專利名稱：高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金冷卻系統(tǒng)，具體的說是高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來隨著冶金技術(shù)水平的提高，通過合金元素沉淀強(qiáng)化的新型優(yōu)質(zhì)合金鋼得到迅猛發(fā)展，這些鋼的共同特點(diǎn)是通過微合金化，控制軋制和控制冷卻來實(shí)現(xiàn)鋼材本身的高強(qiáng)韌匹配，同時(shí)降低碳含量和碳當(dāng)量，使焊接性得到明顯改善。細(xì)化晶粒是提高鋼材性能的重要手段之一。在微合金鋼中獲得細(xì)晶粒的主要方法是利用控軋控冷技術(shù)，在控軋第二階段奧氏體未再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行大變形，增加晶體缺陷，提高新相的形核率；在軋后相變溫度范圍內(nèi)控制冷卻，細(xì)化晶粒，從而提高產(chǎn)品的強(qiáng)韌性。第二階段未再結(jié)晶型控制軋制引起鋼的強(qiáng)度和韌性的改善，主要是由于鐵素體晶粒的細(xì)化，含有Nb、V、Ti的鋼，經(jīng)過未再結(jié)晶區(qū)軋制，在拉長的奧氏體邊界、滑移帶和位錯(cuò)等處，這些元素的碳氮化合物將優(yōu)先析出，而且主要沿奧氏體晶界析出，因而可以阻止鐵素體和珠光體尺寸的長大。隨著道次變形量和在此溫度區(qū)間的總變形量的增大，鋼的屈服強(qiáng)度也提高，脆性轉(zhuǎn)變溫度下降，并且韌性特別是低溫轉(zhuǎn)變韌性得到明顯改善。未再結(jié)晶區(qū)壓下量的增大可以有效改善軋制冷卻后的室溫組織，但同時(shí)也對(duì)待溫坯的冷卻提出了難題。例如在高鋼級(jí)管線鋼的生產(chǎn)中通常選擇待溫坯厚度大于三倍的成品厚度的軋制工藝，而由于待溫中空冷的速率很慢，溫降過程往往會(huì)占用六七分鐘的時(shí)間，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的效率。因此，第二階段未再結(jié)晶區(qū)控制軋制過程中的待溫坯冷卻速度慢，生產(chǎn)效率低已經(jīng)成為制約高強(qiáng)度低合金鋼特別是管線鋼生產(chǎn)的難題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種能夠顯著加快高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯冷卻速度，縮短待溫時(shí)間，提高生產(chǎn)效率的高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)，包括待溫坯、傳輸輥道，待溫坯位于傳輸輥道上，并在傳輸輥道上來回?cái)[動(dòng)，傳輸輥道兩側(cè)設(shè)有冷卻裝置，冷卻裝置為至少三組軸流風(fēng)機(jī)，軸流風(fēng)機(jī)的軸線與傳輸輥道水平面的夾角為0～90度，軸流風(fēng)機(jī)的軸線與軋制方向之間的夾角為0～180度。
本發(fā)明的冷卻裝置還可以是至少三組氣霧噴射裝置，氣霧噴射裝置包括霧化冷卻噴嘴，霧化冷卻噴嘴與傳輸輥道水平面的夾角為0～90度，霧化冷卻噴嘴軸線與軋制方向之間的夾角為0～180度。
本發(fā)明的目的還可以通過以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)前述的高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)，其中所述軸流風(fēng)機(jī)的軸線與傳輸輥道水平面的夾角為30～60度，軸流風(fēng)機(jī)的軸線與軋制方向之間夾角為30～150度。
前述的高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)，其中所述軸流風(fēng)機(jī)為3～10組，各組軸流風(fēng)機(jī)等間距分布在傳輸輥道兩側(cè)，間距為0.5～1米。
前述的高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)，其中所述軸流風(fēng)機(jī)的功率為500瓦～20千瓦。
前述的高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)，其中所述軸流風(fēng)機(jī)組數(shù)為6組，各組軸流風(fēng)機(jī)間距為0.9米，軸流風(fēng)機(jī)的軸線與傳輸輥道水平面的夾角為45度，軸流風(fēng)機(jī)的軸線與軋制方向之間的夾角為45度。
前述的高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)，其中所述霧化冷卻噴嘴與傳輸輥道水平面的夾角為30～60度，霧化冷卻噴嘴的軸線與軋制方向之間的夾角為30～150度。
前述的高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)，其中所述氣霧噴射裝置為3～20組，且等間距分布在傳輸輥道兩側(cè)，間距為0.5～1.5米。
前述的高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)，其中所述霧化冷卻噴嘴的噴頭直徑為20～100毫米。
前述的高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)，其中所述氣霧噴射裝置組數(shù)為8組，各氣霧噴射裝置的間距為0.8米，霧化冷卻噴嘴與傳輸輥道水平面的夾角為45度，霧化冷卻噴嘴的軸線與軋制方向之間的夾角為45度。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為通過在待溫坯的傳輸輥道兩側(cè)設(shè)置軸流風(fēng)機(jī)或氣霧噴射裝置，軸流風(fēng)機(jī)和霧化冷卻噴嘴在水平方向上和豎直方向上的角度都可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得軸流風(fēng)機(jī)的氣流或霧化冷卻噴嘴噴出的水斑盡量能夠覆蓋整個(gè)待溫坯的寬度，通過風(fēng)冷或氣霧冷卻來加速待溫坯的冷卻。本發(fā)明能夠顯著縮短高強(qiáng)度低合金鋼生產(chǎn)過程中的待溫時(shí)間，在爐卷軋機(jī)上由150mm厚的鑄坯生產(chǎn)21mm厚的成品板每塊原待溫時(shí)間為5.5～7分鐘，利用本加速冷卻系統(tǒng)可以將原來的時(shí)間縮短至1～3分鐘，加快了生產(chǎn)節(jié)奏，提高了生產(chǎn)效率。在未增加任何加速冷卻設(shè)施和工藝時(shí)，在爐卷軋機(jī)上由150mm厚的鑄坯生產(chǎn)21mm厚的成品板每塊需要的時(shí)間為10～12分鐘，采用本加速冷卻系統(tǒng)可以將原來的時(shí)間縮短至5～8分鐘。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的軸流風(fēng)機(jī)分布示意圖。
圖2為圖1的左視圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例二的氣霧噴射裝置分布示意圖。
圖4為圖3的左視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明為高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)，第二階段未再結(jié)晶區(qū)控制軋制過程中的待溫坯在傳輸輥道上來回?cái)[動(dòng)等待降溫，在傳輸輥道兩側(cè)采用軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)冷或采用氣霧冷卻裝置噴射氣霧對(duì)待溫坯進(jìn)行加速冷卻。根據(jù)待溫坯的厚度，待溫坯溫度和待溫坯在輥道上的傳輸速度，選擇不同的冷卻設(shè)備，軸流風(fēng)機(jī)或氣霧冷卻裝置。軸流風(fēng)機(jī)的大小，組數(shù)，軸線與傳輸輥道水平面的夾角以及氣霧冷卻裝置的組數(shù)，組與組之間的間隔，每組中霧化冷卻噴嘴的噴射角度、噴射壓力和噴射水量都可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際來進(jìn)行選擇。風(fēng)機(jī)或噴嘴與鋼板的垂直距離也可根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際條件制定。在軋制時(shí)待溫坯待溫過程中，高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)開啟，對(duì)待溫坯表面進(jìn)行噴霧或吹強(qiáng)冷空氣冷卻，噴射的范圍能覆蓋住最寬鋼板的整個(gè)表面。通過待溫過程中的加速冷卻系統(tǒng)，迅速降低待溫坯的溫度，加快生產(chǎn)節(jié)奏，提高生產(chǎn)效率。
實(shí)施例一本實(shí)施例為采用軸流風(fēng)機(jī)對(duì)待溫坯進(jìn)行加速冷卻的高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)。選擇軸流風(fēng)機(jī)對(duì)待溫坯進(jìn)行加速冷卻適用于厚度為50-80mm，溫度900℃-1100℃，在輥道上1的傳輸速度為0.5m/s-2m/s的待溫坯。如圖1所示，在傳輸輥道1兩側(cè)設(shè)有六組軸流風(fēng)機(jī)2，軸流風(fēng)機(jī)2通過固定裝置固定在軋機(jī)入口側(cè)傳輸輥道1的兩側(cè)，可采用螺栓將軸流風(fēng)機(jī)底座固定在傳輸輥道1兩旁。各組軸流風(fēng)機(jī)2為同等規(guī)格，如采用相同功率500瓦～20千瓦等。各組軸流風(fēng)機(jī)2等間隔排列在傳輸輥道1的兩側(cè)，各組軸流風(fēng)機(jī)2之間的間距為1.2～1.5倍的軸流風(fēng)機(jī)2的直徑，約0.5～1米，根據(jù)軸流風(fēng)機(jī)2的直徑、功率、鋼板的長度等參數(shù)確定。軸流風(fēng)機(jī)2的軸線與傳輸輥道1水平面的夾角θ1的角度可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)在0～90度之間選擇，如圖2所示，當(dāng)θ1為0度時(shí)，軸流風(fēng)機(jī)2對(duì)待溫坯進(jìn)行平吹；當(dāng)θ1為90度時(shí)，軸流風(fēng)機(jī)2對(duì)待溫坯進(jìn)行豎直吹。軸流風(fēng)機(jī)2軸線與軋制方向之間的夾角θ2的角度可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)在0～180度之間選擇，使軸流風(fēng)機(jī)2位于傳輸輥道1的兩側(cè)。豎直方向上，通過調(diào)整軸流風(fēng)機(jī)2的軸線與傳輸輥道1水平面的夾角θ1，使得軸流風(fēng)機(jī)2的氣流能夠覆蓋整個(gè)待溫坯的寬度。在水平方向上，由于待溫坯在冷卻過程中要在傳輸輥道1上不停的前后移動(dòng)以減少輥道的熱損耗，通過調(diào)整軸流風(fēng)機(jī)2軸線與軋制方向之間的夾角θ2，保證同一組的軸流風(fēng)機(jī)2間能夠互補(bǔ)，達(dá)到均勻的加速冷卻效果。軸流風(fēng)機(jī)2組數(shù)選擇6組，各組軸流風(fēng)機(jī)2間距為0.9米，軸流風(fēng)機(jī)2的軸線與傳輸輥道1水平面的夾角為45度，軸流風(fēng)機(jī)2的軸線與軋制方向之間的夾角為45度。
在具體生產(chǎn)過程中，第一階段軋制結(jié)束后，待溫坯以較慢的速度在傳輸輥道2上游動(dòng)，軸流風(fēng)機(jī)1開啟對(duì)待溫鋼板進(jìn)行吹掃冷卻，冷卻的時(shí)間由軸流風(fēng)機(jī)2的冷卻強(qiáng)度及鋼板溫度、厚度、環(huán)境溫度等多因素共同確定。通過軸流風(fēng)機(jī)2的加速冷卻，可以使原有的待溫時(shí)間由5.5～7分鐘縮短為1～3分鐘，可將生產(chǎn)效率由原有的每小時(shí)5～6塊提高至每小時(shí)8～10塊甚至更多。
實(shí)施例二本實(shí)施例為采用氣霧冷卻裝置對(duì)待溫坯進(jìn)行加速冷卻的高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)。選擇氣霧冷卻裝置對(duì)待溫坯進(jìn)行加速冷卻適用于厚度是50-80mm，溫度900℃-1100℃，在輥道上的傳輸速度為0.5m/s-2m/s的待溫坯。如圖3所示，在傳輸輥道1兩側(cè)設(shè)有8組氣霧冷卻裝置3，氣霧冷卻裝置3包括霧化冷卻噴嘴、噴嘴支架、固定裝置，氣霧冷卻裝置3通過固定裝置固定在傳輸輥道1的兩側(cè)。8組氣霧冷卻裝置3等間距的固定在傳輸輥道1的兩側(cè)，間距為0.5～1.5米，由霧化冷卻噴嘴噴射氣霧的面積、鋼板的長度等參數(shù)確定。各組氣霧冷卻裝置3為同等規(guī)格，如相同的噴嘴直徑、水壓等。霧化冷卻噴嘴與傳輸輥道1水平面的夾角α1可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況在0～90度之間選擇。霧化冷卻噴嘴軸線與軋制方向之間的夾角α2可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況在0～180度之間選擇。霧化冷卻噴嘴的噴頭直徑為20～100毫米，水壓為0.5～1MPa。豎直方向上，通過調(diào)整霧化冷卻噴嘴與傳輸輥道1水平面的夾角α1，使得霧化冷卻噴嘴噴出的水斑能夠覆蓋整個(gè)待溫坯的寬度。在水平方向上，由于待溫坯在冷卻過程中要在傳輸輥道1上不停的前后移動(dòng)以減少輥道的熱損耗，通過調(diào)整霧化冷卻噴嘴軸線與軋制方向之間的夾角α2，保證同一組的氣霧冷卻裝置間能夠互補(bǔ)，達(dá)到均勻的加速冷卻效果。氣霧噴射裝置3組數(shù)為8組，各氣霧噴射裝置的間距為0.8米，霧化冷卻噴嘴與傳輸輥道水平面的夾角為45度，霧化冷卻噴嘴的軸線與軋制方向之間的夾角為45度。
在具體生產(chǎn)過程中，第一階段軋制結(jié)束后，待溫坯以較慢的速度在輥道上游動(dòng)，氣霧噴射裝置開啟對(duì)待溫鋼板進(jìn)行噴霧冷卻，冷卻的時(shí)間由氣霧噴射裝置的冷卻強(qiáng)度及鋼板溫度、厚度、環(huán)境溫度等多因素共同確定。通過氣霧噴射裝置的加速冷卻，可以使原有的待溫時(shí)間由5.5～7分鐘縮短為1～3分鐘，可將生產(chǎn)效率由原有的每小時(shí)5～6塊提高至每小時(shí)8～10塊甚至更多。
本發(fā)明還可以有其它實(shí)施方式，凡采用同等替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)，包括待溫坯、傳輸輥道，待溫坯位于傳輸輥道上，并在傳輸輥道上來回?cái)[動(dòng)，其特征在于所述傳輸輥道兩側(cè)設(shè)有冷卻裝置，所述冷卻裝置為至少三組軸流風(fēng)機(jī)，所述軸流風(fēng)機(jī)的軸線與傳輸輥道水平面的夾角為0～90度，所述軸流風(fēng)機(jī)的軸線與軋制方向之間的夾角為0～180度。
2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述軸流風(fēng)機(jī)的軸線與傳輸輥道水平面的夾角為30～60度，所述軸流風(fēng)機(jī)的軸線與軋制方向之間夾角為30～150度。
3.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述軸流風(fēng)機(jī)為3～10組，各組軸流風(fēng)機(jī)等間距分布在傳輸輥道兩側(cè)，所述間距為0.5～1米。
4.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述軸流風(fēng)機(jī)的功率為500瓦～20千瓦。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述軸流風(fēng)機(jī)組數(shù)為6組，各組軸流風(fēng)機(jī)間距為0.9米，所述軸流風(fēng)機(jī)的軸線與傳輸輥道水平面的夾角為45度，所述軸流風(fēng)機(jī)的軸線與軋制方向之間的夾角為45度。
6.高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)，包括待溫坯、傳輸輥道，待溫坯位于傳輸輥道上，并在傳輸輥道上來回?cái)[動(dòng)，其特征在于所述傳輸輥道兩側(cè)設(shè)有冷卻裝置，所述冷卻裝置為至少三組氣霧噴射裝置，所述氣霧噴射裝置包括霧化冷卻噴嘴，所述霧化冷卻噴嘴與傳輸輥道水平面的夾角為0～90度，所述霧化冷卻噴嘴的軸線與軋制方向之間的夾角為0～180度。
7.如權(quán)利要求6所述的高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述霧化冷卻噴嘴與傳輸輥道水平面的夾角為30～60度，所述霧化冷卻噴嘴的軸線與軋制方向之間的夾角為30～150度。
8.如權(quán)利要求6所述的高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述氣霧噴射裝置為3～20組，且等間距分布在傳輸輥道兩側(cè)，所述間距為0.5～1.5米。
9.如權(quán)利要求6所述的高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述霧化冷卻噴嘴的噴頭直徑為20～100毫米。
10.如權(quán)利要求6或7或8所述的高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述氣霧噴射裝置組數(shù)為8組，各氣霧噴射裝置的間距為0.8米，所述霧化冷卻噴嘴與傳輸輥道水平面的夾角為45度，所述霧化冷卻噴嘴的軸線與軋制方向之間的夾角為45度。
全文摘要
本發(fā)明涉及冶金冷卻系統(tǒng)，是高強(qiáng)度低合金鋼待溫坯加速冷卻系統(tǒng)。包括待溫坯、傳輸輥道，待溫坯位于傳輸輥道上，并在傳輸輥道上來回?cái)[動(dòng)，傳輸輥道兩側(cè)設(shè)有冷卻裝置，冷卻裝置為至少三組軸流風(fēng)機(jī)，軸流風(fēng)機(jī)的軸線與傳輸輥道水平面的夾角為0～90度，軸流風(fēng)機(jī)的軸線與軋制方向之間的夾角為0～180度。本發(fā)明的冷卻裝置還可以是至少三組氣霧噴射裝置，氣霧噴射裝置包括霧化冷卻噴嘴，霧化冷卻噴嘴與傳輸輥道水平面的夾角為0～90度，霧化冷卻噴嘴軸線與軋制方向之間的夾角為0～180度。過風(fēng)冷或氣霧冷卻來加速待溫坯的冷卻。本發(fā)明能夠顯著縮短高強(qiáng)度低合金鋼生產(chǎn)過程中的待溫時(shí)間。
文檔編號(hào)B21B37/74GK1920061SQ200610086189
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2006年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月8日
發(fā)明者康永林, 王道遠(yuǎn), 于浩, 李翔, 尹雨群, 牛濤 申請(qǐng)人:南京鋼鐵股份有限公司, 北京科技大學(xué)