CN115717183A - 一种集约化热卷连续热处理的柔性淬火工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集约化热卷连续热处理的柔性淬火工艺，包括如下步骤：(1)、通过多组压辊将冷却区分隔为若干冷却段；以每两组压辊中间的冷却段为一个冷却区，设置1～4个冷却区；(2)、沿带钢进给方向，在每个冷却区的带钢上下位分别设置间隔布置气雾冷却装置及高压喷水冷却装置；(3)、在每个冷却区选取一种冷却方式，在整个冷却段，选择性的选取单气雾冷却、单高压喷水冷却，或者气雾冷却与高压喷水冷却相组合的冷却方式。
Description
技术领域
本发明涉及淬火工艺布局与方法，是应用于集约化热卷连续热处理线的控制技术，具体地说涉及一种集约化热卷连续热处理的柔性淬火工艺。
背景技术
针对热轧带钢热处理的淬火冷却，现有热连轧热处理线主要为板状态热处理；现有热轧热处理线冷却方式普遍采用水冷，如水幕、水喷嘴等方式或者组合；现有热轧热处理线对淬火温度均为室温淬火，即用最大冷却能力直接冷却至最低温度(一般为100度以下)，对淬火终了温度不做特殊控制。而对于集约化热卷连续热处理线来说，其设备、产品、规格和工艺特点决定了必须采用与其匹配的新的淬火冷却模式和方法。
以下为针对现有技术中的淬火的进一步说明：
1、淬火冷却技术
随着产品工艺的不断改进，特别是在设备制造、技术应用和工艺控制方面的进步，使得冷却技术越来越重要。现有技术中采用多种冷却技术(包括喷气冷却、高速喷气冷却、气雾冷却、辊冷技术和水淬冷却等)来进行应对，以达到合理的冷却效果。气雾冷却是冷却的方式之一，它是借助压缩空气的能量，将水滴雾化并以高速喷射到物体表面，气雾冷却技术具有表面传热系数高、冷却均匀等优点。气雾冷却技术传热机理复杂，冷却介质为水与气的混合，不是单一介质，不同的水压和气压设定将影响冷却介质与带钢之间的换热系数。可以通过气水比等方式的控制来调节雾化程度、冷却能力等目的。
钢的淬火——将钢件加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保持一定的时间，然后以适当速度冷却获得得马氏体和(或)贝氏体的热处理工艺。
可以根据不同冷却方式的特点，选择合理的冷却方式进行淬火。
2、淬火的应用
气雾冷却在连铸、薄带连铸等产线上中有较多应用。但由于热轧卷或板的淬火冷却特点(品种、规格等)，气雾淬火在热卷或热连轧板淬火热处理工艺领域应用较少。目前在热连轧领域，淬火仍主要以水为冷却介质，以水淬为主。
3、现有技术存在的问题
集约化热卷连续热处理线较传统热处理线带钢走速(带钢运行速度)慢、产品规格薄、均匀性要求高，这是对淬火冷却工艺影响最大的变化点，基于集约化热卷连续热处理线，原有技术存在以下问题：
1)、现有热连轧板、卷淬火热处理工艺主要针对厚度3mm以上规格，同时厚度4mm以下规格均匀性已经较难控制，板形问题突出。而集约化热卷连续热处理线涵盖更薄规格范围(厚度可达2mm，且以厚度2-4mm规格为主)，从板形理论中我们知道，带钢规格越薄，平直度死区小，相同的应力条件下，抵抗翘曲变形的能力越小。所以对冷却均匀性更敏感，现有热处理冷却方式不能满足要求；
2)、传统利用狭缝喷射或高压水喷射方式，使不同压力的水与热钢板表面接触，强化换热效果，快速将加热后钢板冷却至室温，无淬火返温现象，但狭缝喷射对狭缝精度要求极高，很难使得沿板宽方向的狭缝尺寸相同，使得钢板宽度方向上不同区域换热存在差异，在薄规格、低走速下板形难以控制；而高压水喷嘴虽然采用交错方式布置，仍存在面积较大的直接冲击区和非冲击区，导致两个区域的换热存在较大差异。这些因素直接导致热轧钢板在淬火时出现较大的组织应力和热应力，出现板形不良、表面质量不达标和性能不均匀性等现象。此外，钢板运动速度快，产线长，占地面积大，以单板形式生产导致效率不高。因此传统狭缝喷嘴和高压水喷嘴难以适应和统筹兼顾薄规格连续热处理生产要求。
3)、现有淬火热处理工艺一般采用狭缝喷嘴，由于缺少模型计算等手段以及实时对流量压力调节等控制方式，淬火时直接到室温，对终冷温度不做控制，刚性较大。随着产品不断拓展，集约化热卷连续热处理线要实现不同品种的生产，考虑到产品特性要求，部分对终冷温度有要求，要具备精确控制，实现柔性淬火(根据需要，实现不同目标终冷温度控制)。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于通过装备的合理布局和工艺参数的合理设置，提供一种能够精确控制终冷温度，实现柔性淬火，满足相关产品淬火需要的集约化热卷连续热处理的柔性淬火工艺。
其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。
一种集约化热卷连续热处理的柔性淬火工艺，其特点为，包括如下步骤：
(1)、通过多组压辊将冷却区分隔为若干冷却段；以每两组压辊中间的冷却段为一个冷却区，设置1～4个冷却区；
(2)、沿带钢进给方向，在每个冷却区的带钢上下位分别设置间隔布置气雾冷却装置及高压喷水冷却装置；
(3)、在每个冷却区选取一种冷却方式，在整个冷却段，选择性的选取单气雾冷却、单高压喷水冷却，或者气雾冷却与高压喷水冷却相组合的冷却方式。
作为本技术方案的进一步改进，所述气雾冷却装置为气雾喷射梁，每个气雾喷射梁上设置有双排喷嘴。
进一步，每个冷却区设置有1～4个所述气雾喷射梁；单个冷却区的长度为0.05～4mm；高压喷水冷却装置所喷射的高压水压力为5～15bar。
作为本发明的优选实施例之一，单个冷却区长度为2m，设有3个冷却区。
也作为本技术方案的进一步改进，气雾冷却的气水比为1:6～6:1。
进一步，带钢厚度≤3mm时，气雾冷却的气水比为3～6:2～5；带钢厚度大于3且小于等于4mm时，气雾冷却的气水比为3～6:3～6；带钢厚度＞4mm时，气雾冷却的气水比为2～5:3～6。
优选的，气雾冷却的气水比为2:5～5:2。
同样作为本技术方案的进一步改进，带钢厚度≤3mm时，选择单气雾冷却；带钢厚度大于3mm且小于等于5mm时，选择气雾冷却和高压喷水冷却组合冷却方式；带钢厚度＞5mm时，选择单高压喷水冷却。
还作为本技术方案的进一步改进，冷却时的气流量为气流量0～20m3/h，水流量为0～0.5m3/h；终冷温度为50～500℃。
优选的，冷却时的气流量为气流量0～15m3/h，水流量为0～0.3m3/h；终冷温度为50～300℃。
采用上述技术方案的集约化热卷连续热处理的柔性淬火工艺，通过在压辊隔开的若干冷却区的气雾冷却喷射梁进行合理布局，通过不同气水比例调节，控制单个喷射梁的温降，细化控制水雾雾滴大小状态，实现工艺参数的合理设置合理，满足精确控制终冷温度的需要，实现柔性淬火。
附图说明
图1为本发明淬火区设备布局图；
图中：1——均热炉，2——带钢，3——水雾挡板；
4、41、42、43——压辊；
5——气雾冷却梁，5.1——气雾喷嘴，5.2——进水管，5.3——压缩空气管，6——斜喷箱，6.1——(高压密排)水喷嘴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细说明。
参考图1所示的淬火设备装置布局：以第1组压辊4和第2组压辊41间的冷却区为第一冷却区，第2组压辊41和第3组压辊42间的冷却区为第二冷却区，第3组压辊42和第4组压辊43间的冷却区为第三冷却区；在每两个压辊之间分为一个冷却区，整个冷却装置可以设置1个～4个冷却区。
在每个冷却区的带钢上下表面对应的上下位设置有相应的冷却设施，每个冷却区的喷射梁(即图中的气雾冷却梁5)上都安装气雾冷却喷嘴(即图中的气雾喷嘴5.1)，每个喷射梁安装双排喷嘴(气雾冷却喷嘴)；图中还示意了进水管5.2和压缩空气管5.3。
带钢2在从均热炉出来后，经过水雾挡板3后，依次经过各冷却区，每个冷却区放置1～4个喷射梁；每两个喷射梁之间安装一排高压水喷水冷却。
采用气雾淬火和高压水淬火间隔布置，即两个气雾喷射梁中间布置一组高压水喷箱，即图中的斜喷箱6，斜喷箱6上设置有(高压密排)水喷嘴6.1，以实现不同冷却模式的灵活选用；由于厚规格带钢(>5mm)相对薄规格冷速慢且不易产生板形问题，可选择使用高压水冷却，薄规格带钢(≤3mm)选择使用气雾冷却。
下表1为相关的设备参数设置。
表1：设备布置
以下为具体的工艺参数的设置要求：
每个喷射梁(即图中的气雾冷却梁5)宽度方向的每排气雾冷却喷嘴(即图中的气雾喷嘴5.1)均可以进行气水比例调节，气水比越大，雾滴越小，进而实现雾化程度的精细化控制，即控制“粒度”(通过调节气水比来控制的雾滴大小)。
通过气水比例控制，可以实现单排喷嘴(气雾冷却喷嘴)的冷却能力调节，即控制单排喷嘴的温降。
可以根据冷却能力需要，选择单气雾冷却、单高压喷水冷却、气雾冷却+高压喷水冷却组合模式。根据需要，可以实现不同终冷温度的控制需求，实现柔性淬火。
工艺参数配置如下表2所示。
表2：工艺参数表
本发明的节约化热卷连续热处理的柔性淬火工艺，具有如下有益效果：
1、根据品种、规格及相关需求，通过单气雾冷却、单高压喷水冷却、气雾冷却+高压喷水冷却组合模式选择，满足冷却能力和均匀性要求；
2、通过气水比例控制，可以控制单个喷射梁或单排喷嘴的温降和雾化程度，实现冷却能力和均匀性要求；
3、通过气水比例控制，可以控制单个喷射梁或单排喷嘴的温降和雾化程度，实现不同目标终冷温度的要求，实现柔性淬火。
以下为采用上述柔性淬火工艺的更具体实施例。
实施例1：
本发明的工艺方法在某集约化热卷连续热处理生产线上试验实施，应用于某厚度3mm钢种1的工艺参数如下表3。
表3：
本参数设置实施后能满足工艺控制要求。
实施例2：
本发明的工艺方法在某集约化热卷连续热处理生产线上试验实施，应用于某厚度6mm钢种2的工艺参数如下表4。
表4：
| 参数名称 | 参数设置 |
| 气水比 | / |
| 冷却模式 | 高压水 |
| 流量 | / |
| 目标终冷温度 | 50℃ |
本参数设置实施后能满足工艺控制要求。
实施例3：
本发明的工艺方法在某集约化热卷连续热处理生产线上试验实施，应用于某厚度6mm钢种3的工艺参数如下表5。
表5：
本参数设置实施后能满足工艺控制要求。
实施例4：
本发明的工艺方法在某集约化热卷连续热处理生产线上试验实施，应用于某厚度4mm钢种4工艺参数如下表6。
表6：
本参数设置实施后能满足工艺控制要求。
Claims (10)
1.一种集约化热卷连续热处理的柔性淬火工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、通过多组压辊将冷却区分隔为若干冷却段；以每两组压辊中间的冷却段为一个冷却区，设置1～4个冷却区；
(2)、沿带钢进给方向，在每个冷却区的带钢上下位分别设置间隔布置的气雾冷却装置及高压喷水冷却装置；
(3)、在每个冷却区选取一种冷却方式，在整个冷却段，选择性的选取单气雾冷却、单高压喷水冷却，或者气雾冷却与高压喷水冷却相组合的冷却方式。
2.根据权利要求1所述的集约化热卷连续热处理的柔性淬火工艺，其特征在于，所述气雾冷却装置为气雾喷射梁，每个气雾喷射梁上设置有双排喷嘴。
3.根据权利要求2所述的集约化热卷连续热处理的柔性淬火工艺，其特征在于，每个冷却区设置有1～4个所述气雾喷射梁；单个冷却区的长度为0.05～4mm；高压喷水冷却装置所喷射的高压水压力为5～15bar。
4.根据权利要求3所述的集约化热卷连续热处理的柔性淬火工艺，其特征在于，单个冷却区长度为2m，设有3个冷却区。
5.根据权利要求1所述的集约化热卷连续热处理的柔性淬火工艺，其特征在于，气雾冷却的气水比为1:6～6:1。
6.根据权利要求5所述的集约化热卷连续热处理的柔性淬火工艺，其特征在于，带钢厚度≤3mm时，气雾冷却的气水比为3～6:2～5；带钢厚度大于3且小于等于4mm时，气雾冷却的气水比为3～6:3～6；带钢厚度＞4mm时，气雾冷却的气水比为2～5:3～6。
7.根据权利要求5所述的集约化热卷连续热处理的柔性淬火工艺，其特征在于，气雾冷却的气水比为2:5～5:2。
8.根据权利要求1所述的集约化热卷连续热处理的柔性淬火工艺，其特征在于，带钢厚度≤3mm时，选择单气雾冷却；带钢厚度大于3mm且小于等于5mm时，选择气雾冷却和高压喷水冷却组合冷却方式；带钢厚度＞5mm时，选择单高压喷水冷却。
9.根据权利要求1所述的集约化热卷连续热处理的柔性淬火工艺，其特征在于，冷却时的气流量为气流量0～20m3/h，水流量为0～0.5m3/h；终冷温度为50～500℃。
10.根据权利要求9所述的集约化热卷连续热处理的柔性淬火工艺，其特征在于，冷却时的气流量为0～15m3/h，水流量为0～0.3m3/h；终冷温度为50～300℃。
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