CN105032958B - 应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却系统及冷却方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢板生产的控制冷却领域，具体而言，涉及一种应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却系统。其包括轧机和即时冷却装置；所述即时冷却装置附属设置在所述轧机的出口端，能够使所述轧机与所述即时冷却装置结合起来；一台所述轧机和一个所述即时冷却装置为一个冷却组，多个冷却组串联设置，能够使所述轧机轧制的钢板在任何道次间进行冷却。本发明通过将冷却系统和供水系统均设置在主框架结构上，利用道次间冷却的方式，将轧制与冷却耦合控制，实现了良好的差温轧制效果，促进了表面细粒晶化，大幅度提高材料强度的同时，其韧性不会受到伤害。增强了变形渗透性，提高了芯部质量，改善了轧件侧向双鼓形等板型缺陷，提高了成材率。

Description

应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却系统及冷却方法
技术领域
本发明涉及钢板生产的控制冷却领域，具体而言，涉及一种应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却系统及冷却方法。
背景技术
我国中厚板生产随着钢铁工业的进步，产量、质量、品种均得到了快速发展，研究工作也逐渐深入。其中控制轧制和控制冷却技术(TMCP，Thermo Mechanical ControllingProcess)的研究尤为突出，逐渐成为提高产品质量性能的重要方法。传统厚板轧制时变形渗透性差，芯部缺陷难以消除，侧向双鼓形缺陷、边部折叠等问题严重，成材率较低，轧件温度不可控，组织性能均匀性差，并且由于中间坯待温时间较长导致生产效率降低。
中间坯冷却技术是在粗轧结束到精轧开始之间采用快速冷却过程对高温钢板温度进行控制，因其能够减少中间坯待温时间，提高生产率以及钢材表面光洁度，并有效降低中间坯待温所引起的奥氏体晶粒粗大而被应用于中厚板生产过程。
但是，中间坯冷却一般使用距离机架较远的层流冷却装置，难以实现芯表大梯度温差轧制，并且难以精确控制变形温度。
一般的特厚钢板在使用中容易产生层状撕裂，厚度方向性能(Z向性能)较差，其主要是由中心偏析、中心空洞和疏松以及微裂纹、厚度方向组织均匀性差以及芯部晶粒粗大等原因造成的，目前还没有很好的办法来解决这样的问题，
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却系统及冷却方法，以解决上述的问题。
在本发明的实施例中提供了一种应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却系统，其包括轧机和即时冷却装置；
所述即时冷却装置附属设置在所述轧机的出口端，能够使所述轧机与所述即时冷却装置结合起来；
一台所述轧机和一个所述即时冷却装置为一个冷却组，多个冷却组串联设置，能够使所述轧机轧制的钢板在任何道次间进行冷却。
进一步的，所述即时冷却装置包括主框架结构、冷却系统、供水系统和输送辊；
所述冷却系统、所述供水系统和所述输送辊均设置在所述主框架结构上；
所述供水系统与所述冷却系统连接，用于给所述冷却系统供水；
所述输送辊为多个平行设置；
所述输送辊与所述主框架结构转动设置，用于带动需要轧制的钢板移动；
所述冷却系统设置在所述输送辊的上方和/或下方，用于对所述输送辊上的所述钢板进行冷却。
进一步的，所述供水系统包括储水箱和水系统配管；
所述储水箱固定设置在所述主框架结构上；
所述水系统配管的一端与所述储水箱连通，另一端与所述冷却系统连通。
进一步的，所述冷却系统包括集管、集管控制阀组和检测仪表；
所述集管的一端朝向所述输送辊所在的方向；
所述集管的另一端与所述供水系统连通；
所述集管控制阀组和所述检测仪表设置在所述集管上。
进一步的，所述集管包括进水管、内喷水箱、外喷水箱、喷嘴和支架；
所述进水管、所述内喷水箱和所述外喷水箱固定设置在所述支架上；
所述进水管的一端与所述供水系统连通；
所述喷嘴设置在所述进水管的另一端。
进一步的，所述冷却系统还包括喷嘴自水冷；
所述喷嘴自水冷设置在所述输送辊的侧方，用于对所述上冷却系统和所述下冷却系统的喷嘴进行冷却。
进一步的，应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却系统还包括高压水侧喷装置和压空吹扫装置；
所述高压水侧喷装置和所述压空吹扫装置均固定设置在所述主框架结构上；
所述高压水侧喷装置和所述压空吹扫装置均固定设置所述输送辊的侧上方。
本发明还提供了一种应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却方法，将即时冷却装置设置在轧机的出口端，能够使轧机对轧制的钢板每进行一次轧制时，都可以通过即时冷却装置进行即时冷却。
进一步的，所述即时冷却装置的冷却方式为水冷却；
当根据轧制钢板的参数选择通过即时冷却装置进行即时冷却时，每道次通过高温计实时采集整块所述钢板的横向和纵向温度，在所述钢板的冷却过程中，根据所述高温计采集的温度对所述钢板的头尾及两侧进行遮蔽，降低所述钢板横向和纵向的温度梯度，以保证钢板的温度均匀性；
根据所述高温计采集的温度对水量进行调整，控制在线钢板的温度。
进一步的，所述轧机包括粗轧机和/或精轧机；
所述轧机的布置方式为单粗轧或单精轧，或一台粗轧机和一台精轧机配合；
由粗轧时道次间冷却导致粗轧结束温度较低时，所述粗轧与所述精轧可以为连续一体化过程；
或，
当粗轧结束温度较高时，在所述粗轧和所述精轧之间进行中间坯反复冷却；
或，
当轧制道次间单次冷却没有达到预期冷却目的时，可以进行道次间反复冷却，直至达到预期温度时进行轧制。
本发明提供的应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却系统及冷却方法，通过将即时冷却装置设置在轧机的出口端，能够使轧机对轧制的钢板每进行一次轧制时，都可以通过即时冷却装置进行即时冷却，将轧制与冷却耦合控制，实现了良好的差温轧制效果，促进了表面细粒晶化，大幅度提高材料强度的同时，其韧性不会受到伤害。差温轧制促进了轧制过程中钢板内部的变形渗透，有利于消除厚板的内部缺陷，提高了芯部质量，改善了轧件侧向双鼓形等板形缺陷，提高了成材率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却装置的结构示意图；
图2为本发明应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却装置的轴侧图；
图3为本发明应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却方法的道次间冷却过程中钢板不同厚度温度变化情况示意图；
图4为本发明应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却装置的上冷却系统的结构示意图；
图5为本发明应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却装置的下冷却系统的结构示意图；
图6为本发明应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却方法的单轧机工艺示意图；
图7为本发明应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却方法的双轧机工艺示意图；
图8为本发明应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却装置的粗轧机出口第一套冷却装备示意图；
图9为本发明应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却装置的精轧机入口第二套冷却装备示意图；
图10(a)为本发明应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却装置冷却后的钢板表层的金相组织结构示意图；
图10(b)为本发明应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却装置冷却后的芯部的金相组织结构示意图。
附图标记：
1：供水系统；2：主框架结构；3：冷却系统；4：钢板；5：输送辊；6：上检测仪表；7：上集管控制阀组；8：上集管；9：上喷嘴；10：进水管；11：下检测仪表；12：下集管；13：下集管控制阀组；14：下喷嘴；15：喷嘴自水冷；16：粗轧机；17：即时冷却装置；18：高温计；19：压空吹扫装置；20：高压水侧喷装置；21：精轧机。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
如附图所示，在本发明的实施例中提供了一种应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却系统，包括轧机和即时冷却装置17；
即时冷却装置17附属设置在轧机的出口端，能够使轧机与即时冷却装置17结合起来；
一台轧机和一个即时冷却装置为一个冷却组，多个冷却组串联设置，能够使轧机轧制的钢板在任何道次间进行冷却。
也就是说，在每一台轧机之后均设置有一个即时冷却装置17。能够使钢板在每进行一次轧制之后，进行一次冷却，使钢板能够达到最佳的轧制效果。
将轧机和即时冷却装置17设置为一个冷却组，每一个冷却组均串联设置。在冷却组串联的时候，可以是多台轧机串联，同时多个即时冷却装置17也串联；也可以是在每一台轧机的出口端设置即时冷却装置17，同时在每一个即时冷却装置17的出口端设置轧机的入口端，也就是说将轧机和即时冷却装置17间隔设置。
以双机架生产线为例，应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却系统的工艺布置如图7所示。
其中，第一套即时冷却装置17安装在粗轧机16出口推床后方，主要功能为加速中间坯冷却和粗轧阶段的轧制同步冷却，装备结构如图1所示。设备有效冷却区长度为6400mm，最大覆盖宽度为3500mm。整个冷却区内共安装上下各8组集管，集管统一采用高密快冷喷嘴，均为带压力的倾斜射流形式。上喷嘴9至辊面距离为1000mm，下集管12分别安插在辊径420mm，辊间距800mm的辊道之间，下喷嘴14至辊面距离为300mm。由于粗轧阶段的冷却属于粗调，故每两组集管由一套阀组控制。
第二套即时冷却装置17安装于精轧机21入口推床前方，主要功能为精轧阶段的轧制同步冷却，装备结构如图1所示。设备有效冷却区长度为4800mm，最大覆盖宽度为3500mm。整个冷却区内共安装上下各8组集管，集管统一采用高密快冷喷嘴，均为带压力的倾斜射流形式。上喷嘴9至辊面距离为1000mm，下集管12分别安插在辊径420mm，辊间距800mm的辊道之间，下喷嘴14至辊面距离为300mm。由于精轧阶段的冷却需要精调，每组集管由一套阀组单独控制，精细化的控制不仅保证了冷却的均匀性，也满足了多样化的工艺要求。
对于单机架工艺中，靠近轧机设置的即时冷却装置17的装备配置与靠近精轧机21的即时冷却装置17的配置相似。
优选的实施方式为，即时冷却装置17包括主框架结构2、冷却系统3、供水系统1和输送辊5；
冷却系统3、供水系统1和输送辊5均设置在主框架结构2上；
供水系统1与冷却系统3连接，用于给冷却系统3供水；
输送辊5为多个平行设置；
输送辊5与主框架结构2转动设置，用于带动需要轧制的钢板移动；
冷却系统3设置在输送辊5的上方和/或下方，用于对输送辊5上的钢板进行冷却。
本发明的即时冷却装置17的结构如图1和图2所示，主要由供水系统1、主框架结构2、冷却系统3和输送辊5组成。
在轧机轧制的钢板从轧机的出口端输出后，能够进入到即时冷却装置的输送辊5上，在输送辊5上方和下方均设置有冷却系统3，对输送辊5上的钢板4进行上下两个方向同时冷却，加快冷却速率，提高冷却效率。
优选的实施方式为，供水系统1包括储水箱和水系统配管；
储水箱固定设置在主框架结构2上；
水系统配管的一端与储水箱连通，另一端与冷却系统3连通。
通过储水箱的储水，保证供水系统1的水源充足，保证了与水系统配管连通的冷却系统3的冷却性能。
优选的实施方式为，冷却系统3包括集管、集管控制阀组和检测仪表；
集管的一端朝向输送辊5所在的方向；
集管的另一端与供水系统1连通；
集管控制阀组和检测仪表设置在集管上
冷却系统3在输送辊5的上方和下方均有设置，上方的为上冷却系统，下方为下冷却系统。其中，上冷却系统包括上集管8、上集管控制阀组7和上检测仪表6；下冷却系统包括下集管12、下集管控制阀组13和下检测仪表11。
在下集管12上还设置有下集管排污管路，用于污水的排出。
上集管8设置在输送辊5的上方，通过供水系统1给上集管8供水，通过上集管控制阀组7对上集管8的喷水速度进行控制，再通过上检测仪表6对上集管8的工作状态进行检测，以达到最佳的工作状态；下集管12设置在输送辊5的下方，通过供水系统1给下集管12供水，通过下集管控制阀组13对下集管12的喷水速度进行控制，再通过下检测仪表11对下集管12的工作状态进行检测，以达到最佳的工作状态。
优选的实施方式为，集管包括进水管10、内喷水箱、外喷水箱、喷嘴和支架；
进水管10、内喷水箱和外喷水箱固定设置在支架上；
进水管10的一端与供水系统1连通；
喷嘴设置在进水管10的另一端。
上集管8和下集管12均设置为高密快冷集管，由进水管10、内喷水箱、外喷水箱、喷嘴、支架等组成，集管宽度为2500-5500mm。
优选的实施方式为，冷却系统3还包括喷嘴自水冷10；
喷嘴自水冷10设置在输送辊5的侧方，用于对上冷却系统和下冷却系统的上喷嘴9和下喷嘴14进行冷却。
为了防止控冷设备不使用时，钢板对设备的热辐射，特别是对上下喷嘴14造成损害。本发明装置的系统运行过程中，要进行喷嘴自水冷15保护。
优选的实施方式为，道次间冷却工艺控制钢板性能的在线即时冷却装置还包括高压水侧喷装置20和压空吹扫装置19；
高压水侧喷装置20和压空吹扫装置19均固定设置在主框架结构2上；
高压水侧喷装置20和压空吹扫装置19均固定设置在输送辊5的侧上方。
本发明装置的入口和出口处都设置高压水侧喷装置20和压空吹扫装置19，每套采用1套DN65手阀和快速开闭阀，用于吹去钢板上表面的残水。
本发明还提供了一种应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却方法，即将即时冷却装置17设置在轧机的出口端，能够使轧机对轧制的钢板每进行一次轧制时，都可以通过即时冷却装置17进行即时冷却，将轧制与冷却耦合控制，实现了良好的差温轧制效果，促进了表面细晶化，大幅度提高材料强度的同时，其韧性不会受到伤害。差温轧制促进了轧制过程中钢板内部的变形渗透，有利于消除厚板的内部缺陷，提高芯部质量，同时改善轧件侧向双鼓形等板形缺陷，提高了成材率。
本发明主要是通过使用上述的应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却系统，应用道次间冷却技术控制中厚钢板组织性能，即将轧制道次间大强度冷却与钢板轧制相结合，并精确控制轧制和冷却参数，从而大幅度提高厚钢板的生产效率、冷却均匀性、成材率、强度、止裂韧性以及Z向性能。
本发明的即时冷却方法的表面细晶效果主要是依靠表层组织形变诱导铁素体相变、微合金碳氮化物析出以及低温组织的再结晶来实现的。钢板在道次间冷却后表层升温到Ac3-Ad3温度区间进行变形时表层的奥氏体组织会发生应变诱导铁素体相变，应变诱导铁素体相变是奥氏体在未再结晶低温区变形达到某临界形变量时，会在晶界处形成等轴、串状分布且内部位错密度很低的铁素体晶粒，随着应变量的增加，铁素体形核位置向奥氏体内部变形带发展，其形核率相比常规晶界形核要高很多。应变诱导相变以形核为主，转变时间非常短暂，形核地点随变形带增加而增加，比传统相变临界核心尺寸小，且更易于在析出相附近形核。微合金碳氮化物析出途径主要有两种：应变诱导析出和弛豫析出。道次间冷却轧制过程中，钢板表层会长时间保持在未再结晶低温区，而该温度区域为许多微合金元素尤其是Nb的析出鼻尖温度，在变形和弛豫的过程中，会出现微合金元素的大量析出，从而为应变诱导铁素体相变提供大量形核质点，因此铁素体晶粒得到细化。
钢板表层在道次间冷却过程中循环相变对细晶有较大的作用。
钢板的道次间冷却方式包括单独轧前冷却、单独轧后冷却以及两组冷却配合使用，图3为150mm厚钢板在道次间超快冷过程中不同厚度温度变化情况。轧前冷却主要是为了降低轧制时表层温度，形成表面-芯部温差，轧后冷却则可以抑制表层变形组织晶粒长大，而两组配合进行连续冷却可以进一步提高钢板厚度方向温度梯度，在提高轧制渗透性的同时，还可以最大程度细化表层和芯部组织，同时可以减少钢板中间坯的待温时间。通过控制辊道速度、轧制速度、冷却强度以及冷却速度，配合温度采集系统，可以精确控制在线钢板的温度，并且能够控制在理想的温度梯度下进行变形，从而在一定程度上控制钢板的组织分布，并增加控制轧制时温度的自由度和精确度。
当钢板处于再结晶温度区时，需要单道次大压下率来保证奥氏体充分再结晶细化，如果在轧制前进行单次冷却或者反复冷却可以在钢板厚度方向形成较大温度梯度，使表层处于未再结晶区，一方面可以使钢板表层因发生奥氏体未再结晶区变形而引入大量晶内变形带和位错，为随后的返红升温过程中发生的再结晶提供更多形核点；另一方面可以在降低压下率的情况下达到传统轧制的效果，从而为后续未再结晶区变形留下更多的可变形量。
当钢板处于未再结晶温度区时，通过大强度道次间冷却可以使钢板表层降低到两相区温度甚至更低，次表层较表层温度略高，而芯部温度变化较小，因此在钢板表层和次表层会形成较多低温相变组织，而芯部仍为奥氏体。由于冷却时间较短，很难保证表层和次表层发生完全相变，所以冷却后钢板表层和次表层会存在大量的过冷奥氏体。在返红过程中相当于对表层和次表层进行快速加热，从而大大提高表层和次表层Ac3温度，使得低温相变组织可以保留到较高温度，表层和次表层中的先共析铁素体在较高温度下变形会发生动态再结晶细化晶粒。当达到一定应变量时，表层和次表层处于Ac3-Ad3温度区间的奥氏体组织将会发生应变诱导铁素体相变，生成的铁素体相互碰撞抑制晶粒的长大，而变形态的奥氏体晶粒在随后的升温过程中将会发生再结晶细化晶粒。此外，在返红过程中析出的微合金碳氮化物一方面会钉扎晶界，抑制铁素体晶粒长大，另一方面会成为再结晶以及相变的形核质点，从而大大细化晶粒。
当随后返红温度较高时，变形后发生再结晶的先共析铁素体以及应变诱导相变铁素体将会相变成细化的奥氏体；如果返红温度较低时就进行下一次冷却，表层超细晶铁素体将会保留到下一次道次间冷却控轧过程中，从而实现铁素体的累积细晶效果。对于厚板而言，在奥氏体未再结晶区轧制时道次压下率较低，通过道次间冷却轧制工艺细化奥氏体晶粒的效果要优于单纯依靠奥氏体回复和静态再结晶细晶效果。此外，应变诱导产生铁素体具有碳原子饱和特性，其强度高于传统粗大铁素体，并且位错及位错缠结和亚结构也会强化基体，因此道次间冷却工艺能够提高钢板的强度。
优选的实施方式为，所述即时冷却装置的冷却方式为水冷却；
当根据轧制的钢板的参数选择通过即时冷却装置17进行即时冷却时，每道次通过高温计18实时采集整块钢板的横向和纵向温度，在钢板的冷却过程中，根据高温计18采集的温度对钢板的头尾及两侧进行遮蔽，降低钢板横向和纵向的温度梯度，以保证钢板的温度均匀性；
根据高温计18采集的温度对水量进行调整，控制在线钢板的温度。在轧制过程中进行温度的均匀化控制，对头尾、边部进行温度控制使得钢板各向温度、组织、性能均匀性良好。
对于宽度较大的钢板，易存在边部温度低的情况，即时冷却系统3在宽度方向采用边部遮蔽和水凸度的设计形式，即宽度方向的水量中部大、两边小，用以补偿边部过冷，保证了钢板宽度方向上的温度均匀性，从而避免不均匀冷却后进行轧制所导致的钢板横纵方向组织性能不均匀以及浪形等板形问题。
在本发明中使用的冷却方式为水冷却，但需要说明的是，冷却方式不仅仅局限于水冷却，其还可以是其他的冷却方式，如气冷等，其只要能够实现对钢板的冷却即可。
优选的实施方式为，轧机包括粗轧机16和/或精轧机21。
轧机分为粗轧机16和精轧机21，一般钢厂布置轧机时，分为单机架轧机(即只用粗轧机16或只用精轧机21)和双机架轧机(即一台粗轧机16和一台精轧机21)两种布置方式，其在线即时冷装置也分为两种布置方式，对于单机架轧机即时冷装置一般为两套，单套装备长度为4-8m。布置于轧机入口、出口推床内侧或者外侧(视生产条件确定)。对于双机架轧机即时冷装置一般为也为两套，单套装备长度4-8m，布置于粗轧机16出口、精轧机21入口推床内侧或者外侧(视生产条件确定)。
轧机的布置方式为单粗轧或单精轧，或一台粗轧机16和一台精轧机21配合。其冷却方式可以有以下四种实施例来说明。
实施例一
由粗轧时道次间冷却导致粗轧结束温度较低时，粗轧与精轧可以为连续一体化过程。
采用150mm厚连铸坯，化学成分如表1所示，在1200℃均热120min以上，确保内部充分奥氏体化后出炉，出炉后待温到1100℃进行第一阶段轧制。板坯经由距离最近的道次间冷却水组进行大强度水冷后通过轧辊无变形，出轧辊过程中通过轧机另一侧水组继续进行冷却，在接下来进入轧辊的过程中进行第三次冷却，三次冷却都将水量开到最大，钢板表面冷却速度大于15℃/s，以保证厚度方向冷却深度，轧制时钢板表面温度为880℃，道次压下量为18-20mm，变形后钢板会立即升温，所以出轧辊后继续使用水组冷却，以抑制迅速升温引起的钢板晶粒快速长大，并在一定程度上维持钢板厚度方向温度梯度的状态。随后钢板再经道次间水组冷却三次，从同一侧进入轧辊以相同的变形量进行轧制，如此往复,第一阶段所有道次间冷却强度均达到冷却设备的极限值。当板坯厚度低于95mm后，进入第二阶段，此时板坯芯部温度已降到奥氏体未再结晶区，并且板坯厚度较薄，道次压下量降到13-15mm，同时道次间冷却方案也作出调整：首先将板坯表面冷却至500-600℃，通过调节水量、冷却速度及辊道速度，结合温度采集系统，使钢板表面返红至750-850℃时进入轧机进行轧制，钢板的终轧厚度为40mm，终冷温度为750℃，随后钢板以＞10℃/s冷却速度冷却至500-550℃，返红温度为600-650℃，空冷至300℃以下转堆冷。所得到的钢板表层和芯部的金相组织如图10(a)和图10(b)所示，由图可见，表层晶粒较为细小，尺寸普遍为2-7μm，而芯部晶粒尺寸普遍为8-20μm，晶粒尺寸较为均匀，且芯表晶粒度差别较小。此方案粗轧与精轧为连续一体化过程，生产效率得到大大提升，并且厚度方向组织均匀，表层组织细小。
实施例二
当粗轧结束温度较高时，在粗轧和精轧之间进行中间坯反复冷却。
采用150mm厚连铸坯，在1200℃均热120min以上，随后进行连续再结晶区轧制，道次压下量为20-25mm，入轧辊和出轧辊时均使用高强度道次间冷却，冷却速度大于15℃/s，粗轧终轧温度为1030℃，中间坯厚度为90mm。随后使用轧机机架两侧的冷却水组对钢板进行连续往复式冷却，直到钢板温度降低至950℃。精轧时道次压下量为13-15mm，首先将板坯表面冷却至500-600℃，通过调节水量、冷却速度及辊道速度，结合温度采集系统，使钢板表面返红至750-850℃时进入轧机进行轧制，钢板的终轧厚度为40mm，终轧温度为760℃，随后钢板以＞15℃/s冷却速度冷却至500-550℃，返红温度为600-650℃，空冷至300℃以下转堆冷。此方案粗轧与精轧之间插入中间坯反复冷却过程，浅表层长时间停留在微合金元素析出的鼻尖温度附近，促进微合金元素在奥氏体中析出，从而为后续相变(包括应变诱导相变)提供更多形核质点，对细化晶粒起着积极的作用。
实施例三
当轧制道次间单次冷却没有达到预期冷却目的时，可以进行道次间反复冷却，直至达到预期温度时进行轧制。
也就是说，钢板轧制全部在高温区进行，然后从高温区进行轧后超快冷。
采用150mm厚连铸坯，在1200℃均热120min以上，出炉后待温到1150℃后先经过三道次水冷后开始进行连续轧制，道次变形量为20-25mm，通过调节水量、冷却速度及辊道速度，结合温度采集系统，将进入轧辊时的表层温度控制在900-950℃之间，钢板的终轧厚度为40mm，终轧温度为950℃。随后钢板快速送入轧后超快冷设备中以15℃/s以上较大速度冷却到500-550℃，返红温度保持在650℃以下，保证较大的轧后冷却速度主要是为了将变形奥氏体硬化状态保持到较低温度，抑制奥氏体发生再结晶软化，然后空冷至300℃以下转堆冷。此方案为以超快冷为核心，配合道次间冷却进行轧制的TMCP技术，由于变形都是在高温区进行，轧机的负荷低，起到了较好的节能目的，且轧制节奏特别快，大大提高了生产效率。道次间冷却可以较大程度的抑制高温条件下变形奥氏体的再结晶软化和晶粒长大，本实施例特别加入了微合金元素Nb，以提高钢的再结晶温度，由于钢板为芯表温差轧制，浅表层始终处于未再结晶区，配合轧后大冷速超快冷可以较大程度细化表层晶粒，同时由于轧制渗透性得到了提高，最终组织沿厚度方向组织均匀高，Z向性能得到提高。
实施例四
钢板只进行一次高温轧制，然后通过轧后超快冷设备冷却到未再结晶区，在未再结晶区完成道次间冷却控制轧制过程。
采用150mm厚连铸坯，在1200℃均热120min以上，出炉后待温到1100℃后先经过三道次水冷后进行一次轧制，变形量为25-30mm，然后使用轧后超快冷设备进行快速冷却，直到钢板芯部温度降到950℃以下后送回轧机进行轧制，将道次间冷却水量开到最大，使钢板表层降到550℃以下，以保证浅表层组织尽可能发生铁素体相变，然后使钢板返红到700-750℃进行轧制，由于温度较低，所以将道次压下量降低到10mm以下，钢板的终轧厚度为40mm，终轧温度为780℃，之后使用超快冷设备对钢板进行快速冷却，终冷温度为500-550℃，返红温度为600℃左右，然后空冷至300℃以下转堆冷。此方案将大部分变形量集中在未再结晶中温区，抑制了变形后奥氏体的回复以及再结晶晶粒长大，另外可以保证道次间冷却终冷温度足够低，从而充分发挥冷却-返红过程中往复相变细晶的优势，同时，由于轧制-冷却节奏较快，浅表层生成的大量先共析铁素体和应变诱导相变铁素体还没来得及逆相变回奥氏体就开始下一次冷却，由于多道次的累积效果，使得在本方案中轧制时浅表层铁素体远多于其他方案，在变形时依靠铁素体的回复和再结晶使组织得到进一步细化。
表1中列出的四种成分都适合一体化TMCP工艺，但不局限于此，图10为实施例1中的典型成分在一体化TMCP工艺下得到的典型组织，其他成分和工艺下得到的组织细化效果与图10中的效果相似，所以未一一列出。
表1本发明实施例钢种的冶金成分(wt.％)：
实施例 C Mn Si P S V Ti Nb Als
实施例1 0.15 0.62 0.25 0.011 0.003 0.008 0.12 -- 0.021
实施例2 0.13 0.71 0.23 0.012 0.004 0.007 0.10 -- 0.018
实施例3 0.12 0.79 0.24 0.013 0.003 0.009 0.07 0.03 0.015
实施例4 0.09 0.85 0.22 0.012 0.005 0.007 0.06 0.01 0.023
本发明的在线即时冷装置和方法是将轧机与冷却设备有机结合起来，实现了轧制过程和冷却过程的有效同步。其冷却装置是附属设置在近轧机机架上，可以在任何需要的轧制道次，在轧制钢材的同时，进行钢材的超快速冷却。所以该装置不需要特殊的安装空间和额外的冷却时间，提高了控制轧制的冷却效率和空间利用率。同时，由于冷却过程分配到各个道次上，所以可以与轧制过程相配合，进行轧制过程中的精细的冷却路径控制。
提高生产线空间利用率。即时冷设备附属在近轧机处，不需要特殊的安装空间，强冷却的作用可替代原有喷淋式中间冷却装置，减少设备占用率，提高生产线的空间利用率。
提高生产效率。轧制阶段间的快速强冷作用，大大缩短了原来中间坯的待温时间，预计可提高轧制效率20％以上。
提高产品性能质量。轧制与冷却的耦合控制，实现了良好的差温轧制效果，促进了表面细晶化，大幅度提高材料强度的同时，其韧性不会受到伤害。差温轧制促进了轧制过程中钢板内部的变形渗透，有利于消除厚板的内部缺陷，提高心部质量，同时减少由于板坯表面变形引起的轧件双鼓形缺陷，提高了成材率。
促进高质量高级别钢铁材料的研发。通过道次间快速冷却与压下制度的优化控制，降低生产难度，提高材料的力学性能。旨在研发出达到世界一流水平的高质量钢铁材料，包括碳锰钢、HSLA钢；海洋工程、建筑工程用高Z向性能的厚板和超厚板；高止裂性钢板等。
轧制过程中温度均匀化控制。对头尾、边部进行温度控制使得钢板各向温度、组织、性能均匀性良好。
本发明提供的应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却装置，通过将冷却系统3和供水系统1均设置在主框架结构2上，利用道次间冷却的方式，每进行一次轧制，都可以进行一次即时冷却，将轧制与冷却耦合控制，实现了良好的差温轧制效果，促进了表面晶粒细化，大幅度提高材料强度的同时，其韧性不会受到伤害。差温轧制促进了轧制过程中钢板内部的变形渗透，有利于消除厚板的内部缺陷，提高芯部质量，改善轧件侧向双鼓形等板形缺陷，提高了成材率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却方法，其特征在于，将即时冷却装置设置在轧机的出口端，能够使轧机对轧制的钢板每进行一次轧制时，都通过即时冷却装置进行反复的即时冷却；
所述即时冷却装置的冷却方式为水冷却；
当根据轧制钢板的参数选择通过即时冷却装置进行即时冷却时，每道次通过高温计实时采集整块所述钢板的横向和纵向温度，在所述钢板的冷却过程中，根据所述高温计采集的温度，通过边部遮蔽、头尾快速遮蔽和水凸度的设计形式，对所述钢板的头尾及两侧进行遮蔽，降低所述钢板横向和纵向的温度梯度，以保证钢板的温度均匀性；
根据所述高温计采集的温度对水量进行调整，控制在线钢板的温度。
2.根据权利要求1所述的应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却方法，其特征在于，通过即时冷却装置对厚规格钢板进行冷却的方式为轧制道次间冷却和中间坯待温过程中的冷却，能够抑制变形奥氏体的回复、再结晶以及晶粒长大。
3.根据权利要求1所述的应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却方法，其特征在于，通过即时冷却装置对厚规格钢板进行往复式冷却，使钢板厚向形成明显温度梯度，进行轧制变形和温度梯度的耦合控制，促进轧制变形量向钢板芯部渗透，细化芯部组织，消除芯部缺陷，并提高钢板Z向性能。
4.根据权利要求1所述的应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却方法，其特征在于，在中厚板轧机对厚钢板进行每道次轧制前，都通过即时冷却装置进行往复式冷却，能够实现厚规格钢板心部无变化前提下，降低钢板表层及浅表层温度，使钢板表层进行多道次低温轧制，大幅细化钢板表层组织，制备表层细晶止裂钢。
5.根据权利要求1所述的应用道次间冷却工艺控制轧制的即时冷却方法，其特征在于，中厚板轧机对厚钢板进行每道次轧制后，都通过即时冷却装置进行往复式冷却，使钢板表层组织发生“冷却-返红”往复相变，从而大幅细化钢板表层组织，制备表层细晶止裂钢。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106435130A (zh) * 2016-07-27 2017-02-22 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 一种提高低合金钢厚板低温韧性的制造方法
CN106676240B (zh) * 2016-12-22 2018-08-10 钢铁研究总院 一种表层超细晶铁素体低合金钢厚板的制备方法
EP3434383A1 (de) 2017-07-24 2019-01-30 Primetals Technologies Austria GmbH Gerüstkühler zum abkühlen eines stahlbands in einem walzgerüst
CN109013711B (zh) * 2018-07-16 2019-11-08 东北大学 一种提高特厚板心部质量和探伤合格率的方法
CN109174981B (zh) * 2018-08-31 2019-12-03 东北大学 一种热连轧中间坯冷却装置及其使用方法
CN110860558B (zh) * 2019-10-28 2021-06-11 南京钢铁股份有限公司 一种超宽特厚钢质安全壳核电用钢的轧制方法
CN110883103B (zh) * 2019-11-29 2022-03-18 张家港宏昌钢板有限公司 一种超快冷系统用的中厚板轧后冷却温度均匀性控制方法
CN112126759B (zh) * 2020-09-30 2021-10-15 东北大学 利用织构控制提高船舶用tmcp钢冲击韧性的方法
CN114669606B (zh) * 2020-12-24 2024-03-08 宝山钢铁股份有限公司 中间冷却钢板防止中断控制方法及轧线
CN114669611A (zh) * 2020-12-24 2022-06-28 宝山钢铁股份有限公司 轧机后冷却钢板速度控制方法及轧线
CN113059004A (zh) * 2021-03-16 2021-07-02 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种型钢的轧制方法
CN113528980B (zh) * 2021-07-19 2022-07-22 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 模具钢板以及模具钢板的生产方法
CN113695405B (zh) * 2021-09-07 2022-07-29 燕山大学 一种大型筒节差温轧制均匀冷却系统及方法
CN114522989B (zh) * 2022-03-18 2023-03-31 东北大学 基于多物理场仿真的金属轧制道次间冷却工艺优化
CN115121632B (zh) * 2022-07-21 2023-03-10 东北大学 一种热轧带钢层流冷却过程横向温度均匀化控制方法
CN115418459B (zh) * 2022-08-26 2024-03-22 河钢股份有限公司 一种钢板的生产方法
CN117463794B (zh) * 2023-12-26 2024-02-23 东北大学 一种基于ufct、mt及ct的多目标协同控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1992426A1 (en) * 2006-03-03 2008-11-19 JFE Steel Corporation Cooling apparatus for hot rolled steel band and method of cooling the steel band
CN101642780A (zh) * 2009-06-05 2010-02-10 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种中间坯冷却系统及冷却控制工艺
CN202087603U (zh) * 2011-05-09 2011-12-28 舞阳钢铁有限责任公司 一种轧钢板中间冷却装置
CN202278020U (zh) * 2011-11-03 2012-06-20 攀钢集团攀枝花钢钒有限公司 用于热轧生产线的超快冷系统
CN202762752U (zh) * 2012-09-07 2013-03-06 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种用于钢板或带钢喷水冷却装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4132393A (en) * 1976-06-30 1979-01-02 Nippon Steel Corporation Apparatus for cooling hot steel plate and sheet
DE3065288D1 (en) * 1979-08-14 1983-11-17 Davy Mckee Sheffield The operation of a multi-stand hot rolling mill
US4274273A (en) * 1979-10-03 1981-06-23 General Electric Company Temperature control in hot strip mill
BE900784A (fr) * 1984-10-09 1985-04-09 Centre Rech Metallurgique Dispositif pour refroidir un produit metallique en mouvement et installation en comportant l'apllication.
GB9317928D0 (en) * 1993-08-26 1993-10-13 Davy Mckee Poole Rolling of metal strip
US6264767B1 (en) * 1995-06-07 2001-07-24 Ipsco Enterprises Inc. Method of producing martensite-or bainite-rich steel using steckel mill and controlled cooling
US6309482B1 (en) * 1996-01-31 2001-10-30 Jonathan Dorricott Steckel mill/on-line controlled cooling combination
JPH09225520A (ja) * 1996-02-21 1997-09-02 Nippon Steel Corp 熱間圧延鋼板の冷却方法および装置並びに脆性亀裂伝播停止特性に優れた鋼板の製造方法
EP1210993B2 (en) * 2000-03-01 2016-07-06 JFE Steel Corporation Device and method for cooling hot rolled steel band and method of manufacturing the hot rolled steel band
WO2004076086A2 (de) * 2003-02-25 2004-09-10 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur regelung der temperatur eines metallbandes, insbesondere in einer fertigstrasse zum walzen von metallwarmband
JP4720198B2 (ja) * 2005-02-03 2011-07-13 Ｊｆｅスチール株式会社 厚鋼板の冷却装置および冷却方法
JP4119928B2 (ja) * 2006-08-18 2008-07-16 新日本製鐵株式会社 鋼板の冷却方法
US7981358B2 (en) * 2007-07-30 2011-07-19 Nippon Steel Corporation Cooling apparatus of hot steel plate, cooling method of hot steel plate, and program
EP2752254B1 (en) * 2011-08-30 2017-10-04 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Energy-saving device for rolling plant

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1992426A1 (en) * 2006-03-03 2008-11-19 JFE Steel Corporation Cooling apparatus for hot rolled steel band and method of cooling the steel band
CN101642780A (zh) * 2009-06-05 2010-02-10 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种中间坯冷却系统及冷却控制工艺
CN202087603U (zh) * 2011-05-09 2011-12-28 舞阳钢铁有限责任公司 一种轧钢板中间冷却装置
CN202278020U (zh) * 2011-11-03 2012-06-20 攀钢集团攀枝花钢钒有限公司 用于热轧生产线的超快冷系统
CN202762752U (zh) * 2012-09-07 2013-03-06 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种用于钢板或带钢喷水冷却装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
超快速冷却技术发展概况;李振垒;《热轧带钢超快速冷却控制系统的开发与应用》;20140225;第1-9页，附图1.1 *

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