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喷雾冷却在超细晶粒钢生产中的应用 韩立涛张俊峰 1 (鞍钢新轧钢股份有限公司线材厂 鞍山市 14021) 摘要本文分析了线材在斯太尔摩冷却过程中，搭接点对通条组织性能均匀性度的影响。在实验室研究了喷雾 冷却对线材组织性能的影响，研制了喷雾冷却工艺{殳备。并通过线材厂超细晶粒锕生产试验验证丁聩雾冷却对提 高线材断面组织均匀性及力学性能的作用。 关键词高速线材；喷雾冷却；提高性能 1斯太尔摩的作用及控冷原理 斯太尔摩冷却法是目前线材控冷普遍使用的方法，它是根据所轧制线材的钢种、用途不同，先将终轧后 的奥氏体快速冷却至750～850C…，然后利用吐丝机把线材成卷平铺在运输机上进行散卷吹风控冷或加罩 缓冷，根据CCT曲线，控制线材的冷却速度在0．5—17C／S之间，以便得到有利的室温组织和机械性能。 2线材搭接点冷却对通条组织、性能均匀度的影响及鳃决方法 斯太尔摩冷却法由于是利用吐丝机把线材散放在运输机上，因此在运输机的横断面上必然存在由搭接 点造成的线材疏密分布不均，搭接点处的线材密度最大，中心处线材密度最小，见图1。这种线材疏密的分 布不均，使搭接点不但冷却速度较其它位置慢，而且相变的起始位置和相变时间都较其它位置有不同程度的 滞后，虽然通过凋整佳灵装置或改变辊道速度等方法可改善这种不均匀趋势，但线材同圈性能差还是较大 的。一般在15～20Mpa。 为了克服斯太尔摩冷却线在线材搭接点处冷却强度分布不均的缺点，考虑采用喷雾冷却的方式重点对 搭接点处强冷，再配合控冷风机，达到均匀冷却和加速冷却的目的。喷雾冷却的冷却强度介于风冷和水冷之 间，通过调整水、气的压力及流量的不同配比，可在一定范围内调整冷却强度。 ／ 吐 搭 丝 接 机 点 ＼ 一 图l线材搭接点位置 3斯太尔摩线采门J喷雾冷却的原理及方案 喷雾冷却区域内的线材在冷却过程中的传热可分为传导、对流和辐射三个物理过程： 首先：当气雾冷却器打开时，其喷淋区域的环境{品度会较不喷淋时的温度大大降低，这包括输送辊子及 周围设备的温度和环境温度，这有利于线材的传热。 其次：当线材经过喷雾区域时线材与水雾相接触发生时发生以下过程： ——645—— (1)雾滴打在线材表面后．一部分吸热后反弹，类似传导传热。 (2)另一部分形成气泡，立即蒸发，以汽化热的形式吸热。 4气雾冷却器的设计及各影响因素之间的关系 由于传热是线材表面温度、水流密度和喷嘴特性的函数，通过增加冷却水流量，细化雾滴，提高水雾的动 能都有利于传热性能的提高，气雾冷却器的雾化效果取决于空气压力、气、水喷射交角圾喷头结构。本设计 采用二次雾化的旋流喷头式喷雾器，它在0．2～O．3Mpa的压缩空气下也能很好地雾化。 为了测得在不同冷却条件下，及不同的喷嘴特性对线材的冷却速度的影响，在实验室对喷雾器的冷却效 果进行了实验。实验中用箱式电炉加控温仪将试样加热到不同温度，在试样上钻眼并插人热电偶，用SC一 16光线示波器测量在不同喷雾条件下的试件冷却曲线。通过实验可知，冷却效果取决于空气压力、水流量、 喷嘴角度、喷射距离、水温、试件直径等诸多因素。考虑到模拟现场条件，实验时把喷雾器的喷射距离固定为 700ram，喷雾气压固定在0．3Mpa，测得喷雾器的喷嘴角度、水量、对冷却速度的影响： 1)喷雾器喷射角度对冷却速度的影响 分别采用70。和30。的喷射角度，在不同冷却时间测试试件的温度．可以看出，当喷射角较大时，由于喷 出的雾比较分散，实际上落到试件单位面积上的水量比较少；另外，由于喷射角度大也使水滴的行程加长，动 能损失较大，使水滴打到线材表面的