CN103667642A - 可调节冷却速度的板坯缓冷坑 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种可调节冷却速度的板坯缓冷坑，包括坑体、坑盖、坑壁、加热烧嘴、风门及烟囱。坑体由坑壁围成，埋入地下，顶上盖有坑盖，其一侧设置加热烧嘴，相对的另一侧设置风门及烟囱，风门的开口可调。采用了本发明的技术方案，可根据上下工序的生产节奏灵活调整板坯温度，避免板坯产生应力裂纹；同时提供了大批量板坯同时缓冷的能力；在板坯存放的过程中，也可避免周围冷空气对板坯造成的事实上的快速冷却的问题；同时，位于水平面以下的坑体主体使得在大量板坯同时缓冷的情况下也不会影响地面之上的正常物流，板坯的缓冷要求得到完全满足。

Description

可调节冷却速度的板坯缓冷坑

技术领域

本发明涉及一种不锈钢板坯的缓冷坑，更具体地说，涉及一种可调节冷却速度的板坯缓冷坑。

背景技术

不锈钢种类根据其金相组织的不同大致分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢和双向不锈钢。其中，部分铁素体不锈钢钢种和所有马氏体不锈钢钢种在板坯切割后需要进行缓冷处理。

铁素体不锈钢板坯进行缓冷处理的原因主要是为了避免N、C等间隙元素在快速冷却过程中在晶界大量析出导致的应力集中产生应力裂纹；马氏体不锈钢板坯进行缓冷处理的原因是避免马氏体相变过程中的体积变化导致的应力无法释放导致裂纹。

同时，部分铁素体不锈钢钢种板坯在进热轧工序加热炉前需保持温度在200℃以上，否则将有轧制过程中板坯断裂的危险。所以为保证炼钢生产和热轧生产期间的温度要求，板坯冷却速度需要在缓冷过程中有一定的调节能力，以起到炼钢和热轧工序之间节奏缓冲器的作用。

现有的保温箱可以减缓不锈钢板坯冷却速度。其由箱罩和箱座组成，金属箱板内测衬有100～200mm的单层耐火材料提供绝热条件，热坯或热锭放入后利用耐火材料的绝热能力提供缓冷和保温保障。上述设计特点使该发明具备一定保温能力，但单层耐火材料绝热能力有限，且日常使用中剥落的耐火材料无法及时替换导致保温效果下降；同时该发明不具备板坯冷却速度的调节能力，所有钢种只能在一种冷却速度下进行缓冷，使得不锈钢板坯速度无法和热轧轧制计划相匹配，出现低温板坯导致轧制过程板坯或带钢断裂的严重事故无法杜绝。

现有技术涉及一种具备良好保温能力、且具备冷却速度可调的板坯缓冷控冷箱，通过风扇的转速调整和启动风扇个数的不同，板坯冷却速度可以得到有效控制。但在几个方面的不足使得该专利涉及的装置仍无法完全满足不锈钢板坯冷却的需求：

该控冷箱采用风扇可以调整板坯冷却速度，但当热轧和炼钢计划间隔较大，板坯需长时间保持温度的情况下，该装置无法提供板坯的提温功能，导致板坯温度无法满足热轧工序需求而导致的报废或轧制过程断裂等严重事故。

该控冷箱为无底长方形盒状钢结构，板坯堆垛后靠行车将控冷箱吊运并罩在板坯上达到保温、缓冷目的。该特点决定了该装置只可以满足小批量生产的板坯，比如10块之内板坯的缓冷需求，当大规模生产需缓冷的板坯时，行车无法吊运满足60～100块板坯所需的单个大体量控冷箱；当然，也可采用小体量，但多数量的方法应对，但这将导致板坯堆场的拥塞，使物流受到影响。

该控冷箱在板坯吊出时需将箱体完全吊离，使得板坯完全暴露在空气环境中，这造成事实上的快速冷却，和板坯缓冷的初衷不符，且有可能导致板坯应力裂纹的产生和板坯的大幅降温。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种可调节冷却速度的板坯缓冷坑，来解决现有技术中存在的各种不足。

根据本发明，提供一种可调节冷却速度的板坯缓冷坑，包括坑体、坑盖、坑壁、加热烧嘴、风门及烟囱。坑体由坑壁围成，埋入地下，顶上盖有坑盖，其一侧设置加热烧嘴，相对的另一侧设置风门及烟囱，风门的开口可调。

根据本发明的一实施例，坑盖为钢结构，下端焊有钢制钩形结构，钩形结构上固定轻质保温材料。

根据本发明的一实施例，坑体为矩形，位于水平面以下，坑盖在水平面以上1～1.5米。

根据本发明的一实施例，坑壁为双层钢结构，中间中空，其靠近坑体一侧的表面设置有钢制挂钩，钢制挂钩上固定有轻质保温材料。

根据本发明的一实施例，坑壁为耐火材料砌墙。

根据本发明的一实施例，缓冷坑的一侧设有卷扬机，通过钢丝绳和坑盖连接。

根据本发明的一实施例，多个缓冷坑可并排设置，相邻的两个坑体之间通过耐火材料砌墙隔开。

采用了本发明的技术方案，可根据上下工序的生产节奏灵活调整板坯温度，避免板坯产生应力裂纹；同时提供了大批量板坯同时缓冷的能力；在板坯存放的过程中，也可避免周围冷空气对板坯造成的事实上的快速冷却的问题；同时，位于水平面以下的坑体主体使得在大量板坯同时缓冷的情况下也不会影响地面之上的正常物流，板坯的缓冷要求得到完全满足。

附图说明

在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1是本发明可调节冷却速度的板坯缓冷坑的主视图；

图2是多个图1所示的缓冷坑并排设置的示意图；

图3是图2坑盖打开的一种示意图；

图4是图2坑盖打开的另一种示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

参照图1，本发明的可调节冷却速度的板坯缓冷坑10主要包括坑盖11、坑体12、加热烧嘴13、风门14、坑壁15及烟囱16。坑体12由坑壁15围成，埋入地下，顶上盖有坑盖11，其一侧设置加热烧嘴13，相对的另一侧设置风门14及烟囱16，其中风门14的开口可调。下面来详细说明各个部件的连接及结构关系。

本发明中的板坯缓冷坑坑体12位于水平面以下，坑盖11在水平面以上1～1.5米，保温装置主体位于水平面下的特点使得在大量板坯同时缓冷的情况下也不会影响地面之上的正常物流。

本发明的板坯缓冷坑10适合于大批量板坯的缓冷作业，因此可以有多个缓冷坑10并排设置，此时，坑盖11和坑壁15会有相应的改变。

坑体12形状为长方体形状，长方体长度为板坯最大切割长度的120％，以利于板坯的吊运；长方体宽度决定于板坯的宽度和需存放板坯垛的数量，一般情况下控制在5～10垛之间，以保证坑盖11结构的合理性；长方体高度决定于板坯厚度和每垛对方板坯的数量，一般每垛板坯数量10～20块，合计高度为2～3米之间。

坑盖11钢结构下端焊有钢质钩形结构，轻质保温材料可以固定其上，起到改善坑盖保温效果的作用；坑壁15采用双层钢结构，中间中空以空气隔热，靠近坑内的钢结构表面有钢质挂钩，轻质保温材料块可以固定其上，起到提高保温效果的作用；挂钩固定形式可以方便在轻质保温材料块损坏的情况下的更换作业，防止随使用时间延长坑体保温效果下降的问题。

参照图2，坑体12宽度方向的坑壁15根据垛位情况采用耐火材料砌墙，形成独立缓冷垛位，避免各垛位间不同温度板坯的相互影响，由于放入坑中的板坯钢种不同，送热轧轧制的计划也不同，所以需要每个独立垛位采用不同的冷却速度或加热速度，这样相对独立的垛位，可以在冷却风门14和加热烧嘴13的配合下完成不同的板坯冷却要求。

坑盖驱动原理

参照图2，坑盖11采用数片可互相连接和断开的独立长方形带保温材料的钢结构组成，缓冷坑10宽度方向两侧均有坑盖驱动装置（卷扬机17），卷扬机17以钢丝绳18和最靠近的两侧坑盖11连接。独立钢结构坑盖11之间用铰链连接，当坑盖11间铰链全部连接，即使卷扬机17启动，也无法打开坑盖11。

如图3和图4所示，当需要取出某一垛位板坯时，断开该处的坑盖铰链连接，当卷扬机17驱动后，钢丝绳18卷动最靠近的坑盖11，该坑盖11依靠铰链带动其他坑盖11移动，直至在需吊运板坯垛位上方露出空挡为止，其好处是可以在任意需要吊运板坯的垛位上方打开空间而不影响其它垛位的板坯缓冷，保证了其它仍处缓冷状态下的垛位有坑盖11保护，避免了缓冷板坯暴露在空气中快冷的问题；而且无论需吊运某一垛位的板坯，打开该处坑盖11铰链，其它坑盖11仅需移动一个垛位距离即可，最外侧坑盖移出缓冷坑范围后，可以被支撑架19支撑。

温度控制

如图5所示，每个垛位一端有可调节开口度的风门14和相应的拔风烟囱16（未在图5中示出）连接，进入缓冷坑10的热板坯加热了空气，受热空气体积膨胀从风门14溢出，沿拔风烟囱16上升排出，板坯热量由此被带走。板坯的冷却速度取决于热空气的排出速度，可调节开口度的风门14将控制热空气流量，从而使得板坯的冷却速度可调。

和其它方案中缓冷装置只能用于减缓冷却速度不同，本发明可以对板坯进行加热，使得板坯在坑内的温度变化根据钢种和生产计划的不同有更大的灵活性。缓冷坑10内设有加热空气用的加热烧嘴13，数量和垛位相同，当热轧生产计划和炼钢生产节奏之间出现较大差异，缓冷板坯需在坑内停留较长时间时，可以先将风门14全部关闭来降低板坯冷却速度，当板坯温度接近临界温度还无法送热轧轧制时，可以开启加热烧嘴13，通过加热空气来为板坯升温，避免出现低温板坯导致轧制过程板坯或带钢断裂的严重事故。

当某些特殊钢种需要板坯温度恒定在某一温度时，可以采用加热烧嘴13的燃气流量和风门14开口度配合的方式，使得板坯降温和升温速度达到平衡，使板坯温度恒定。

具体板坯温度控制方法

板坯温度的监控以热电偶测量坑内空气温度的方式进行，每个独立垛位均设有热电偶，当板坯在坑内存放较长时间后，坑内空气温度和板坯实际温度达到平衡，空气温度可以视为板坯实际温度。

当热电偶测得板坯温度后，数据通过PC机并和事先输入的板坯温度变化曲线比较，PC机根据板坯实际温度和设定温度的差异提供校正指令。

当板坯温度高于要求时，加大风门14开口度，提高热空气被拔出的速度，来降低板坯温度。

当板坯温度低于要求时，减少风门14开口度，降低热空气被拔出的速度，来减缓板坯温降速度。

当板坯温度需要升高或者保持恒定时，可以开启加热烧嘴13，并调整风门14开口度，来达到温度要求。

下面通过一个具体的实施例来说明上述的结构和风门的控制。

420J1马氏体不锈钢，根据工艺规范，连铸切割后板坯需要从800℃高温缓慢冷却到300℃进行后续处理。以3连浇形式组织生产，合计需缓冷板坯20块，预计80小时后开始热轧工序作业。板坯切割后温度800℃，行车夹钳吊运板坯至缓冷坑上空停留等待，板坯指令室确认该批板坯进入PC26垛位进行缓冷作业。操作工断开上述垛位上沿的缓冷坑盖连接装置，缓冷坑两侧驱动装置驱动坑盖向两边移动，露出该垛位。行车夹钳下降至缓冷坑内，放入板坯后行车离开，驱动装置驱动两侧坑盖移动并合拢，恢复保温状态，后续板坯按同样方式进入该垛位，直至所有板坯进入PC26垛位。风门开启至60％，热空气沿烟囱排除，开始冷却作业，72小时后，板坯冷却至300℃，行车在PC26垛位上空待命，操作工断开上述垛位上沿的缓冷坑盖连接装置，缓冷坑两侧驱动装置驱动坑盖向两边移动，露出该垛位，行车夹钳将板坯逐块吊出，完成缓冷作业。

B443NT铁素体不锈钢，根据工艺规范，连铸切割后板坯需要从800℃高温缓慢冷却到400℃进行后续处理。以2连浇形式组织生产，合计需缓冷板坯15块。预计96小时后开始热轧工序作业，热轧工序作业前板坯温度需在150℃以上，否则板坯将报废。板坯切割后温度800℃，行车夹钳吊运板坯至缓冷坑上空停留等待，板坯指令室确认该批板坯进入PC29垛位进行缓冷作业。操作工断开上述垛位上沿的缓冷坑盖连接装置，缓冷坑两侧驱动装置驱动坑盖向两边移动，露出该垛位。行车夹钳下降至缓冷坑内，放入板坯后行车离开，驱动装置驱动两侧坑盖移动并合拢，恢复保温状态，后续板坯按同样方式进入该垛位，直至所有板坯进入PC29垛位。风门开启至50％，热空气沿烟囱排除，开始冷却作业，96小时后，板坯冷却至400℃，但热轧工序因某种原因无法完成原定轧制作业，板坯等待时间需增加48小时。操作工关闭PC29垛位风门，开口度0％。板坯冷却速度下降，30小时后，板坯表面温度降至250℃，板坯面临因温度低于工艺要求而报废的风险。此时开启该侧加热烧嘴，板坯温度缓慢上升至300℃并保持。18小时后，热轧工序恢复能力，行车在PC29垛位上空待命，操作工断开上述垛位上沿的缓冷坑盖连接装置，缓冷坑两侧驱动装置驱动坑盖向两边移动，露出该垛位，行车夹钳将板坯逐块吊出，完成缓冷作业。

430铁素体不锈钢，根据工艺规范，连铸切割后板坯需要从800℃高温缓慢冷却到250℃进行后续处理。以8连浇形式组织生产，合计需缓冷板坯50块。预计24小时后开始热轧工序作业。板坯切割后温度800℃，行车夹钳吊运板坯至缓冷坑上空停留等待，板坯指令室确认该批板坯进入PC23、PC24、PC25垛位进行缓冷作业。操作工断开上述垛位上沿的缓冷坑盖连接装置，缓冷坑两侧驱动装置驱动坑盖向两边移动，露出该垛位。行车夹钳下降至缓冷坑内，放入板坯后行车离开，驱动装置驱动两侧坑盖移动并合拢，恢复保温状态，后续板坯按同样方式进入该垛位，直至所有板坯进入PC23垛位，风门开启至100％，热空气沿烟囱排除，开始冷却作业。后续板坯在PC24、PC25垛位进行同样作业。24小时后，板坯冷却至250℃，行车在PC23垛位上空待命，操作工断开上述垛位上沿的缓冷坑盖连接装置，缓冷坑两侧驱动装置驱动坑盖向两边移动，露出该垛位，行车夹钳将板坯逐块吊出，完成缓冷作业。后续板坯在PC24、PC25垛位进行同样作业。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的说明书仅是本发明众多实施例中的一种或几种实施方式，而并非用对本发明的限定。任何对于以上所述实施例的均等变化、变型以及等同替代等技术方案，只要符合本发明的实质精神范围，都将落在本发明的权利要求书所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种可调节冷却速度的板坯缓冷坑，其特征在于，包括：

坑体、坑盖、坑壁、加热烧嘴、风门及烟囱；

所述坑体由所述坑壁围成，埋入地下，顶上盖有所述坑盖，其一侧设置所述加热烧嘴，相对的另一侧设置所述风门及烟囱；

所述风门的开口可调。

2.如权利要求1所述的可调节冷却速度的板坯缓冷坑，其特征在于：

所述坑盖为钢结构，下端焊有钢制钩形结构，所述钩形结构上固定轻质保温材料。

3.如权利要求1所述的可调节冷却速度的板坯缓冷坑，其特征在于：

所述坑体为矩形，位于水平面以下，所述坑盖在水平面以上1～1.5米。

4.如权利要求3所述的可调节冷却速度的板坯缓冷坑，其特征在于：

所述坑壁为双层钢结构，中间中空，其靠近所述坑体一侧的表面设置有钢制挂钩，所述钢制挂钩上固定有轻质保温材料。

5.如权利要求3所述的可调节冷却速度的板坯缓冷坑，其特征在于：

所述坑壁为耐火材料砌墙。

6.如权利要求1所述的可调节冷却速度的板坯缓冷坑，其特征在于：

所述缓冷坑的一侧设有卷扬机，通过钢丝绳和所述坑盖连接。

7.如权利要求3所述的可调节冷却速度的板坯缓冷坑，其特征在于：

多个所述缓冷坑可并排设置，相邻的两个所述坑体之间通过所述耐火材料砌墙隔开。

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