提高厚規(guī)格鋼板熱軋過程變形滲透性方法所用的冷卻裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及金屬熱加工軋制及冷卻技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種提高厚規(guī)格鋼板或熱帶粗軋坯熱軋過程變形滲透性方法所用的冷卻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]厚板(鋼板厚度20mm-60mm)及特厚板(鋼板厚度大于60mm)廣泛應(yīng)用于軍用和民用兩個方面，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要原材料。但因厚板、特厚板軋制生產(chǎn)過程一方面受連鑄坯料尺寸、變形均勻性、壓縮比等條件限制，另一方面受國內(nèi)軋線軋制條件如軋機(jī)剛度、軋機(jī)功率、開口度、乳制工藝方法以及矯正等后續(xù)精整設(shè)備條件限制，生產(chǎn)技術(shù)難度很大，生產(chǎn)能力受到限制，很多品種及規(guī)格仍需依賴進(jìn)口。
[0003]厚板軋制過程是典型的非均勻變形過程，受外端的影響很大，通常高向壓縮不能深入到板坯內(nèi)部，板坯芯部不發(fā)生塑性變形或變形很小，而表層變形較大，沿斷面高向呈雙鼓形。為了使厚板的組織和綜合力學(xué)性能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，在軋制工藝上要確保鋼板芯部能夠具有充分的變形量，使板坯內(nèi)部缺陷得以壓合。厚板常規(guī)軋制工藝通常采用增加鋼板壓下率的方法，但是受制于鑄錠生產(chǎn)能力以及軋機(jī)開口度的限制，壓下率有時達(dá)不到生產(chǎn)工藝所需，也就無法獲得芯部組織性能良好的鋼板。
[0004]異步軋制工藝，上下工作輥速度不一致，會在鋼板表面和工作輥之間形成一個“搓軋區(qū)”。在單道次壓下量一定的情況下，異步軋制除了在變形區(qū)產(chǎn)生壓縮變形之外，還會在變形區(qū)產(chǎn)生剪切應(yīng)力，從而會增加鋼板的總變形量，得到更細(xì)小的晶粒。這種好的剪切力可以使變形向鋼板厚度中心區(qū)域滲透，促進(jìn)芯部晶粒細(xì)化，但是異步軋制工藝帶來的一個突出矛盾是板坯翹曲問題，為解決異步軋制過程中的板坯翹曲問題，一些研宄機(jī)構(gòu)提出了蛇形軋制方法，即在原有異步軋制的基礎(chǔ)上增加了上工作輥偏移，以解決厚板異步軋制之后出現(xiàn)的翹曲問題。蛇形軋制工藝在提高厚規(guī)格板材芯部變形量、控制翹曲等方面具有良好的效果，但是由于該工藝需要具有異步軋制功能和工作輥偏移功能的特殊軋機(jī)，所以在現(xiàn)有的板材生產(chǎn)線上進(jìn)行推廣和應(yīng)用比較困難。
[0005]差溫軋制工藝在軋制過程中邊快冷，邊軋制，冷卻來不及深入到板坯內(nèi)部，在板坯厚度方向上形成上下表層低溫，中心層仍維持高溫的溫度分布狀態(tài)。這樣在軋制時，上下表面溫度低于芯部，變形抗力大，不易變形，而芯部溫度高，容易變形。這就會促使變形深入到板坯芯部，有利于消除芯部缺陷，提高芯部質(zhì)量。目前國內(nèi)有些學(xué)者采用平面壓縮試驗機(jī)模擬軋制過程，并結(jié)合有限元數(shù)值模擬研宄了鋼板在給定溫度梯度下的軋制變形及晶粒大小分布情況，但對于如何獲得差溫軋制所需的溫度梯度以及冷卻裝置如何配置并未給出相應(yīng)的方案；此外，目前現(xiàn)有的軋制工藝都把冷卻裝置放在精軋機(jī)后的冷卻區(qū)或者粗軋機(jī)和精軋機(jī)之間的中間輥道，并且距離軋機(jī)有一定的距離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種提高厚規(guī)格鋼板熱軋過程變形滲透性方法所用的冷卻裝置，只是調(diào)整結(jié)構(gòu)，不需要另置新設(shè)備及特殊軋機(jī)，以提高產(chǎn)品的組織和性能。
[0007]這種提高厚規(guī)格鋼板熱軋過程變形滲透性方法所用的冷卻裝置，用于中厚板軋機(jī)或熱帶粗軋機(jī)，采用邊冷卻邊軋制的差溫軋制，結(jié)合異步軋制工藝，其特征在于:在中厚板或熱帶粗軋機(jī)的入口或出口或軋機(jī)前、后，緊鄰軋機(jī)的位置，架設(shè)均勻快速的冷卻裝置，多排噴水集管設(shè)置分別為長度5?15m，冷卻設(shè)備總水量3000?6000m3/hr ;冷卻區(qū)入口噴嘴順著軋制方向布置，出口噴嘴逆著軋制方向，都是15度傾斜布置，入、出口第I?2排噴嘴傾斜布置、中間噴嘴垂直設(shè)置，出口和入口水流向內(nèi)傾斜、中部水流垂直噴射到鋼板上；每排噴嘴間距為500mm，單根噴嘴水量，達(dá)170m3/hr。
[0008]便于推廣和應(yīng)用的，能夠提高厚規(guī)格鋼板軋制過程的變形均勻性，加速板坯芯部缺陷的壓合，一種提高厚規(guī)格鋼板熱軋過程變形滲透性的方法，設(shè)備采用中厚板軋機(jī)或熱帶粗軋機(jī)及冷卻裝置，其特征在于:具體措施是:在中厚板或熱帶粗軋機(jī)的入口或出口或軋機(jī)前、后，緊鄰軋機(jī)的位置架設(shè)均勻快速的冷卻設(shè)備，步驟一:可以在任何需要的軋制道次，在軋前對板坯進(jìn)行上下表面非對稱的超快速冷卻，使得板坯厚度方向存在明顯溫度梯度，即在板坯厚度方向上形成上下表層低溫、中心層仍維持高溫的溫度分布狀態(tài)，并進(jìn)入軋機(jī)進(jìn)行同步軋制；接續(xù)的步驟二:進(jìn)行異步軋制，根據(jù)板坯上下表面非對稱冷卻過程中板坯上下表面的換熱系數(shù)比，在原速度規(guī)程的基礎(chǔ)上，微調(diào)軋機(jī)上下工作輥的輥速比，使異步軋制時軋機(jī)上下輥速比與步驟一中板坯上下表面換熱系數(shù)比及軋機(jī)本道次壓下量相匹配。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0010]1.為設(shè)計的冷卻裝置為配合同日申請的發(fā)明“提高厚規(guī)格鋼板熱軋過程變形滲透性的方法”而改進(jìn)，該方法采用邊冷卻邊軋制的差溫軋制，再結(jié)合異步軋制工藝，一方面通過軋制前對板坯上下表面的非對稱冷卻使板坯表面形成一定厚度的“硬化殼”，促進(jìn)板坯芯部變形，同時利用上下表面的非對稱冷卻，消除異步軋制帶來的翹曲問題，另一方面由異步軋制工藝產(chǎn)生的剪切力，使變形向鋼板厚度中心區(qū)域滲透，進(jìn)一步深化芯部變形，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，提高熱軋過程變形滲透性。為實(shí)現(xiàn)在軋制前進(jìn)行均勻快速的非對稱冷卻，即在板坯厚度方向上形成上下表層低溫，中心層仍維持高溫的溫度分布狀態(tài)，本設(shè)計是將冷卻裝置緊鄰軋機(jī)的出、入口設(shè)置，無需軋機(jī)具備工作輥偏移功能，投資省，見效快，適宜在現(xiàn)有板材生產(chǎn)線上進(jìn)行推廣。
[0011]2、將冷卻裝置的冷卻區(qū)入口噴嘴順著軋制方向，出口噴嘴逆著軋制方向，都是15度傾斜布置，保證噴射水流準(zhǔn)確、集中；單管噴水量更大，達(dá)170m3/hr，能夠?qū)崿F(xiàn)超快冷的要求。
[0012]3、本設(shè)計的冷卻裝置為實(shí)現(xiàn)同項發(fā)明方法，把噴水集管的間距由原來的380mm增大到500mm，提供了不同于以往的高效冷卻，以保證提高板坯芯部變形程度和產(chǎn)品組織性能的基礎(chǔ)上，可以降低坯料尺寸，采用較薄規(guī)格的連鑄坯生產(chǎn)厚規(guī)格鋼板，能有效解決軋機(jī)開口度的受限的問題。
[0013]4.、本設(shè)計的均勻快速冷卻設(shè)備，可代替中間冷卻設(shè)備及中間冷卻工藝，縮短甚至消除擺鋼待溫時間，實(shí)現(xiàn)超級鋼、高級別管線鋼及鐵素體區(qū)熱軋無間隙原子鋼(IF鋼)等品種的兩階段控軋，提高生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0014]圖1為本設(shè)計提高變形滲透性方法所用的冷卻裝置布置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本設(shè)計的提高厚規(guī)格鋼板熱軋過程變形滲透性方法所用的冷卻裝置，用于中厚板軋機(jī)或熱帶粗軋機(jī)，方法采用邊冷卻邊軋制的差溫軋制，再結(jié)合異步軋制工藝，其特征在于:在中厚板或熱帶粗軋機(jī)的入口或出口或軋機(jī)前、后，緊鄰軋機(jī)的位置，架設(shè)均勻快速的冷卻裝置，見圖1，圖中所示為在軋機(jī)前后均設(shè)置了冷卻裝置。多排噴水集管設(shè)置長度分別為5?15m，冷卻設(shè)備總水量3000?6000m3/hr ;冷卻區(qū)入口噴嘴順著軋制方向布置，出口噴嘴逆著軋制方向，都是15度傾斜布置，見圖1中的雙箭頭方向，為軋機(jī)進(jìn)行可逆軋制。在入、出口第I?2排噴嘴傾斜布置、中間噴嘴垂直設(shè)置，出口和入口水流向內(nèi)傾斜、中部水流垂直噴射到鋼板上；每排噴嘴間距由原來的380mm增大到500mm，單根噴嘴水量更大，達(dá)170m3/hro
【主權(quán)項】
1.一種提高厚規(guī)格鋼板熱軋過程變形滲透性方法所用的冷卻裝置，用于中厚板軋機(jī)或熱帶粗軋機(jī)，采用邊冷卻邊軋制的差溫軋制，結(jié)合異步軋制工藝，其特征在于:在中厚板或熱帶粗軋機(jī)的入口或出口或軋機(jī)前、后，緊鄰軋機(jī)的位置，架設(shè)均勻快速的冷卻裝置，多排噴水管設(shè)置分別為長度5?15m，冷卻設(shè)備總水量3000?6000m3/hr ;冷卻區(qū)入口噴嘴順著軋制方向，出口噴嘴逆著軋制方向，都是15度傾斜布置，入、出口第I?2排噴嘴傾斜布置、中間噴嘴垂直設(shè)置，出口和入口水流向內(nèi)傾斜、中部水流垂直噴射到鋼板上；每排噴嘴間距為500mm，單根噴嘴水量，達(dá)170m3/hr。
【專利摘要】提高厚規(guī)格鋼板熱軋過程變形滲透性方法所用的冷卻裝置，用于中厚板軋機(jī)或熱帶粗軋機(jī)，采用邊冷卻邊軋制的差溫軋制，結(jié)合異步軋制，其特征在于：在中厚板或熱帶粗軋機(jī)的入口或出口或軋機(jī)前、后，緊鄰軋機(jī)的位置，架設(shè)均勻快速的冷卻裝置，多排噴水管設(shè)置分別為長度5～15m，冷卻設(shè)備總水量3000～6000m3/hr；冷卻區(qū)入口噴嘴順著軋制方向，出口噴嘴逆著軋制方向，都是15度傾斜布置，入、出口第1～2排噴嘴傾斜布置、中間噴嘴垂直設(shè)置，出口和入口水流向內(nèi)傾斜、中部水流垂直噴射到鋼板上；每排噴嘴間距為500mm，單根噴嘴水量，達(dá)170m3/hr。對于需要兩階段控軋的鋼種，本冷卻設(shè)備，只是為配合新方法對原有設(shè)備的改造，成本低，可代替中間冷卻設(shè)備，縮短甚至消除擺鋼待溫時間，提高生產(chǎn)效率。
【IPC分類】B21B45-02
【公開號】CN204396487
【申請?zhí)枴緾N201420797672
【發(fā)明人】李海軍, 葉長根, 袁國, 王國棟
【申請人】東北大學(xué)
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2014年12月15日