CN102513384B - 一种利用轧后冷却设备实现中厚板中间坯冷却的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用轧后冷却设备实现中厚板中间坯冷却的方法，轧线上依次配置轧机、超快速冷却设备、层流冷却设备和矫直机，包括以下步骤：1)对加热至1200℃左右的钢坯进行除磷处理，然后由传输辊道运至轧机进行多道次控制轧制，制成厚度为50~120mm的中间坯；2)将制成的中间坯通过由超快冷设备与层冷设备组成的轧后冷却设备，由控冷二级程序计算实现目标温降需要开启的水冷集管组数与辊速，冷速调节区间5~40℃/s；3)中间坯由传输辊道运至返红高温计，此时辊道反转，中间坯反向运动；4)中间坯反向通过不工作的控冷区域，此时不进行冷却；5)中间坯停在轧后辊道，等待轧机的操作。本发明可利用原有的冷却系统进行冷却，无需安装新的冷却设备和搭建管路，避免了再次施工的问题。

Description

一种利用轧后冷却设备实现中厚板中间坯冷却的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种利用轧后冷却设备实现中厚板中间坯冷却的方法。
背景技术
为了提高钢材的强度和韧性，经过控制轧制细化奥氏体晶粒或增多变形奥氏体晶粒内部的位错滑移带，即增加有效晶界面积，为相变时铁素体形核提供更多、更分散的形核位置，得到细小分散的铁素体和珠光体或贝氏体组织。细化铁素体晶粒不仅能提高钢的强度，而且改善钢的韧性。然而，传统的控制轧制理论发展至今始终超越不了三个阶段控制轧制技术，即：奥氏体再结晶区轧制、奥氏体未再结晶区轧制以及α+γ两相区轧制。因α+γ两相区轧制温度、角度、变形抗力打，考虑对轧机负荷带来的不利影响，工业实际普遍采用的是在奥氏体再结晶区轧制的粗轧阶段和在奥氏体未再结晶区轧制的精轧阶段。这就意味着，控制轧制过程必须在粗轧和精轧中间避开部分再结晶区，以最大化降低混晶组织给力学性能带来的负面影响。
为了实现控制轧制过程中二次开轧温度的要求，国内外钢厂都会在轧制时采用多块控轧的方法进行中间坯冷却，这样增加了操作与工作规划的难度，且效率会大幅下降，轧机的节奏匹配难度很大，并且每小时的轧制能力会降低20%-40%左右。
专利公开号:CN 101829688A《一种中厚板控制轧制中间坯的冷却方法》公开了一种中间坯冷却控制方法及系统，其特征是“将奥氏体再结晶区粗轧后的厚度范围30～110mm的中间坯，由传输辊道进入中间控制冷却区域进行快速冷却至800～950℃，经短时间空冷均温后进入轧机进行未再结晶区轧制。中间冷却过程采用高密度、超密度上、下集管对中间坯冲击射流水冷方式，具体工艺参数均由计算机实行精确控制。冷却用水采用轧机冷却用水，水质采用车间公用水循环系统中的轧机冷却用水，压力为0.3～1.0MPa。冷却速度控制在1~10℃/s，冷却至900~950℃的奥氏体未再结晶区。中间冷却待温时间较常规工艺缩短30％-70％，提高了生产效率，中间控制冷却后奥氏体晶粒细化，能提高钢板的力学性能。”
该技术应用车间公用水循环系统中轧机冷却用水，应用时需要对现场水系统进行改动，施工难度较大，并且需要安装额外的冷却设备，生产线上往往都没有预留充分的空间，这些因素在一定程度上限制了其使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用轧后冷却设备实现中厚板中间坯冷却的方法，利用中厚板生产线上已有的控制冷却设备来进行中间坯的冷却。
上述目的是通过下述方案实现的：
一种利用轧后冷却设备实现中厚板中间坯冷却的方法，轧线上依次配置轧机、超快速冷却设备、层流冷却设备和矫直机，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1)对加热至1200℃左右的钢坯进行除磷处理，然后由传输辊道运至轧机进行多道次控制轧制，制成厚度为50~120mm的中间坯；
2)将制成的中间坯通过由超快速冷却设备与层流冷却设备组成的轧后冷却设备，由控冷二级程序计算实现目标温降需要开启的水冷集管组数与辊速，冷速调节区间5~40℃/s；
3)中间坯由传输辊道运至返红高温计，此时辊道反转，中间坯反向运动；
4)中间坯反向通过不工作的控冷区域，此时不进行冷却；
5)中间坯停在轧后辊道，等待轧机的操作。
根据上述利用轧后冷却设备实现中厚板中间坯冷却的方法，其特征在于，控冷二级程序根据钢板的开冷温度和尺寸规格，首先利用有限元的方法计算钢板冷却时的温度场变化情况，程序通过循环计算，依据经过测量的换热系数信息、钢板的导热系数以及比热容信息，得到一定流量下计算得到的钢板温度场信息，比较计算得到的钢板平均温度与目标钢板平均的温度，如不满足温度差的绝对值小于15摄氏度则重新计算，并适当增大或减小流量，最终计算出实现目标温降需要的冷却水流量，计算所需开启的集管数以及每组集管的流量信息。
本发明的有益效果：本发明的冷却水源自轧后冷却系统原有供水系统，不同于背景技术中采用“车间公用水循环系统中轧机冷却用水”。本发明可利用原有的冷却系统进行冷却，无需安装新的冷却设备和搭建管路，避免了再次施工的问题。 
使用由超快速冷却设备与层流冷却设备组成的轧后冷却设备实施冲击射流水冷却在本发明中具有的主要优点包括：
(1)具有较大的冷速调节区间（5~40℃/s视水温和板厚而定），可在单道次内实现需求的温降，提高了生产的效率20%-40%。
(2)超快速冷却设备的集管喷射冷却是区别于老式层流冷却设备的斜喷式喷水，可以实现冷却水在钢板表面主要进行核沸腾换热，提高了冷速并有着良好的冷却均匀性。
(3)当中间坯经过控冷区域，在剩下的往返步序里空冷条件的返红过程可以提高钢板的温度均匀性。
(4)冷却能力调节灵活，可以通过集管的开闭，辊速的调整等方法方便的调整冷却的均匀性。
(5)充分利用现有设备的功能，在已有设备的基础上即可实现中间坯冷却。
附图说明
图1是中间坯正向运动过程中以位置为横坐标的中间坯温度与中间坯运行速度的示意图；
图2是中间坯反向运动过程中以位置为横坐标的中间坯温度与中间坯运行速度的示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明的方法使用的设备包括在轧线上依次配置轧机1、超快速冷却设备2、层流冷却设备3、矫直机4以及高温计6、7、8、9。以生产50mm厚DH36钢板为例，可以参考中间坯1/2厚度处的温度变化曲线10、中间坯1/4厚度处的温度变化曲线11、中间坯表面的温度变化曲线12以及中间坯不同位置时的速度变化曲线13来进行了解。将钢坯加热至1200℃，由传输辊道将坯料送入轧机1进行轧制，此时的轧制属于再结晶轧制，经过3道次手动控制轧制，将中间坯5终止温度控制在1020℃，轧制成厚度为110mm的中间坯5，此时的累积压下量>50%。此时进入第二步序，由控冷二级程序计算或者人工设定实现目标温降需要开启的集管组数与辊速（使用程序计算的步骤为控冷二级程序根据钢板的开冷温度和尺寸规格，首先利用有限元的方法计算钢板冷却时的温度场变化情况，程序通过循环计算，依据经过测量的换热系数信息、钢板的导热系数以及比热容信息，得到一定流量下计算得到的钢板温度场信息，比较计算得到的钢板平均温度与目标钢板平均的温度，如不满足温度差的绝对值小于15摄氏度则重新计算，并适当增大或减小流量，最终计算出实现目标温降需要的冷却水流量，计算所需开启的集管数以及每组集管的流量信息），集管组数为1~12组，辊道速度为0.5~2.0m/s，此时的冷速10℃/s，冷却至940℃。此时进入第三步序，中间坯5由传输辊道运至返红高温计9，温度到达工艺要求条件下辊道反转，此时进入第四步序对应图2，中间坯5反向运动返回轧机1，反向通过不工作的控冷区域。最终中间坯停在轧后辊道，等待轧机的操作，此时钢板温度 900℃。开始进行精轧，精轧阶段累计压下量>50%，终扎温度控制在820℃左右。该方法可以使中间坯进入精轧前待温时间缩短30%以上。

Claims (2)

1.一种利用轧后冷却设备实现中厚板中间坯冷却的方法，轧线上依次配置轧机、超快速冷却设备、层流冷却设备和矫直机，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1)对加热至1200℃左右的钢坯进行除磷处理，然后由传输辊道运至轧机进行多道次控制轧制，制成厚度为50~120mm的中间坯；
2)将制成的中间坯通过由超快速冷却设备与层流冷却设备组成的轧后冷却设备，由控冷二级程序计算实现目标温降需要开启的水冷集管组数与辊速，冷速调节区间5~40℃/s；
3)中间坯由传输辊道运至返红高温计，此时辊道反转，中间坯反向运动；
4)中间坯反向通过不工作的控冷区域，此时不进行冷却；
5)中间坯停在轧后辊道，等待轧机的操作。
2.根据权利要求1所述的利用轧后冷却设备实现中厚板中间坯冷却的方法，其特征在于，控冷二级程序根据钢板的开冷温度和尺寸规格，首先利用有限元的方法计算钢板冷却时的温度场变化情况，程序通过循环计算，依据经过测量的换热系数信息、钢板的导热系数以及比热容信息，得到一定流量下计算得到的钢板温度场信息，通过比较计算得到的钢板平均温度与目标钢板平均的温度，如不满足温度差的绝对值小于15摄氏度则重新计算，并适当增大或减小流量，最终计算出实现目标温降需要的冷却水流量，计算所需开启的集管数以及每组集管的流量信息。
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