專利名稱：H型鋼軋后控制冷卻方法
所屬技術(shù)領(lǐng)域根據(jù)國際專利分類表本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)用高性能H型鋼生產(chǎn)控制冷卻技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
H型鋼是一種理想的經(jīng)濟斷面型材，它比普通工字鋼具有重量輕、性能好、規(guī)格多、斷面經(jīng)濟合理、使用方便和節(jié)約金屬材料等優(yōu)點，被廣泛用于高層建筑、機械制造、大型廠房、電站建設(shè)、機場、港口碼頭、隧道、地下鐵道、橋梁、船舶、運輸車輛、高速公路、隧道支護工程、海上石油平臺、簡易車庫、海濱度假房以及各種工程結(jié)構(gòu)件等。
H型鋼具有兩腿內(nèi)表面平行、兩腿的端頭呈直角、金屬分布合理、剛性好、不易彎曲、力學(xué)性能好、安裝簡便等優(yōu)點，因此用途較為廣泛。一般在工程中使用H型鋼，可節(jié)省鋼材15％～40％，而且可節(jié)省工時、縮短建設(shè)周期、提高效率、降低勞動強度、外表美觀，在國外已普遍采用H型鋼代替普通工字鋼。
H型鋼由于斷面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在軋制及隨后在冷床上冷卻過程中其各部分的溫度分布不均勻，腿與腰的結(jié)合部位溫度最高，向腿的端部逐漸降低。由于軋輥冷卻水及熱對流換熱的影響，腰部向中心溫度逐漸降低；在腿和腰的厚度方向，上表面和下表面的溫度略低一些。因此，在H型鋼軋制及冷卻過程中整個斷面常常出現(xiàn)不均勻的組織狀態(tài)，并最終使H型鋼的綜合力學(xué)性能和整體使用性能不能達到國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，無法滿足用戶的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要解決上述問題。本發(fā)明提出H型鋼軋后采用控制冷卻的生產(chǎn)工藝路線，即在H型鋼萬能軋機的出口采用控制冷卻裝置對H型鋼的不同部位分別進行冷卻，最終使H型鋼具有良好的組織狀態(tài)，從而使H型鋼的力學(xué)性能得到極大提高，且產(chǎn)品的各項性能指標(biāo)全面滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB11263-1998《熱軋H型鋼和剖分T型鋼》及相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)對H型鋼組織和性能的要求。
本發(fā)明的原理是通過對熱軋后H型鋼的快速、高效的氣霧冷卻方法，抑制奧氏體晶粒長大，并通過相變強化、細(xì)晶強化和析出強化機制，使軋制后處于較高溫度的奧氏體組織在極短時間內(nèi)轉(zhuǎn)變成馬氏體或/和貝氏體組織，對于合金鋼則同時具有析出強化，在得到細(xì)小晶粒組織的同時，使H型鋼的綜合力學(xué)性能得到提高，各項性能指標(biāo)全面滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。
實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，在H型鋼萬能軋機的出口增設(shè)一套控制冷卻裝置，由于一般成品軋機與冷床之間的距離較短，要求控制冷卻裝置具有較強的冷卻能力，因此在冷卻過程中采用氣霧冷卻方式，以增大冷卻效率。同時為使最終H型鋼斷面溫度分布均勻，H型鋼的不同部位噴嘴的冷卻能力不同，腿部兩側(cè)噴嘴的冷卻能力較大，且使腰與腿的結(jié)合部位冷卻能力最強，上、下兩側(cè)分別有噴嘴垂直于H型鋼軋制方向?qū)ρ窟M行冷卻，但噴嘴的組數(shù)不同?？刂评鋮s裝置的冷卻能力可以通過水量和水壓進行調(diào)節(jié)。
H型鋼軋后控制冷卻的步驟是1，坯料加熱。在加熱爐內(nèi)將坯料加熱到1100～1200℃進行軋制。
2，在H型鋼萬能軋機機組上進行多道次往復(fù)軋制成形，所采用的軋制道次數(shù)和孔型數(shù)根據(jù)軋機布置形式、產(chǎn)品規(guī)格等確定。
3，軋件出成品軋機后進入冷卻裝置對不同的位置和方向上同時進行冷卻，冷卻水流量、冷卻水壓力可依據(jù)軋制產(chǎn)品的規(guī)格確定。
4，從冷卻裝置出來的H型鋼被送到冷床上冷卻，由于其各部位之間的溫度差較小，且已達到較低的溫度，因此在冷卻后可保證H型鋼具有較均勻的組織狀態(tài)，使H型鋼的力學(xué)性能得到顯著提高。
經(jīng)過上述四個H型鋼軋制及控制冷卻生產(chǎn)工藝步驟，可使H型鋼的力學(xué)性能指標(biāo)完全滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB11263-1998《熱軋H型鋼和剖分T型鋼》對H型鋼性能的要求。
本發(fā)明最大的優(yōu)點是通過在H型鋼熱軋后的控制冷卻裝置，采用氣霧控制冷卻技術(shù)，可在較短時間內(nèi)將具有較高溫度的H型鋼冷卻到較低的溫度，利用相變強化、析出強化和細(xì)晶強化機制，得到具有細(xì)小晶粒的H型鋼組織狀態(tài)，從而使其綜合力學(xué)性能得到了顯著提高。該技術(shù)可以通過在現(xiàn)有的軋機后加裝氣霧控制冷卻裝置來完成；生產(chǎn)的產(chǎn)品完全滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，極大提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，增強企業(yè)的競爭力。
具體實施例方式
實施例在某廠的H型鋼萬能軋機后加裝了一套控制冷卻裝置，其冷卻系統(tǒng)的布置圖如圖1所示，該冷卻裝置采用氣霧冷卻方式。軋制的H型鋼所用的坯料規(guī)格為300mm×200mm矩形坯，H型鋼的成品尺寸為HM200×150。坯料先在二輥開坯機進行軋制5道次，然后在UEU形式的萬能粗軋機機組軋制3道次，最后在萬能精軋機上軋制一道次。
在H型鋼軋制后進入控制冷卻裝置進行冷卻，冷卻裝置中噴嘴的斷面布置形式如圖2所示，上下兩組噴嘴沿H型鋼軸線的垂直方向布置，而兩側(cè)噴嘴沿H型鋼斷面水平軸線約成20℃夾角。整個冷卻裝置中，上噴嘴共有7個，分成3組進行控制；下噴嘴為10個，分成3組進行控制；兩側(cè)噴嘴每一側(cè)為14個，分成5組進行控制。
整個冷卻裝置的總水量為300m3/h，水壓為14MPa。
坯料的出爐溫度為1150℃，經(jīng)過11道次軋制后，成品機架的出口溫度為960℃，隨后進入到控制冷卻系統(tǒng)中進行冷卻。輥道的速度為1.5m/s，冷卻器的長度為8m，經(jīng)控制冷卻后，H型鋼的表面溫度為610℃，冷卻速率為65℃/s。
冷卻至室溫，對H型鋼的組織和性能進行檢驗，可知H型鋼的性能指標(biāo)完全滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB11263-1998《熱軋H型鋼和剖分T型鋼》對H型鋼性能的要求。


圖1是控制冷卻系統(tǒng)在生產(chǎn)線上的布置圖2是氣霧冷卻噴嘴的布置方式在圖1中，1為萬能精軋機，2為控制冷卻裝置，3為輸出輥道，4為定尺剪，5為冷床。H型鋼在軋制出萬能精軋機后，直接進入控制冷卻裝置進行冷卻，然后通過輸出輥道向前運行，當(dāng)達到定尺剪后，進行切定尺，最后到冷床上進行冷卻，直到室溫。
在圖2中，1為上噴嘴，2為下噴嘴，3為左側(cè)噴嘴，4為右側(cè)噴嘴，5為各種規(guī)格H型鋼。當(dāng)H型鋼進入到冷卻器中，各噴嘴從不同方向?qū)型鋼進行冷卻，并使其溫度盡可能均勻。
權(quán)利要求
1.對H型鋼熱軋后進行控制冷卻；
2.采用氣霧冷卻方式對H型鋼熱軋后進行控制冷卻；
3.H型鋼熱軋后氣霧冷卻的冷卻速率達到50℃/s以上；
全文摘要
本發(fā)明涉及H型鋼產(chǎn)品軋后控制冷卻的生產(chǎn)工藝技術(shù)。在精軋機組的后部增設(shè)控制冷卻裝置，生產(chǎn)過程中對軋制后的H型鋼采用氣霧冷卻方式在冷卻裝置中進行冷卻，冷卻的速率應(yīng)達到50℃/s以上以保證H型鋼在冷卻裝置中將溫度降低到所要求的溫度。本技術(shù)利用相變強化、析出強化和細(xì)晶強化機制，得到具有細(xì)小晶粒的H型鋼組織狀態(tài)，從而使其綜合力學(xué)性能得到了顯著提高。該技術(shù)生產(chǎn)的H型鋼產(chǎn)品性能完全滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB11263－1998《熱軋H型鋼和剖分T型鋼》對H型鋼性能的要求，極大提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，增強企業(yè)的競爭力。
文檔編號B21B1/08GK1583305SQ20041002062
公開日2005年2月23日 申請日期2004年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者吳迪, 趙憲明, 王國棟, 劉相華, 王黎筠, 岳發(fā) 申請人:東北大學(xué)