浅谈热轧带钢的成品冷却.docVIP

热轧带钢的成品冷却 前言 近年来，由于汽车制造业、建筑业、大口径管线钢生产的蓬勃发展，使得用户对原料带钢最终产品的组织性能提出更高的要求。对于热轧带钢而言，轧后控制冷却对组织性能起着关键性作用，因为冷却速度的快慢直接影响带钢内部的晶相转变及卷取温度的高低。国内外一些钢铁公司都先后在自己的生产线上装备了冷却线，如日本的新日铁热带车间、德国的戴维公司、我国的武钢、鞍钢、邯钢等都有自己的冷却设备，取得了不错的效果和很好的经验。 2.冷却机理 钢的强度和晶粒直径的关系为δs＝δ0＋R1d-，式中δ0－铁素体单晶体的屈服强度（抵抗品格位错运动的应力）；d－晶粒直径；k1－晶格强度常数。对于低合金钢而言，R1d-项对强度起主要作用。就是说铁素体晶粒越细，钢材的强度越高，韧性越好。从冷却曲线上看，对带钢进行快速冷却可以获得铁素体晶粒多而且细。但冷却速度快，奥氏体晶粒来不及完成转变，而形成不稳定的贝氏体组织，冷却速度慢则形成粗大的珠光体，这两者都会对带铜的性能产生不利影响。冷却速度的快慢还直接影响卷取温度。因为卷取温度对带钢的性能也有着必然的联系。所以选择何种冷却方式，控制好冷却速度是获得令人满意结果的关键。 3.冷却方式 冷却方式可分为三种：（1）喷水冷却（传统的冷却方式）（2）层流冷却（3）雾化冷却 3.1 喷水冷却（传统的冷却方式） 喷水冷却是把水加压后从喷嘴喷出，形成液滴群冲击钢板表面对带钢进行冷却。由于水粒的动能小，不能冲破带钢表面形成的蒸气膜，因而不能有效的带走带钢的热量。针对这一点，有的采用高压水冷却（压力达到1.76MPa），高压水动能虽大，但水和带钢接触时间极短，飞溅十分严重，水的利用率低。喷水冷却这种方式尽管简单，但效果差，经冷却后的热轧带钢机械性能不均匀，而且这种方式很难实现卷取温度的自动控制。所以在宽带钢的冷却上，现在已很少应用，即使用也是配合其它冷却方式使用。 3.2 层流冷却 所谓层流冷却，就是把水加压后从喷嘴以较低的速度喷射，从而形成平滑的层流。层流冷却又可分为虹吸管式层流冷却和水幕层流冷却。 3.2.1 虹吸管式层流冷却 虹吸冷却原理是利用低压虹吸管造成稳定下落的水柱，水具有较高的功能，安装高度适当，水柱接角到带钢后，现不反跳也不飞溅，而是从冲击点向四周流散，扩大却面积。因为水柱呈层流，具有一定的动能，故可以冲破覆着在带钢表面的蒸膜，使水流得到充分利用，冷却效果好。 虹吸冷却装置又可分为箱式和管式两种结构，如图1 箱式结构：整个装置笨重，结构复杂，有惯性，操纵、控制困难 管式结构：整个装置轻巧，结构简单，无惯性，操纵、控制方便，因为无惯性，故能够立即开始或停止喷水。 3.2.2 水幕层流冷却 水幕冷却喷嘴肯有条状缝隙，上喷嘴自由落下的水流吐连续稳定，透明而平滑的帷幕状，水流可以冲破带钢表面的冷却水层和蒸气层，使新的冷却水与带钢直接接触，冷却效率高，水幕在全宽度上均匀一致，使带钢均匀冷却，此外，由于水幕冷却喷嘴只有条状缝隙，是缝隙，所以对水抽要求不高，这样可以减少一套净水设备。 水幕冷却装置如图2所示 3.3 雾化冷却 雾化冷却是将9.8～147kPa压力的空气通入为4.9～58.8Kpa的冷却水中，形成水－气混合物，通过专用设备对带进行在浅冷却，通过改变空气或水的压力，可以广泛的调节散热范围。这种冷却方式效果也不错，而易于控制，缺点①对水质要求高，否则容易堵塞喷嘴，影响冷却质量。②设备结构稍复杂，成本较高。 4. 水幕冷却和虹吸管式冷却系统布置及冷却效果对比（以某厂为例） 3.1 系统布置。见图3 3.2 测量结果比较 见表1 3.3 测量结果表明：①水幕冷却的冷却速度大于吸管冷却，冷却效果好。②且所需水幕的组数少③冷却段长度比虹吸和短得多④所需冷却水量大。 水幕和虹吸管层流冷却测量结果对比 表1 冷却 方式 带钢 厚度 mm 带宽 mm 速度 m/s 终轧 温度 ℃ 冷却区 长度 m 水量 l/min 卷取 温度 ℃ 虹吸管 2 1500 8.6 883 25 25 643 水幕 2 960 8.6 886 20 50 586 虹吸管 4 1600 6.5 917 55 25 650 水幕 4 1500 6.45 920 20 45 620 4. 问题探讨 水幕冷却中很强的散热相应地产生很高的冷却速度，热轧薄带钢冷却时，这一速度可达500K/s以上（见图4），这种高冷却速度伴随现象是，在带钢表面和中心之间产生了相应的温度梯度，对于10mm左右后的带钢，水幕冷却时带钢厚度方向的温度超过了100K，如此强烈的冷却对组织形成和力学性能还值得研究和探讨。 5.结束语 热轧带钢的成品冷却发展到今天，技术已相对成熟。随着世界各国对资源紧缺、环保的逐步重视，笔者认为热