CN110523787A - 一种热连轧钢中间坯超快速冷却方法 - Google Patents

一种热连轧钢中间坯超快速冷却方法 Download PDF

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张开华
叶晓瑜
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Abstract

本发明涉及一种热连轧钢中间坯超快速冷却方法,属于热连轧钢生产技术领域。本方法包括如下步骤:a、使用连铸坯再加热后经过粗轧工序制得中间坯(2),且中间坯(2)厚度为30~60mm,温度为980~1100℃;b、将中间坯(2)通过超快冷设备以20~60℃/s的冷却速率冷却至950~1030℃;所述超快冷设备由上集管(3)、下集管(4)和侧吹扫装置构成,上集管(3)、下集管(4)正对侧壁上设置有冷却喷头(5);c、将中间坯(2)沿辊道(6)送到精轧机前冷却至预设温度后进行精轧。本方法中间坯(2)超快速冷却方法生产效率高,控制精度好,同时可解决中间坯(2)边部易开裂的问题。可广泛推广于热连轧钢板和中厚板的生产。

Description

一种热连轧钢中间坯超快速冷却方法
技术领域
本发明涉及一种热连轧钢中间坯超快速冷却方法,属于热连轧钢生产技术领域。
背景技术
我国钢铁行业及工程制造行业的迅速发展,对热轧钢板、钢带的高强高韧化需求越来越迫切。例如,石油天然气管道用钢已从传统的X60级别提升到X70~X90级别,工程机械用钢已从传统的600MPa级别提升到700MPa级别,汽车结构用钢已从500MPa级别提升到600~800MPa级别,铁道车辆用耐候钢已从450MPa级别提升到550MPa级别。热轧钢的高强高韧化要求钢板组织更加细化,目前主要采用两段式轧制工艺路线试制,其中粗轧采用完全再结晶区轧制,充分破碎细化原始奥氏体晶粒,精轧采用完全非再结晶区轧制,使奥氏体晶粒扁平化,从而为后续铁素体相变提供大量形核点,促进铁素体晶粒细化。因此,精轧前热轧钢板一般要进行摆轧降温,以使钢板温度降低至奥氏体再结晶终止温度以下,确保精轧在全部非再结晶区轧制。摆轧降温的时长根据不同钢种达到30~180s不等,影响热轧生产效率,因此急切需要提供一种中间坯快速冷却方法,在保证钢种性能的同时提高生产效率。
本国专利公告号CN 102513384 B公开了一种利用轧后冷却设备实现中间坯冷却的方法,采用超快冷设备与层冷设备将中间坯冷却后送至轧后辊道,等待轧制。冷却时间长,成本高,结构复杂。本国专利公告号CN 104138911 B公开了一种中厚板中间坯快速水冷却控温的方法,第一段轧制后中间坯进入层流冷却区进行控制冷却,待其表面与心部均匀降至制定温度后进入第二段轧制,冷却时间长。本国专利公告号CN 101642780 B公开了一种中间坯冷却系统及冷却控制工艺,采用中间坯气雾冷却工艺对中间坯冷却速度及温降进行精确控制。但上述发明均是针对中厚板生产线开发的中间坯冷却设备及工艺,不适用于热连轧生产线。本国专利公告号CN 105032958 B公开了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,利用道次间冷却的方式,将轧制与冷却耦合控制,在细化表面组织的同时降低中间坯温度。本国专利公告号CN 103706645 B公开了一种缩短热连轧过程中的中间坯待温时间的方法,粗轧工序结束后继续通过粗轧机的除磷水对中间坯进行冷却,缩短了中间坯的温度。但是上两项发明通过轧机道次间冷却水降温,冷却速率和冷却温度不可控,同时存在中间坯边部开裂的风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有中间坯冷却速率和冷却温度难控制,中间坯边部冷却不均易开裂。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种热连轧钢中间坯超快速冷却方法,包括如下步骤:
a、使用连铸坯再加热后经过粗轧工序制得中间坯,且中间坯厚度为30~60mm,温度为980~1100℃;
b、将中间坯通过超快冷设备以20~60℃/s的冷却速率冷却至950~1030℃;所述超快冷设备由上集管、下集管和侧吹扫装置构成,所述上集管、下集管对称设置在辊道上下两侧,上集管、下集管正对侧壁上设置有若干开口,侧吹扫装置出口正对上集管、下集管之间的辊道;
c、将中间坯沿辊道送到精轧机前冷却至预设温度后进行精轧。
进一步,上述方法中所述侧吹扫装置为设置在辊道两侧的侧喷水喷头构成。
进一步,上述方法中所述上集管、下集管设置有2~3组,且每组上集管、下集管对置侧壁上设置有45~50个开口,侧喷水喷头数量为3~5组。
进一步,上述方法中所述上集管、下集管中的水压力为1~10MPa。
进一步,上述方法中步骤b中超快冷设备冷却水可以通过调节开口的开口度和冷却水流量控制冷却速率。
其中,上述方法中所述超快冷设备前后段还设置有测温点,所述测温点可对中间坯超快冷温降进行控制,并将温降值反馈至超快冷设备对冷却速率进行控制。
本发明的有益效果是:
1、相比于传统的精轧机前摆轧降温,减少工序时间30~60s,生产效率高;
2、通过调节喷头开口度和冷却水量实现中间坯冷却速率和温降值的精准控制;
3、采用超快冷却设备,冷却速率和冷却效率高,有利于中间坯表面和心部温度传递,迅速实现温度均匀化;
4、通过侧喷水吹扫表面积水,避免中间坯表面和边部开裂;
5、生产的钢带表面和心部冷却均匀、组织均匀,能够满足力学性能要求。
附图说明
图1为本方法设备位置示意图。
图中标记为:1是粗轧机,2是中间坯,3是上集管,4是下集管,5是开口,6是辊道,7是测温点。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1所示,本发明的一种热连轧钢中间坯超快速冷却方法,包括如下步骤:
a、使用连铸坯再加热后经过粗轧工序制得中间坯2,且中间坯2厚度为30~60mm,温度为980~1100℃;
b、将中间坯2通过超快冷设备以20~60℃/s的冷却速率冷却至950~1030℃;所述超快冷设备由上集管3、下集管4和侧吹扫装置构成,所述上集管3、下集管4对称设置在辊道6上下两侧,上集管3、下集管4正对侧壁上设置有若干开口5,侧吹扫装置出口正对上集管3、下集管4之间的辊道6;
c、将中间坯2沿辊道6送到精轧机前冷却至预设温度后进行精轧。本领域技术人员能够理解的是,中间坯2通过粗轧机1出口后,超快冷设备上集管4和下集管4喷水以20-60℃/s的冷却速率进行冷却,并通过侧喷水吹扫中间坯2表面积水,冷却至指定温度后进入下一工序。本发明所述的中间坯2超快速冷却方法,对冷却速率进行限定。如果冷却速率过低,中间坯2的温降较小,则中间坯2冷却后温度达不到精轧开轧温度的要求,还需进行长时间摆轧,影响生产效率;如果冷却速率过高,中间坯2的温降较大,则可能造成中间坯2角部温度过低导致开裂。因此,将中间坯2冷却速率限定在20~60℃/s的范围内。而中间坯2超快速冷却方法,必须采用侧喷吹扫中间坯2表面积水,否则会导致钢板表面由于冷却不均出现黑斑,不但影响精轧前测温的准确性,还会进行导致整块中间坯2温度不均匀,甚至引起开裂。同时超快冷设备水口孔径小、密度高、水压大,能够大面积的击破中间坯2表面气膜,提高换热效率,降低热轧带钢表面与内部温差,促进中间坯2表面和心部组织均匀细小,同时减少精轧前待轧时间。常规精轧前待轧时中间坯2空冷时,中间坯2冷却速率为0.4-0.8℃/s,采用本发明所述的中间坯2超快速冷却方法,可以缩短中间坯2待轧时间30-60s,有效提高生产效率。
优选的,上述方法中所述侧吹扫装置为设置在辊道6两侧的侧喷水喷头构成。本领域技术人员能够理解的是,本装置只是优选侧吹扫装置为设置在辊道6两侧的侧喷水喷头构成,用以清除间坯表面积水,否则会导致钢板表面由于冷却不均出现黑斑,不但影响精轧前测温的准确性,还会进行导致整块中间坯2温度不均匀,甚至引起开裂。
优选的,上述方法中所述上集管3、下集管4设置有2~3组,且每组上集管3、下集管4对置侧壁上设置有45~50个开口5,侧喷水喷头数量为3~5组。本领域技术人员能够理解的是,为了实现超快冷设备的快速冷却,优选上集管3、下集管4的组数和数量,以及侧喷水喷头的数量。具体是上集管3、下集管4设置有2~3组,且每组上集管3、下集管4对置侧壁上设置有45~50个开口5,侧喷水喷头数量为3~5组,使得每一组上集管3、下集管4都至少对应与一组侧喷水喷头,同时由于侧喷水喷头主要用于吹扫中间坯2上的沉积的冷却水,可优选侧喷水喷头沿辊道6运行方向上并位于每一组上集管3和下集管4的后方。
优选的,上述方法中所述上集管3、下集管4中的水压力为1~10MPa。本领域技术人员能够理解的是,为了使得上集管3和下集管4实现对中间坯2的快速降温,优选上集管3、下集管4中的水压力为1~10MPa。
优选的,上述方法中步骤b中超快冷设备冷却水可以通过调节开口5开口度和冷却水流量控制冷却速率。本领域技术人员能够理解的是,为了方便超快冷设备冷却速率的控制,本方法优选通过调节开口5开口度和冷却水流量控制冷却速率。
优选的,上述方法中所述超快冷设备前后段还设置有测温点7,所述测温点7可对中间坯2超快冷温降进行控制,并将温降值反馈至超快冷设备对冷却速率进行控制。本领域技术人员能够理解的是,为了方便控制冷却速率和精度,本方法优选超快冷设备前后段还设置有测温点7,所述测温点7可对中间坯2超快冷温降进行控制,并将温降值反馈至超快冷设备对冷却速率进行控制。通过上述闭环控制来实现冷却速率和精度的精确控制。
实施例1
生产21.4mm的X80高级别管线钢,为保证X80管线钢精轧在全部非再结晶区轧制,要求精轧开轧温度不大于925℃。先由粗轧机1将230mm厚的铸坯轧制成59mm的中间坯2,粗轧结束后中间坯2温度1008℃。中间坯2再通过超快冷设备冷却,冷却速率为30℃/s,再传送至精轧前待轧,此时中间坯2温度为980℃,再在传送辊道6上空冷待轧97s,待温度降至925℃开始精轧。
实施例1获得的成品X80钢的力学性能为:Rt0.5为597MPa,Rm为676MPa,A50为28%,屈强比为0.88,-20℃冲击功为294J,-20℃落锤剪切面积比为87%。
对比例1
采用与实施例1相同的方法粗轧得到中间坯2,粗轧后中间坯2温度为1003℃,粗轧的工艺与实施例1相同,不同之处在于粗轧得到的中间坯2通过在传输辊道6上空冷待轧降温,空冷138s后中间坯2温度降至925℃时开始精轧。
对比例1获得的成品X80钢的力学性能为:Rt0.5为598MPa,Rm为671MPa,A50为28%,屈强比为0.89,-20℃冲击功为335J,-20℃落锤剪切面积比为90%。
将实施例1和对比例1对比,可知,采用中间坯2超快速冷却,比中间坯2空冷待轧节约生产时间41s,同时力学性能变化不大,满足X80管线钢的性能要求。
实施例2
生产14.3mm的X70高级别管线钢,为保证X70管线钢精轧在全部非再结晶区轧制,要求精轧开轧温度不大于945℃。先由粗轧机1将230mm厚的铸坯轧制成59mm的中间坯2,粗轧结束后中间坯2温度1038℃。中间坯2再通过超快冷冷却,冷却速率为45℃/s,再传送至精轧前待轧,此时中间坯2温度为990℃,再在传送辊道6上空冷待轧61s,待温度降至945℃开始精轧。
实施例2所生产的X70钢的力学性能为:Rt0.5为560MPa,Rm为680MPa,A50为41.5%,屈强比为0.82,-10℃冲击功为338J,-15℃落锤剪切面积比为92%。
对比例2
采用与实施例2相同的方法粗轧得到中间坯2,粗轧后中间坯2温度为1040℃,粗轧的工艺与实施例2相同,不同之处在于粗轧得到的中间坯2通过在传输辊道6上空冷待轧降温,空冷120s后中间坯2温度降至946℃时开始精轧。
对比例2获得的X70钢的力学性能为:Rt0.5为547MPa,Rm为668MPa,A50为40.5%,屈强比为0.82,-10℃冲击功为372J,-15℃落锤剪切面积比为96%。
对比实施例2和对比例2,可知,采用中间坯2超快冷,比中间坯2空冷待轧节约生产时间59s,同时力学性能变化不大,满足X70的性能要求。
实施例3
生产16mm的700MPa级工程机械用钢,为保证精轧在非再结晶区轧制,要求精轧开轧温度不大于980℃。先由粗轧机1将230mm厚的铸坯轧制成59mm的中间坯2,粗轧结束后中间坯2温度1028℃。中间坯2再通过超快冷冷却,冷却速率为35℃/s,再传送至精轧前待轧,此时中间坯2温度为990℃,再在传送辊道6上空冷待轧12s,待温度降至980℃开始精轧。
实施例3所生产的700MPa级工程机械用钢的力学性能为:ReL为774MPa,Rm为851MPa,A为22%,屈强比为0.91,-20℃冲击功为68J。
对比例3
采用与实施例3相同的方法粗轧得到中间坯2,粗轧后中间坯2温度为1025℃,粗轧的工艺与实施例3相同,不同之处在于粗轧得到的中间坯2通过在传输辊道6上空冷待轧降温,空冷50s后中间坯2温度降至980℃时开始精轧。
对比例3所生产的700MPa级工程机械用钢的力学性能为:ReL为780MPa,Rm为861MPa,A为22%,屈强比为0.91,-20℃冲击功为42J。
对比实施例3和对比例3,可知,采用中间坯2超快冷,比中间坯2空冷待轧节约生产时间38s,同时力学性能变化不大,满足700MPa级工程机械用钢的性能要求。
实施例4
生产14mm的450MPa级铁道车辆用钢,为保证精轧在非再结晶区轧制,要求精轧开轧温度不大于960℃。先由粗轧机1将230mm厚的铸坯轧制成55mm的中间坯2,粗轧结束后中间坯2温度1035℃。中间坯2再通过超快冷冷却,冷却速率为40℃/s,再传送至精轧前待轧,此时中间坯2温度为996℃,再在传送辊道6上空冷待轧42s,待温度降至960℃开始精轧。
实施例4生产的450MPa级铁道车辆用钢力学性能为:屈服强度Rp0.2为520MPa,Rm为629MPa,A为26%,屈强比为0.83,-40℃冲击功为146J。
对比例4
采用与实施例4相同的方法粗轧得到中间坯2,粗轧后中间坯2温度为1030℃,粗轧的工艺与实施例4相同,不同之处在于粗轧得到的中间坯2通过在传输辊道6上空冷待轧降温,空冷100s后中间坯2温度降至963℃时开始精轧。
对比例4所生产的450MPa级铁道车辆用钢的力学性能为:Rp0.2为534MPa,Rm为637MPa,A为23%,屈强比为0.83,-40℃冲击功为176J。
对比实施例4和对比例4,可知,采用中间坯2超快冷,比中间坯2空冷待轧节约生产时间59s,同时力学性能变化不大,满足450MPa级铁道车辆用钢的性能要求。

Claims (6)

1.一种热连轧钢中间坯超快速冷却方法,其特征在于包括如下步骤:
a、使用连铸坯再加热后经过粗轧工序制得中间坯(2),且中间坯(2)厚度为30~60mm,温度为980~1100℃;
b、将中间坯(2)通过超快冷设备水冷以20~60℃/s的冷却速率冷却至950~1030℃;所述超快冷设备由上集管(3)、下集管(4)和侧吹扫装置构成,所述上集管(3)、下集管(4)对称设置在辊道(6)上下两侧,上集管(3)、下集管(4)正对侧壁上设置有若干开口(5),侧吹扫装置出口正对上集管(3)、下集管(4)之间的辊道(6);
c、将中间坯(2)沿辊道(6)送到精轧机前冷却至预设温度后进行精轧。
2.根据权利要求2所述的一种热连轧钢中间坯超快速冷却方法,其特征在于:步骤b中所述侧吹扫装置为设置在辊道两侧的侧喷水喷头构成。
3.根据权利要求2所述的一种热连轧钢中间坯超快速冷却方法,其特征在于:所述上集管(3)、下集管(4)设置有2~3组,且每组上集管(3)、下集管(4)对置侧壁上设置有45~50个开口(5),侧喷水喷头数量为3~5组。
4.根据权利要求1所述的一种热连轧钢中间坯超快速冷却方法,其特征在于:所述上集管(3)、下集管(4)中的水压力为1~10MPa。
5.根据权利要求1所述的一种热连轧钢中间坯超快速冷却方法,其特征在于:步骤b中超快冷设备冷却水可以通过开口(5)的开口度和冷却水流量控制冷却速率。
6.根据权利要求1所述的一种热连轧钢中间坯超快速冷却方法,其特征在于:所述超快冷设备前后段还设置有测温点(7),所述测温点(7)可对中间坯(2)超快冷温降进行控制,并将温降值反馈至超快冷设备对冷却速率进行控制。
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