上喷水罩、下喷水罩、左侧喷水罩和右侧喷水罩实现了将通过的H型钢的上、下、左、右四个面进行淬火冷却的目的。上喷水罩、下喷水罩、左侧喷水罩和右侧喷水罩之间分别通过管路、阀门与一个独立的供水管路联接。

冷床淬火冷却罩如图1所示。冷床淬火冷却罩具体组成包括左侧喷水罩1、上喷水罩2、右侧喷水罩3、喷水4、下喷水罩5、辊道6、H型钢7、管路8。冷床淬火冷却罩的上喷水罩2的最低点高于H型钢在辊道6约450mm，下喷水罩5的最高点低于辊道6的最高点50mm。左侧喷水罩1平行于H型钢7的翼缘，并距离H型钢翼缘的外侧面约100mm，右侧喷水罩3的设置在结构上考虑了H型钢的横向移动问题，将右侧喷水罩3的最低点高于H型钢在辊道6约450mm，同时通过将喷水方向旋转与H型钢翼缘外侧面呈30°-75°的夹角α的方法实现H型钢右侧翼缘外侧面得到淬火冷却。

将每套冷床淬火冷却罩作为一个控制单元，在H型钢在冷床运动停止的同时，控制系统开始按照与H型钢运动方向相反的顺序和H型钢精轧后的运动速率3m/s，逐个结束冷床上的冷床淬火冷却罩的喷水，该方法实现了H型钢沿长度方向各部位冷却时间的一致性。同时在每个冷床淬火冷却罩的后面设置吹扫装置，保证淬火动作结束后停留在冷床淬火冷却罩底部的H型钢的凹槽内无积水存在。同时在电器控制上需要配置相应的功能。采用该工艺的优点是(1)解决了精轧机与冷床之间预留区间不足的问题。(2)实现了H型钢沿长度方向各部分的冷却强度一致性。

实施例2

本实例的处理产品对象为钢轨，型号为110轨，精轧后在辊道上的运动速率为3m/s。

首先在精轧机与冷床之间的12m长预留淬火冷却空间的相互间距为1.5m的两个辊道之间设置8套淬火冷却罩，该淬火冷却罩可以根据钢轨的形状设计，淬火冷却罩是由上喷水罩、下喷水罩、左侧喷水罩和右侧喷水罩组成。

为了保证钢轨在辊道上顺利通过淬火冷却罩，左侧喷水罩和右侧喷水罩平行于钢轨的侧面，并分别距离钢轨侧面约100mm，上喷水罩的喷水面距离辊道上辊面的尺寸为300mm，下喷水罩的喷水面低于辊面约50mm。上喷水罩用于轨面的淬火冷却，下喷水罩用于钢轨底面的淬火冷却，左侧喷水罩和右侧喷水罩分别用于对轨头两个侧面的淬火冷却。上喷水罩、下喷水罩、左侧喷水罩和右侧喷水罩之间分别通过管路、阀门与一个供水管路联接。

其次是对冷床淬火冷却区间的冷床淬火冷却罩进行设计。根据处理的钢轨轨头的尺寸确定需要喷水10秒的时间达到要求的冷却效果，所以冷床淬火冷却区间长度为18m，设置12套冷床淬火冷却罩，冷床淬火冷却罩是由上喷水罩、下、喷水罩、左侧喷水罩和右侧喷水罩组成。左侧喷水罩和右侧喷水罩的最低点高于轨面10Omm并将喷水面与轨面呈30°-75°的夹角α的方法实现钢轨的两个轨头侧面得到淬火冷却。上喷水罩用于轨面的淬火冷却，喷水面最低点高于辊道约300mm下喷水罩用于轨道底面的淬火冷却，喷水罩的最高点低于辊道的最高点50mm。，上喷水罩、下喷水罩、左侧喷水罩和右侧喷水罩之间分别通过管路、阀门与一个供水管路联接。

将每个冷床淬火冷却罩作为一个控制单元，在钢轨在冷床运动停止的同时，控制系统开始启动，按照与钢轨运动方向相反的顺序和钢轨精轧后的3m/s的运动速率，逐个结束冷床上的冷床淬火冷却罩的喷水，该方法实现了钢轨沿长度方向各部位冷却时间的一致性。同时在每个冷床淬火冷却罩的后面设置吹扫装置，保证淬火动作结束后停留在冷床淬火冷却罩底部的钢轨无积水存在。同时在电器控制上需要配置相应的功能。采用该工艺的优点是(1)解决了精轧机与冷床之间预留区间不足的问题。(2)实现了钢轨沿长度方向各部分的冷却强度一致性。

实施例3

本实例的处理产品对象为钢板，首先在精轧机与冷床之间的预留淬火冷却空间的每对辊道之间设置淬火冷却罩，淬火冷却罩是由上喷水罩、下喷水罩、左侧喷水罩和右侧喷水罩组成。左侧喷水罩和右侧喷水罩平行于钢板的侧面，用于对钢板两个侧面的淬火冷却。上喷水罩用于钢板上表面的淬火冷却，下喷水罩用于钢板下表面的淬火冷却。上喷水罩、下喷水罩、左侧喷水罩和右侧喷水罩之间分别通过管路、阀门与一个独立的供水管路联接。

其次是对冷床淬火冷却区间的淬火冷却罩进行设计。冷床淬火冷却区间的冷床淬火冷却罩可以是在每两个辊道之间设置一套或多套，冷床淬火冷却罩结构与淬火冷却罩相同。

根据检测到的辊道运动速度乘以根据钢材尺寸和性能要求计算得出的淬火冷却时间，减去精轧机与冷床之间预留的空间长度，即可得出冷床的淬火冷却区间长度，在淬火冷却区间内设置n个冷床淬火冷却罩。如果每两个辊道之间设置1套冷床淬火冷却罩，如果冷床淬火冷却区间内内的辊道数量为m个，则冷床淬火冷却罩的数量n＝(m-1)。每个冷床淬火冷却罩为一个控制单元，在钢板在冷床运动停止的同时，控制系统开始按照与钢板运动方向相反的顺序和钢板精轧后的运动速率，逐个结束冷床上的冷床淬火冷却罩的喷水，该方法实现了钢板沿长度方向各部位冷却时间的一致性。同时在每个冷床淬火冷却罩的后面设置吹扫装置，保证淬火动作结束后停留在冷床淬火冷却罩底部的钢板无积水存在。冷床淬火冷却罩的形状设计需要考虑钢板的形状和钢板需要横向移动的问题。同时在电器控制上需要配置相应的功能。采用该工艺的优点是(1)解决了精轧机与冷床之间预留区间不足的问题。(2)实现了钢板沿长度方向各部分的冷却强度一致性。

Claims (2)

1.一种将轧后在线淬火冷却区域扩展到冷床的方法，其特征在于：

在精轧机与冷床之间预留的空间设置针对钢材的淬火冷却罩；

然后根据检测到的辊道运动速度乘以根据钢材尺寸和性能要求计算得出的淬火冷却时间，减去精轧机与冷床之间预留的空间长度，即得出冷床的淬火冷却区间长度，将冷床的淬火冷却区间划分为至少一个冷床淬火冷却罩，每两个辊道之间设置一个或多个冷床淬火冷却罩；

钢材在冷床运动停止的同时，控制系统开始按照与钢材运动方向相反的顺序和钢材精轧后的运动速率，逐个结束冷床上的冷床淬火冷却罩的喷水，实现了钢材沿长度方向各部位冷却时间的一致性；

所述的淬火冷却罩、冷床淬火冷却罩结构相同，其上喷水罩、下喷水罩、左侧喷水罩和右侧喷水罩分别对通过的钢材的上、下、左、右四个面进行淬火冷却，它们之间分别通过管路、阀门与一个供水管路联接，或者每个喷水罩通过管路、阀门与一个独立的供水管路联接；

所述的冷床淬火冷却罩，其左侧喷水罩或右侧喷水罩的最低点高于钢材的最高点，喷水罩的喷水以开孔方法实现，或按照在需要冷却的部位设置喷水嘴或喷雾嘴的方法实现。

2.根据权利要求1所述的将轧后在线淬火冷却区域扩展到冷床的方法，其特征是，所述冷床淬火冷却罩的后面设置吹扫装置，使淬火动作结束后停留在冷床淬火冷却罩底部的钢材表面无积水存在。

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