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宽厚板培训教材－加速冷却 第四章 加速冷却 1 轧后钢板加速冷却的目的 上世纪 70 年代后，以日本为代表的厚板用户，对厚钢板的强度、低温韧性和焊接性能提出了更 高的要求，这些要求仅依靠现有控制轧制技术是无法满足的。因此不仅要用轧制工艺来控制奥氏体， 而且要用轧后冷却来控制相变本身，也就是利用轧后水冷进行控制冷却。为此进行了许多冷却工艺 和冷却设备的研究开发工作。1980年日本钢管公司福山厚板厂首次成功地设置了在线快速冷却设备 (OLAC)，标志着控制冷却已从实验室阶段进入了生产实际应用。目前在国外大多数厚板厂都设置有 轧后快速冷却装置，并把控制冷却技术作为继控制轧制之后提高产品性能的重要技术措施，控制轧 制·控制冷却技术(TMCP)已成为宽厚板生产的主导工艺。控制冷却可以通过控制相变过程达到以下 目的： （1） 提高钢材的强度，尤其是抗拉强度，同时保持钢材韧性不降低； （2） 在保持钢材强度级别的同时可降低含碳量(或碳当量)，从而改善了钢材的焊接性； （3） 利用钢材的合金元素与轧后冷却速度间的关系，可以一种成分的钢生产出不同性能要求 的产品，或与控制轧制工艺相配合生产出更高性能的产品。 2 加速冷却种类 2.1 加速冷却工艺对设备的要求 加速冷却目的的实现，冷却设备是第一要解决的问题。对加速冷却设备必须满足以下要求： 能均匀冷却整个厚板(包括板宽、板长、板厚方向)； 尽量减少冷却过程中产生的应变等形状不良和残余应力； 有足够的冷却速度，并能准确地调整冷却速度和控制冷却起始和终冷温度； 设备投资少、生产稳定、便于维修。 各国使用的轧后冷却设备种类很多，有喷流冷却(高压喷水冷却)、喷射冷却、水幕层流冷却、 管层流冷却(包括高密度管层流冷却)、喷雾冷却、浸水冷却等。这些设备各有优缺点，冷却设备的 选择必须根据用户的具体情况，抓住主要矛盾，慎重选择。 加速冷却模式有通过冷却和同时冷却两种。前者是钢板通过冷却装置时依次得到冷却，后者是 使整块钢板同时得到冷却。 2.2 冷却方式的类型 当前在中厚板轧后控制冷却设备中使用最多的是管层流冷却、水幕层流冷却和气雾冷却。 2.2.1 气雾冷却 气雾冷却有冷却能力调整范围宽、冷却均匀等优点，但由于使用了空气，造成联合喷嘴结构和 配管系统比较复杂、设备费用增加、噪音比较大和车间雾气较大等缺点，所以过去选用较少。近年 由于对钢材冷却均匀性的要求提高，因此有几个厂新建的控冷设备选择了气雾冷却，如敦刻尔克厂 (1989 年)、浦项厚板厂(1989 年)、伯利恒厂(1998年)和我国的酒泉钢厂。 2.2.2 水幕冷却 水幕冷却装置是各种冷却装置中冷却能力最强的，冷却区长度也最短，因此被各厚板厂广泛采 宽厚板培训教材－加速冷却 用。但是随着用户对产品均匀冷却的要求日益提高，水幕冷却的缺点就突出了，主要有： （1） 由于冷却能力强，因此钢板在厚度方向上冷却不均匀性较大； （2） 中凸的水幕头制造精度要求高，生产使用中不易长期稳定成幕，水幕两端形成的哑铃形 也很难完全消除，这些都影响钢板横向冷却的均匀性； （3） 不能采用有利于厚钢板均匀冷却的同时冷却的操作方式； （4） 为了保持幕状层流，各个水幕的水量调节范围就比较小，尤其生产薄规格钢板时难以采 用小水量的低冷速冷却。 2.2.3 管层流冷却 管层流冷却是最早用于厚板的冷却装置，但由于它冷却能力较低、冷却区较长(一般在 40m 左 右)，因此人们更看好水幕冷却装置。90 年代后有感于水幕冷却的缺点和对钢板冷却均匀性要求的 提高，经改进制造出高密度管层流冷却装置，并优化结构尺寸，尽量减少各 U 型管喷流横向间的相 互干扰(它不能象水幕冷却那样完全消除)，使冷却能力大为提高，可接近于水幕冷却。因而高密度 管层流使原有的管层流冷却的缺点得以改善，优点得以保留，其主要优点是： （1） 板厚方向冷却比较均匀； （2） 设备制造工艺简单，对水中杂质的要求可低于对水幕冷却装置的要求，水流的稳定性好； （3） 可以采用连续冷却和同时冷却两种操作方式； （4） 由于没有成幕性的要求，因此流量调节