CN201250253Y - 钢坯控冷箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型的钢坯控冷箱，为底面开口、其余侧面封闭的箱形无底罩壳(6)，所述罩壳的每一面由两块碳素钢板组成，构成罩壳外板(7)和罩壳内板(9)，利用多个加强筋板(8)使各所述罩壳外板与所述罩壳内板之间隔开一定距离地连接起来形成第一道空气保温层(12)，各所述罩壳内板的面向所述罩壳空腔(6a)内的一侧面通过多个紧固装置(10)贴合有可拆卸的块状绝热耐火纤维毡(11)而构成复合面板，形成第二道纤维毡保温层(13)，所述罩壳的顶面沿长度方向安装有4台由无极变速电动机驱动的风扇(2、3、4、5)。采用本实用新型，可调节不锈钢板坯的冷却速度，减少或抑制各种板坯的纵向裂纹的发生。

Description

钢坯控冷箱

技术领域

本实用新型涉及不锈钢板坯制造领域，尤其是，本实用新型涉及一种将铁素体不锈钢板坯置于箱内对其进行冷却控制的钢坯控冷箱。

背景技术

随着人们生活水平的提高，不锈钢制品大量进入工业和民用消费领域。相对而言，由于铁素体不锈钢在韧性、缺口敏感性等指标上与奥氏体不锈钢的差异，其产量一直落后于奥氏体不锈钢。直至最近，由于镍原料价格的上升，铁素体不锈钢在价格上的优势逐步体现，不锈钢生产商和消费者转向铁素体不锈钢的趋势变得明显，铁素体不锈钢的产量快速上升。

但上述铁素体不锈钢在韧性、缺口敏感性等方面的不足使得铁素体不锈钢板坯冷却过程中大量出现纵向裂纹，影响产品质量和产能潜力的释放。经研究，板坯纵向裂纹的产生，主要受板坯快速冷却过程中碳氮化物集中析出应力、马氏体切变的体积膨胀应力、以及铁素体不锈钢475℃脆性点有关。

传统工艺中，铁素体不锈钢板坯在切割后采用集中露天堆垛的方式进行冷却，达到缓冷目的，减少板坯裂纹缺陷，该自然冷却的方式存在下述缺点：

(1)板坯冷却速度不受控，环境温度和风向变化对板坯的冷却速度有重要影响。由于采用露天集中堆放形式，冬夏、昼夜板坯冷却条件有明显差异，在不同风向的条件下，不同垛位的板坯的冷却条件也不同，导致板坯冷却速度不受控，因此，部分板坯铸态组织中的碳、氮化物快速析出和马氏体切变引起的应力集中而导致板坯产生纵向裂纹；

(2)无法对不同种类的铁素体不锈钢板坯采用针对性和个性化的冷却工艺。铁素体不锈钢由于化学成分不同，板坯组织形态和脆性转变点存在很大差异，需要有针对性的板坯冷却措施来避免板坯纵向裂纹的产生。传统的板坯的冷却是露天堆放，其特点不可能对板坯实施个性化的冷却，因此导致板坯产生纵向裂纹。

中国专利号94239903.X涉及的保温箱可以减缓铁素体不锈钢板坯的冷却速度，抑制板坯产生纵向裂纹。该保温箱由箱罩和箱座组成，金属箱板内测衬有100～200mm的单层耐火材料，提供绝热条件，热坯或热锭放入箱内后，利用耐火材料的绝热能力对不锈钢板坯实施缓冷和保温。该保温箱具备一定的保温能力，以保温的方式对板坯实施缓冷，来抑制板坯产生纵向裂纹。但由于耐火材料是单层的，故其绝热能力有限，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；同时该保温箱不具备根据不同钢种而提供热坯和热锭不同冷却速度的调节能力，冷却速度是一定的，即所有钢种只能在一种冷却速度下进行保温，使得某些钢种如铁素体不锈钢板坯无法避开材料脆性转变点475℃，反而使得纵裂倾向加剧。

发明内容

鉴于上述存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种不锈钢板坯的钢坯控冷箱，根据本实用新型的钢坯控冷箱，可以根据各种铁素体不锈钢板坯的Cr含量和组织形态，来调节板坯的冷却速度，减少、抑制各种不锈钢板坯的纵向裂纹的发生。

为实现上述目的，本实用新型的钢坯控冷箱的技术方案如下：

一种钢坯控冷箱，为底面开口、其余侧面封闭的箱形无底罩壳；

所述罩壳的侧面形成二道保温层，其第一道为空气保温层，其第二道为纤维毡保温层；

所述罩壳的侧面由两块碳素钢板的罩壳外板和罩壳内板构成，多个加强筋板使各所述罩壳外板与所述罩壳内板之间隔一定距离地连接，形成第一道空气保温层；

各所述罩壳内板面向所述罩壳空腔内的一侧面贴合有由块状绝热耐火纤维毡构成的复合面板，形成第二道纤维毡保温层；

所述罩壳的顶侧安装有由无极变速电动机驱动的风扇。

根据本实用新型的钢坯控冷箱，其特征在于，所述钢坯控冷箱为矩状箱形。

根据本实用新型的钢坯控冷箱，其特征在于，所述块状绝热耐火纤维毡可拆卸。

根据本实用新型的钢坯控冷箱，其特征在于，在所述罩壳的两侧面沿长度方向安装有测温热电偶，所述测温热电偶一端穿过所述罩壳内板而伸出到所述罩壳空腔内，其另一端通过导线与计算机相连。

根据本实用新型的钢坯控冷箱，其特征在于，所述计算机内被输入有不锈钢板坯的冷却曲线图和装有根据所述测温热电偶所测得的板坯温度数据而对所述风扇进行开闭的冷却速度控制程序。

根据本实用新型的钢坯控冷箱，其特征在于，所述顶侧安装有4台由无极变速电动机驱动的风扇。

根据本实用新型的钢坯控冷箱，其特征在于，所述顶侧沿长度方向安装有由无极变速电动机驱动的风扇。

根据本实用新型的钢坯控冷箱，控冷箱内部板坯温度信号传输和板坯冷却速度控制由一套基础自动化和过程控制计算机系统以及相应数-模信号转换器组成。过程控制系统的原理和模型架构如下：

1、原理：定周期接收保温箱温度，根据温度值与该钢种的板坯冷却标准曲线比较，由模型计算风扇开动数量和转速，并将计算结果通过电文方式发送给基础自动化，达到自动控制板坯冷却速度目的。

2、模型结构

(1)模型参数

输入参数：保温箱温度值

模型结果：风机开动数量及转速

(2)接口形式

使用TCP/IP协议，通过双方约定的电文方式，每10秒发送电文一次。

(3)板坯冷却标准曲线

板坯冷却标准曲线存储在过程计算机的数据库中，数据格式如下：

 

温度区间	风扇开动数量	转速
			大于810℃	4	500
730℃∽810℃	2	350
			510℃∽730℃	4	500
450℃∽510℃	4	700
			300℃∽450℃	4	500
200℃∽300℃	2	250
			小于200℃	0	0

控冷箱内部板坯温度信号传输和板坯冷却速度控制流程如下：

K型Ni-Cr/Ni-Si热电偶由冷却箱两侧面板小孔插入并和板坯接触，热电偶内两种不同合金接触高温板坯后产生对应接点电势并形成电压信号(毫伏级)，经补偿导线加强后引入一次仪表，一次仪表产生对应电流信号(4∽20毫安)后经A/D转换由模拟信号转为数字信号反馈至保温箱附带过程控制计算机，并和事先输入的板坯冷却曲线比较，过程控制计算机机根据板坯实际温度和设定温度的差异提供校正指令。过程控制计算机数字信号经D/A转换成为电流信号(4∽20毫安)进入变频器，变频器根据电流信号大小控制无极调速冷却风扇的转速和开启台数。

采用本实用新型的钢坯控冷箱，由于无底罩壳具有第一道空气保温层和第二道纤维毡保温层，且在罩壳上安装有风扇，因此，可根据不同的钢种来开启风扇，加速不锈钢板坯的冷却速度，关闭风扇，与以往传统的绝热技术相比，双层的保温层进一步使不锈钢板坯冷却速度延迟，从而可保证板坯热量传输的完全受控，避免材料脆性转变点，减少、抑制板坯产生纵向裂纹的现象。

附图说明

图1是表示本实用新型钢坯控冷箱的长度方向的外观结构示意图。

图2是表示图1中A部放大后的结构示意图。

图中，1为热电偶插孔，2—5为风扇，6为保温罩本体，7为保温罩外部罩壳，8为加强筋板，9为内层钢板，10为链接螺栓，11保温层，12为隔热空气。

具体实施方式

下面，根据附图说明本实用新型的钢坯控冷箱的具体实施例。

如图1所示和图2所示，钢坯控冷箱是具有五面的长方形无底罩壳6，罩壳6的每一面(五个面)由两块碳素钢板组成，构成罩壳外板7和罩壳内板9，利用多个加强筋板8使各罩壳外板7与罩壳内板9之间隔开一定距离地连接起来形成第一道空气保温层12，各罩壳内板9的面向罩壳空腔6a内的一侧面，通过由螺栓10a和螺母10b构成的多个紧固装置10贴合有可拆卸的块状绝热耐火纤维毡11，构成复合面板即形成第二道纤维毡保温层13。另外，罩壳6的顶面沿长度方向安装有4台由无极变速电动机(未图示)驱动的风扇2、3、4、5。

并且，在罩壳6的两侧面，即在罩壳外板7和罩壳内板9上沿长度方向开有多个小孔(未图示，中本实施例中为二个，但也可是三个以上)，在罩壳外板7的小孔上安装有测温热电偶1，该测温热电偶1的一端通过罩壳内板9的小孔而伸出到罩壳空腔6a内，测温热电偶1的另一端通过导线(未图示)与计算机(未图示)相连。

该计算机内被输入有不锈钢板坯的冷却曲线图和装有根据测温热电偶1所测得的板坯温度数据而对风扇2、3、4、5进行开闭的冷却速度控制程序。

采用本实用新型的钢坯控冷箱，首先，在铁素体不锈钢板坯生产前根据主要化学成分计算碳氮化物大致析出温度和其它相变温度，输入过程控制计算机后形成相应的板坯冷却标准曲线。

其次，将不锈钢板坯切割后运至耐火纤维软垫上进行堆垛放置，叠放块数根据板坯厚度和钢坯控冷箱空腔内的高度来设定。

板坯放置完毕后，钢坯控冷箱由行车吊运至需缓冷的已堆垛的不锈钢板坯上方缓缓放下，将板坯罩住。

然后，将测温热电偶1插入罩壳外板和罩壳内板的小孔至罩壳6a内与板坯接触，测温热电偶1所测得的板坯温度数据通过导线传至PC机。

与事先输入的板坯冷却曲线图比较，PC机根据板坯实际温度和设定温度的差异提供校正指令，使风扇进行开闭。

当板坯实际温度达到810℃时，PC机发出指令，风扇开启数量从4台减至2台，转速从500转降至350转。此时，第一道空气保温层12的空气与罩壳空腔6a内的空气对流减弱，板坯冷却速度放慢，碳氮化物析出的集中应力有充分时间释放，裂纹产生几率减小。

当板坯实际温度达到730℃时，风扇开启数量从2台恢复到4台，转速从350转增至500转，板坯冷却速度恢复。

当板坯实际温度达到510℃时，风扇开启数量不变，转速从500转增至700转，板坯冷却速度再次提高，以避免在该温度段长期停留造成的475℃脆性转变。

当板坯实际温度达到450℃时，风扇转速从700转回到500转；当板坯温度到达300℃左右时，风扇开启数量从4台减至2台，转速从500转降至250转，空气对流减弱，板坯冷却速度放慢，马氏体相变造成的应力集中可以充分释放，裂纹产生几率减小。

板坯温度达到200℃时，风扇停止工作，将测温热电偶1收回，用行车将钢坯控冷箱调离，板坯就可以进行质量检验和修磨。

采用本实用新型的钢坯控冷箱，由于无底罩壳具有第一道空气保温层和第二道纤维毡保温层，且在罩壳上安装有风扇，因此，可根据不同的钢种来开启风扇，加速不锈钢板坯的冷却速度，关闭风扇，与以往传统的绝热技术相比，双层的保温层进一步使不锈钢板坯冷却速度延迟，从而可保证板坯热量传输的完全受控，避免材料脆性转变点，减少、抑制板坯产生纵向裂纹的现象。

Claims (6)

1.一种钢坯控冷箱，其特征在于，为底面开口、其余侧面封闭的箱形无底罩壳；

所述罩壳的侧面形成二道保温层，其第一道为空气保温层(12)，其第二道为纤维毡保温层(13)；

所述罩壳的侧面由两块碳素钢板的罩壳外板(7)和罩壳内板(9)构成，多个加强筋板(8)使各所述罩壳外板与所述罩壳内板之间隔一定距离地连接，形成第一道空气保温层(12)；

各所述罩壳内板面向所述罩壳空腔(6a)内的一侧面贴合有由块状绝热耐火纤维毡(11)构成的复合面板，形成第二道纤维毡保温层(13)；

所述罩壳的顶侧安装有由无极变速电动机驱动的风扇(2、3、4、5)。

2.如权利要求1所述的钢坯控冷箱，其特征在于，所述钢坯控冷箱为矩状箱形。

3.如权利要求1所述的钢坯控冷箱，其特征在于，所述块状绝热耐火纤维毡可拆卸。

4.如权利要求1所述的钢坯控冷箱，其特征在于，在所述罩壳的两侧面沿长度方向安装有测温热电偶，所述测温热电偶一端穿过所述罩壳内板而伸出到所述罩壳空腔内，其另一端通过导线与计算机相连。

5.如权利要求1所述的钢坯控冷箱，其特征在于，所述顶侧安装有4台由无极变速电动机驱动的风扇。

6.如权利要求1所述的钢坯控冷箱，其特征在于，所述顶侧沿长度方向安装有由无极变速电动机驱动的风扇。

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