CN102156144B - 一种棒材轧后冷却特性的分析方法 - Google Patents
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Abstract
一种棒材轧后冷却特性的分析方法，属于轧钢生产技术领域。工艺步骤为：温度场摄像：热成像仪对轧后步进冷床上连续的棒材进行摄像，直接得到冷床温度场分布图；得到温度连续变化曲线：沿着冷床步进方向对冷床温度场分布图进行温度线扫描，测出沿步进方向冷床不同位置的各根棒材温度，通过数据拟合形成轧后冷床棒材温度连续变化曲线；冷却特性分析：根据棒材轧后冷床温度变化曲线和冷床步进的频率、间隔时间分析棒材轧后冷却速率，相变开始温度、相变终了温度、相变时间。优点在于，准确的反映棒材生产状态下相变过程特性数据，获得的冷却特性数据多，简洁方便。
Description
技术领域
本发明属于轧钢生产技术领域，特别是涉及一种棒材轧后冷却特性的分析方法，针对棒材在冷床上空冷状态下连续冷却过程中相变特征点的在线测试和分析，适用于棒材生产车间圆钢冷却特性数据分析研究。
技术背景
金属材料的组织转变过程研究历来是轧钢领域关注的重点，对于型材车间的棒材生产，其轧后冷却主要是冷床上的空冷，其冷却过程中冷却速率受规格、钢种、环境温度和生产节奏所限，对于棒材的相变点、相变开始温度、相变时间等特性数据的分析一直以来也是采用热模拟机测定，其原理是通过以膨胀法，利用钢发生相变和组织转变时内部晶体结构发生改变时的体积效应，获得CCT曲线，确定相变的开始温度和结束时间，此外还有磁性法和金相-硬度法，这些方法却在以下缺陷：第一，棒材的冷却特性过程数据受轧制过程的影响，热模拟CCT曲线过程不能准确地反映其相变温度和相变时间，大变形下的铁素体和珠光体相变温度都会升高，热模拟形变无法实现从连铸坯到最终规格的形变过程；第二同一钢种棒材受环境温度和规格的影响，而且其不同季节的冷却速率不同，热模拟过程很难准确分析具体冷速下相变特性。所以为实现棒材的冷却过程分析，有很多研究人员进行了分析，专利一种空冷状态下的金属相变特征数值的判定方法(申请号200610106740.0)和珠光体相变点在线测试法(申请号200510012352.X)都提出了针对棒材空冷状态下的相变点分析方法，但其基础测试数据都来自非接触式的点式激光测温仪，其需要对冷床上大量的测试点进行分析、整理，除了分析过程复杂外，测试的精度也值得商榷。
棒材的在冷床上的冷却过程本身具有一个显著特点——连续性，即连轧机轧制具有周期性，从一根棒材上冷床到下一根上冷床的时间按间隔是固定的，这种周期性和固定间隔时间确定了冷床上的后上冷床的棒材都是在重复先上冷床的冷却过程，即如果忽略轧制过程造成棒材本身的温度差异外(工业生产过程中每根棒材上冷床的温度差异可以忽略)，实际上冷床沿步进方向上不同位置上的棒材实际上可以认定为同一根棒材不同时刻的温度状态，例如，每根棒材的间隔时间是5秒钟，设定一根刚上冷床的棒材，其5秒后的温度状态是和它邻近的步进方向上前一根棒材的温度，其10秒后的状态是步进方向上第二根棒材的温度，一次类推，如果获得了整个冷床不同位置的棒材温度——冷床温度场，即获得了棒材不同时刻的温度值，对温度场进行温度线扫描得到就是棒材连续冷却温度变化曲线，具体现场示意图如图1所示。
发明内容
本发明的目的在于提供一种棒材轧后冷却特性的分析方法，采用热成像仪取代传统的测温方式，将测试点升级到测试平面，将温度点转变为温度场，通过对温度场图片的特定方向上的温度线扫描，直接获得冷床上连续棒材的温度变化曲线，克服了利用CCT曲线的准确性，同时也较传统的点式温度测试方法更加方便和准确，非常适用于棒材生产车间圆钢冷却特性数据分析研究。
本发明包括以下步骤：
a.温度场摄像：热成像仪对轧后步进冷床上连续的棒材进行摄像，直接得到冷床温度场分布图。
b.得到温度连续变化曲线：沿着冷床步进方向对冷床温度场分布图进行温度线扫描，测出沿步进方向冷床不同位置的各根棒材温度，通过数据拟合形成轧后冷床棒材温度连续变化曲线。
c.冷却特性分析：根据棒材轧后冷床温度变化曲线和冷床步进的频率、间隔时间分析棒材轧后冷却速率，相变开始温度、相变终了温度、相变时间。
本发明的优点在于，准确的反映棒材生产状态下相变过程特性数据，获得的冷却特性数据多，简洁方便。
附图说明
图1为现场冷床和测试方法的示意图。
图2为热成像仪摄取25MnV￠18mm圆钢温度场，L101为线扫描路线。
图3为冷床上线扫描方向不同位置25MnV￠18mm圆钢温度变化曲线。
图4为热成像仪摄取GCr15￠20mm圆钢温度场，L101为线扫描路线。
图5为冷床上线扫描方向不同位置GCr15￠20mm圆钢温度变化曲线。
具体实施方式
实施例1
本发明在首钢精棒车间￠18mm25MnV圆钢的轧后冷却特性分析研究，具体步骤：
a.温度场摄像：热成像仪对轧后步进冷床上连续的棒材进行摄像，直接得到冷床温度场分布图，如图2。
b.得到温度连续变化曲线：沿着冷床步进方向对冷床温度场分布图进行温度线扫描，图2中L101标记，测出沿步进方向冷床不同位置的各根棒材温度，通过数据拟合形成轧后冷床棒材温度连续变化曲线，如图3所示。
c.冷却特性分析：目前圆钢生产间隔时间为10s，由温度变化曲线可以分析出温度拐点在650℃和620℃，650℃为圆钢发生珠光体相变开始温度，620℃为珠光体相变结束温度，圆钢上冷床温度880℃、相变开始温度650，两者的间隔圆杆数量为15根(乘以间隔时间10s，间隔时间150s)，用上冷床温度和相变温度之差除以间隔时间得到相变前的冷却速率为1.6℃/s，利用相变温度和相变结束温度之间的圆钢数量乘以间隔时间得到珠光体相变时间是90s。
实施例2
本发明在首钢精棒车间￠20mmGCr15圆钢的轧后冷却特性分析研究，具体步骤：
a.温度场摄像：热成像仪对轧后步进冷床上连续的棒材进行摄像，直接得到冷床温度场分布图，如图4。
b.得到温度连续变化曲线：沿着冷床步进方向对冷床温度场分布图进行温度线扫描，图4中L101标记，测出沿步进方向冷床不同位置的各根棒材温度，通过数据拟合形成轧后冷床棒材温度连续变化曲线，如图5所示。
c.冷却特性分析：目前圆钢生产间隔时间为10s，由温度变化曲线可以分析出温度拐点在715℃、740℃和730℃，715℃为圆钢发生珠光体相变开始温度，740℃为相变温升造成的珠光体相变最高温度，710℃为相变结束温度，圆钢上冷床温度880℃、相变开始温度710℃，两者的间隔圆杆数量为10根(乘以间隔时间10s，间隔时间100s)，用上冷床温度和相变温度之差除以间隔时间得到相变前的冷却速率为1.7℃/s，利用相变温度和相变结束温度之间的圆钢数量乘以间隔时间得到珠光体相变时间是50s。
Claims (1)
1.一种棒材轧后冷却特性的分析方法，其特征在于，工艺步骤为：
a.温度场摄像：热成像仪对轧后步进冷床上连续的棒材进行摄像，直接得到冷床温度场分布图；
b.得到温度连续变化曲线：沿着冷床步进方向对冷床温度场分布图进行温度线扫描，测出沿步进方向冷床不同位置的各根棒材温度，因为冷床沿步进方向上不同位置棒材的温度实际上可认定为同一根棒材在不同时刻的温度，因此获得整个冷床上不同位置的棒材温度，即获得了同一棒材在不同时刻的温度值，通过数据拟合形成轧后冷床棒材温度连续变化曲线；
c.冷却特性分析：根据棒材轧后冷床温度变化曲线和冷床步进的频率、间隔时间对棒材轧后冷却速率、相变开始温度、相变终了温度、相变时间进行分析，由温度变化曲线可以分析出温度拐点，即可得到相变开始温度和相变终了温度，用上冷床的温度和相变开始温度之间间隔的棒材根数乘以间隔时间得到相变前的时间值，再用上冷床的温度和相变开始温度之差除以相变前的时间值即可得到相变前的冷却速率，利用相变开始温度和相变终了温度之间的棒材数量乘以间隔时间得到相变时间。
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