CN114990291A - 一种两段式连铸热装淬火控温方法 - Google Patents

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Abstract

一种两段式连铸热装淬火控温方法，属于连铸‑轧制技术领域。该方法是在出连铸机的位置进行一次淬火，一次淬火后，控制连铸坯淬火层厚度<8mm，得到一次淬火连铸坯；将一次淬火连铸坯在送入加热炉之前进行二次淬火，使送入加热炉之前淬火层温度始终控制在A1线以下，且和A1温差<10℃，达到回火效果。该方法能够在节约能源的同时优化组织性能。

Description

一种两段式连铸热装淬火控温方法
技术领域
本发明属于连铸-轧制技术领域，具体涉及一种两段式连铸热装淬火控温方法。
背景技术
随着环境保护形势的日益严峻和连铸工艺效益与质量的要求日益提高，迫切需要一种节约能源提高生产效率的连铸-轧制技术。其中，连铸坯热装热送技术，凭借跳过传统铸坯下线面堆冷，直接将存有大量热量连铸坯送入加热炉加热后轧制，因而具有节约能源、缩短流程、减少占地面积、提高生产效率等优势。但是在连铸坯热装热送过程中，由于碳氮化合物析出与铁素体薄膜的大量形成，常常会引起连铸坯表面出现铸坯热送裂纹，为此引入了连铸热装淬火技术。
目前，连铸热装淬火技术为了控制析出物析出状态，一般将淬火位置设置于第一次切割之前，且仅为一段淬火，目前，某些钢厂第一次切割位置距离连铸机出口较近且一般为火焰切割，因此考虑到对切割机的影响，淬火层厚度不宜过厚，并且当连铸坯厚度较大时，由于芯部存有大量高温热源与淬火层厚度较薄，导致第一次切割之后到送入加热炉之前，连铸坯淬火层回温至奥氏体+低温铁素体两相区，组织应力较大，容易产生裂纹影响热装热送铸坯质量。
发明内容
本发明提供了一种两段式连铸热装淬火控温方法，对连铸坯热装热送过程进行两次淬火。本发明目的是通过两次控冷淬火，从而控制连铸坯热装热送全程淬火层温度场，在保证一次淬火所产生的淬火层厚度较薄且不影响火焰切割，同时，通过二次淬火将一次淬火至送入加热炉全程的淬火层温度进行控制，避开两相区，优化热装热送程连铸坯质量。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一种两段式连铸热装淬火控温方法，在出连铸机的位置进行一次淬火，一次淬火后，控制连铸坯淬火层厚度<8mm，得到一次淬火连铸坯；
将一次淬火连铸坯在送入加热炉之前进行二次淬火，使送入加热炉之前淬火层温度始终控制在A1线以下，且和A1温差<10℃，达到回火效果。
所述的两段式连铸热装淬火控温方法，一次淬火和二次淬火的换热系数确定方法如下：
步骤1：
建立弯月面至送入加热炉之前的温度场模型，并根据现场测温对温度场模型进行修正，得到符合现场的温度场模型；
步骤2：
确定一次淬火起始位置为出连铸机的位置，并设置一次淬火的初始换热系数，并在符合现场的温度场模型中进行模拟，当满足连铸坯淬火层厚度<8mm时，对应的换热系数即为一次淬火的换热系数；
步骤3：
将满足要求的一次淬火的换热系数带入符合现场的温度场模型，对一次淬火后和送入加热炉之间进行温度场模拟，设置二次淬火的初始换热系数，当满足送入加热炉之前淬火层温度始终控制在A1线以下，且和A1温差<10℃，则对应的换热系数即为二次淬火的换热系数。
所述的步骤1中，建立温度场模型是从弯月面至送入加热炉之前，优选取截面的1/2进行研究。
所述的步骤1中，现场测温采用连铸坯红外热成像仪。
所述的步骤1中，连铸坯红外热成像仪测量温度时，需保证测温位置精准、连铸坯红外热成像仪固定、对记录的温度数据提取确定边界。
所述的步骤2中，根据一次淬火的换热系数和喷水密度之间的经验公式确定一次淬火现场的水量；
一次淬火的换热系数和喷水密度之间的经验公式为：
h1＝350η1 0.676
其中，h1为一次淬火的换热系数，W/(m2·k)；η1为一次淬火的喷水密度，L/(m2·s)。
所述的步骤3中，根据二次淬火的换热系数和喷水密度之间的经验公式，确定二次淬火现场的水量；
二次淬火的换热系数和喷水密度之间的经验公式为：
h2＝360η2 0.656
其中，h1为二次淬火的换热系数，W/(m2·k)；η2为二次淬火的喷水密度，L/(m2·s)。
本发明的一种两段式连铸热装淬火控温方法，其有益效果在于：
本发明的两段式连铸热装淬火控温方法，能够在节约能源的同时优化组织性能。
本发明的两段式连铸热装淬火控温方法，控制一次淬火层厚度小于8mm，避免一次淬火层对位置比较靠前的火焰切割影响，因此，在控制热装热送裂纹的同时不影响原工艺的正常生产。
本发明的两段式连铸热装淬火控温方法，通过对一次淬火后连铸坯进行二次淬火，可以控制热装热送全过程的连铸坯整个淬火层温度始终处于A1线以下避开了两相区。
本发明的两段式连铸热装淬火控温方法，控制一次淬火后的淬火层温度场与A1线温度差较小，其相当于回火过程，可以起到提高连铸坯淬火层延性与韧性的回火效果。
附图说明
图1为两段式连铸热装淬火控温方法设计流程。
图2为计算模型。
图3为模型验证的计算和测量结果；(a)计算温度和测量温度比较；(b)红外热成像图。
图4为一段式淬火层控温曲线。
图5为两段式淬火层控温曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1是两段式连铸热装淬火控温方法设计流程，具体步骤如下：
步骤一，模型建立
连铸过程是动态的、连续的。由于连铸板坯与弯月面的距离不同以及工艺参数的影响，连铸坯温度场会发生动态变化，因此，采用移动边界法对连铸坯在线生产过程温度场进行动态计算。建立温度场模型是从弯月面至送入加热炉之前，取截面的1/2进行研究，如图2；
步骤二，模型验证
通过现场连铸坯表面红外测温的方式确定连铸坯表面温度场进而验证温度场模型的准确性，为了提高温度测量准确性，拟采用连铸坯红外热成像仪现场动态温度测量如图3。具体流程为：第一，需要对温度测量区域和数据提取位置精准确定；第二，需将红外热成像仪器固定，防止由于红外热成像仪获取温度视频画面不稳定影响测温结果准确性。第三，需将连铸坯红外热成像仪记录温度数据提取，为后续边界条件确定工作做准备。
步骤三，确定一次淬火的换热系数与淬火位置
由于钢种碳氮化合物析出温度相对较高，并考虑组织转变起始温度，所以一般将一次淬火起始位置设置在连铸坯出连铸机的位置即距弯月面34m的位置。考虑不同冷却速度对析出物析出状态的影响控制冷速，结合现场第一次切割距离连铸坯出连铸机位置较近的实际情况，通过调整一次淬火的换热系数，当满足淬火层厚度小于8mm，确定一次淬火的换热系数。
步骤四，一次淬火水量确定
通过一次淬火的换热系数与喷水密度之间的经验公式，确定一次淬火的水量；
一次淬火的换热系数和喷水密度之间的经验公式为：
h1＝350η1 0.676
其中，h1为一次淬火的换热系数，W/(m2·k)；η1为一次淬火的喷水密度，L/(m2·s)。
步骤五，确定二次淬火的换热系数
对一次淬火之后到送入加热炉之间的温度场进行模拟，实时提取淬火层温度，当淬火层最高温度点即将大于A1温度时，结合现场情况为了避免淬火层组织再次进入两相区，对连铸坯表面再次进行二次淬火，设置二次淬火的换热系数，使送入加热炉之前淬火层温度始终控制在A1线以下，且和A1温差<10℃，确定二次淬火的换热系数。
步骤六，确定二次淬火水量
通过二次淬火的换热系数与喷水密度之间的经验公式，确定二次淬火的水量；
h2＝360η2 0.656
其中，h1为二次淬火的换热系数，W/(m2·k)；η2为二次淬火的喷水密度，L/(m2·s)。
步骤七，温度场控制效果。
为了节约能源并优化连铸坯表面质量，对连铸坯表面进行了控冷淬火，一段式淬火温度场计算结果如图4，可以发现淬火完成之后，由于连铸坯芯部具有大量热能，导致淬火层即连铸坯表面到皮下8mm位置，温度场快速回温并长时间处于两相区极易产生裂纹。
而本发明的两段式淬火温度场计算结果如图5，通过对一次淬火后连铸坯进行二次淬火可以控制连铸坯整个淬火层温度始终处于A1线以下，避开了两相区，并且与A1线温度差较小，可以起到提高连铸坯淬火层延性与韧性的回火效果。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种两段式连铸热装淬火控温方法，其特征在于，在出连铸机的位置进行一次淬火，一次淬火后，控制连铸坯淬火层厚度<8mm，得到一次淬火连铸坯；
将一次淬火连铸坯在送入加热炉之前进行二次淬火，使送入加热炉之前淬火层温度始终控制在A1线以下，且和A1温差<10℃，达到回火效果。
2.根据权利要求1所述的两段式连铸热装淬火控温方法，其特征在于，所述的两段式连铸热装淬火控温方法中，一次淬火和二次淬火的工艺确定方法如下：
步骤1：
建立弯月面至送入加热炉之前的温度场模型，并根据现场测温对温度场模型进行修正，得到符合现场的温度场模型；
步骤2：
确定一次淬火起始位置为出连铸机的位置，并设置一次淬火的初始换热系数，并在符合现场的温度场模型中进行模拟，当满足连铸坯淬火层厚度<8mm时，对应的换热系数即为一次淬火的换热系数；
步骤3：
将满足要求的一次淬火的换热系数带入符合现场的温度场模型，对一次淬火后和送入加热炉之间进行温度场模拟，设置二次淬火的初始换热系数，当满足送入加热炉之前淬火层温度始终控制在A1线以下，且和A1温差<10℃，则对应的换热系数即为二次淬火的换热系数。
3.根据权利要求2所述的两段式连铸热装淬火控温方法，其特征在于，所述的步骤1中，建立温度场模型是从弯月面至送入加热炉之前，取截面的1/2进行研究。
4.根据权利要求2所述的两段式连铸热装淬火控温方法，其特征在于，所述的步骤1中，现场测温采用连铸坯红外热成像仪。
5.根据权利要求4所述的两段式连铸热装淬火控温方法，其特征在于，连铸坯红外热成像仪测量温度时，需保证测温位置精准、连铸坯红外热成像仪固定、对记录的温度数据提取确定边界。
6.根据权利要求2所述的两段式连铸热装淬火控温方法，其特征在于，所述的步骤2中，根据一次淬火的换热系数和喷水密度之间的经验公式确定一次淬火现场的水量；
一次淬火的换热系数和喷水密度之间的经验公式为：
h1＝350η1 0.676
其中，h1为一次淬火的换热系数，W/(m2·k)；η1为一次淬火的喷水密度，L/(m2·s)。
7.根据权利要求2所述的两段式连铸热装淬火控温方法，其特征在于，所述的步骤3中，根据二次淬火的换热系数和喷水密度之间的经验公式，确定二次淬火现场的水量；
二次淬火的换热系数和喷水密度之间的经验公式为：
h2＝360η2 0.656
其中，h1为二次淬火的换热系数，W/(m2·k)；η2为二次淬火的喷水密度，L/(m2·s)。
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