本發(fā)明涉及一種金屬冶金技術(shù)，尤其涉及鋼鐵生產(chǎn)領(lǐng)域中的熱連軋產(chǎn)線鋼板的離線熱處理用冷卻技術(shù)的裝置及控制方法。

背景技術(shù)：

隨著工程機(jī)械、汽車、集裝箱和鐵路等行業(yè)對鋼鐵生產(chǎn)領(lǐng)域中的熱連軋高強鋼需求量的逐年提升，鋼板離線熱處理工藝技術(shù)就顯得非常重要，而針對的冷卻技術(shù)則是整個鋼板離線熱處理工藝技術(shù)中的一項核心技術(shù)。

現(xiàn)有技術(shù)下的冷卻技術(shù)在鋼板熱處理上的應(yīng)用主要有兩個方面，一是鋼板回火后的淬火冷卻，包括柔性淬火，即終冷溫度并非常溫，二是鋼板正火后的加速冷卻。

目前，鋼板熱處理淬火冷卻主要采用水淬，即利用高壓水射流沖擊鋼板表面，產(chǎn)生強化換熱效果。這種冷卻方式主要用于中厚板熱處理淬火，對于較薄的熱連軋鋼板來說，瞬間冷卻強度過大，容易產(chǎn)生冷卻不均和板形問題，反而降低了成品合格率。同時，由于水冷強度大，無法實現(xiàn)柔性淬火所需的均勻冷卻和精確控溫的要求，造成鋼板水冷后性能不均。因此，目前對于熱連軋鋼板的熱處理淬火工藝尚無十分有效的冷卻裝置。

而傳統(tǒng)的鋼板正火熱處理工藝，加熱后采用空冷，鐵素體晶粒仍然會長大，導(dǎo)致鋼板的強度較低。如果在正火后采用適當(dāng)加速冷卻速度，就可以降低相變溫度，控制相變類型，細(xì)化相變組織，也可抑制微合金元素的碳氮化物長大，使其低溫彌散析出，從而提高鋼材的強度，保持鋼材韌性不降低。從成分設(shè)計的角度，在保證力學(xué)性能相同的條件下，可以降低鋼中的碳或合金元素的含量，從而改善鋼材的可焊接性。

中厚板熱處理工藝中為提高鋼板冷卻速率，提高生產(chǎn)效率，改善鋼板力學(xué)性能，部分正火生產(chǎn)線相繼開發(fā)正火加速冷卻工藝，鋼板的強韌性指標(biāo)可通過調(diào)節(jié)正火后的冷卻速率來實現(xiàn)控制。但是由于正火的加速冷卻所需的冷卻速率較低，一般采用氣霧冷卻，難以與淬火機(jī)實現(xiàn)一體化的冷卻控制，在中厚板熱處理線往往需要設(shè)置單獨的生產(chǎn)線，這樣就增大了投資，生產(chǎn)節(jié)奏也不夠緊湊。但是中厚板正火用加速冷卻裝置一般是針對厚規(guī)格鋼板產(chǎn)品，不太適用于較薄的熱連軋鋼板的正火加速冷卻，同時， 目前的中厚板用加速冷卻裝置相對比較簡陋，無法進(jìn)行精確控溫。

專利cn101525683a公開了一種熱處理鋼板冷卻裝置及其冷卻控制方法，采用氣霧冷卻對正火后的鋼板進(jìn)行加速冷卻，主要針對中厚板產(chǎn)品，不適用于薄規(guī)格熱連軋產(chǎn)品，也不具備淬火功能，同時氣霧冷卻對涉及的噴嘴的設(shè)計、冷卻方式的搭配要求較高，水氣配比穩(wěn)定才能確保冷卻均勻，冷卻范圍窄。

專利cn102424902a公開了一種薄規(guī)格中厚板離線熱處理汽霧冷卻系統(tǒng)，定位于中厚板產(chǎn)品，采用狹縫噴水與噴氣混合成汽霧來實現(xiàn)對鋼板的汽霧冷卻。狹縫噴嘴流量調(diào)節(jié)范圍較窄，水氣配比難度更大，低流量下難以形成穩(wěn)定的水幕，高流量下水汽混合成的汽霧冷卻強度過大，也不適用于熱連軋薄規(guī)格鋼板的正火后加速冷卻控制。

專利cn101831532a公開了一種鋼板正火后加速冷卻工藝方法，涉及一種鋼板正火后加速冷卻工藝方法，冷卻形式為氣霧冷卻和層流冷卻結(jié)合或氣霧冷卻和噴射冷卻結(jié)合方式。主要針對中厚板產(chǎn)品，不適用于薄規(guī)格熱連軋產(chǎn)品，也不具備淬火功能，同時氣霧冷卻對涉及的噴嘴的設(shè)計、冷卻方式的搭配要求較高，水氣配比穩(wěn)定才能確保冷卻均勻，冷卻范圍窄。

專利cn102912091a公開了一種提高正火鋼板綜合力學(xué)性能的方法及其冷卻系統(tǒng)，在輥道上下設(shè)置水霧冷卻裝置，冷卻裝置設(shè)置有多組噴嘴，沿輥道軸向設(shè)置，且從輥道邊緣至輥道中心方向噴嘴之間的間距遞減。其設(shè)備過于簡單，難以實現(xiàn)精確控溫，也不具備淬火功能。

專利cn101303780a公開了一種提高正火鋼板強度的淬火機(jī)加速冷卻工藝，通過設(shè)定高低壓小水量來實現(xiàn)鋼板正火后的加速冷卻，主要針對中厚板產(chǎn)品，由于水冷速率過大，不適用于薄規(guī)格熱連軋產(chǎn)品的正火后的加速冷卻。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)下的各種冷卻技術(shù)，或多或少存在有一定的缺陷，無法滿足所有的版型需求，目前也無成熟的熱連軋鋼板的熱處理冷卻裝置和控制方法，尤其是集淬火、柔性淬火和加速冷卻功能于一身的一體化冷卻裝置與控制方法更是空白。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)下水淬冷卻方法所存在的瞬間冷卻強度過大，容易產(chǎn)生冷卻不均和板形問題，且由于水冷強度大，無法實現(xiàn)柔性淬火所需的均勻冷卻和精確控溫的要求，造成鋼板水冷后性能不均的問題，而其他的冷卻方式難以與淬火機(jī)實現(xiàn)一體化的冷卻控制，需要設(shè)置單獨的生產(chǎn)線，投資成本較高，生產(chǎn)節(jié)奏也不夠緊湊，且不太適用于較薄的熱連軋鋼板的正火加速冷卻，冷卻裝置比較簡陋，無法進(jìn)行精確控溫的 問題。本發(fā)明提供了一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻裝置及控制方法，通過在熱處理后布置高壓噴射水冷和低壓水霧冷卻裝置，可以在一套冷卻裝置上實現(xiàn)熱連軋鋼板回火后淬火和柔性淬火冷卻、正火后的加速冷卻等所有冷卻控制功能。同時，通過調(diào)整水霧噴射量即可實現(xiàn)均勻冷卻，避免了傳統(tǒng)氣霧冷卻水氣配比調(diào)整的繁瑣與不穩(wěn)定。本發(fā)明設(shè)備緊湊、功能齊全、投資節(jié)省，可滿足所有熱連軋鋼板的熱處理冷卻需求，通過均勻冷卻和精確控溫，可有效改善鋼板的組織性能，提高了產(chǎn)品質(zhì)量與合格率。

本發(fā)明的一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻裝置及控制方法，其具體結(jié)構(gòu)及技術(shù)方案如下所述：

一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻裝置，包括高壓噴嘴及低壓水霧噴嘴，其具體為：

所述的高壓噴嘴組成高壓噴射冷卻系統(tǒng)，而低壓水霧噴嘴組成低壓水霧冷卻系統(tǒng)，高壓噴射冷卻系統(tǒng)和低壓水霧噴嘴冷卻系統(tǒng)順序設(shè)置，組成一整體式的冷卻裝置，對經(jīng)過的熱軋鋼板以1～75m/min的通板速度進(jìn)行冷卻作業(yè)。

根據(jù)本發(fā)明的一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻裝置，其特征在于，所述的高壓噴射冷卻系統(tǒng)包括沿著熱軋鋼板行進(jìn)方向順序設(shè)置的狹縫噴射冷卻組、雙聯(lián)噴射冷卻組和高壓單體噴射冷卻組，該狹縫噴射冷卻組、雙聯(lián)噴射冷卻組和高壓單體噴射冷卻組均為上下對稱式的設(shè)計，對經(jīng)過的熱軋鋼板上方及下方進(jìn)行冷卻作業(yè)，其中，狹縫噴射冷卻組為上下各1個高壓噴嘴，該高壓噴嘴最大流量為1080m³/h，雙聯(lián)噴射冷卻組為上下各2個聯(lián)裝式高壓噴嘴，最大流量為660m³/h，而高壓單體噴射冷卻組由上下各6個高壓噴嘴組成，其最大流量為560m³/h。

根據(jù)本發(fā)明的一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻裝置，其特征在于，所述的高壓噴射冷卻系統(tǒng)的整體長度為3.24米，水壓為0.8mpa，最大流量為2300m³/h。

根據(jù)本發(fā)明的一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻裝置，其特征在于，所述的低壓水霧冷卻系統(tǒng)包括沿著熱軋鋼板行進(jìn)方向順序設(shè)置的水霧冷卻組，該水霧冷卻組為上下各3組順序設(shè)置的對稱式設(shè)計，對經(jīng)過的熱軋鋼板上方及下方進(jìn)行冷卻作業(yè)，其中，每組水霧冷卻組共設(shè)置有12個低壓水霧噴嘴，每組水霧冷卻組的最大流量360m³/h，且各組水霧冷卻組均設(shè)置有控制器獨立控制。

根據(jù)本發(fā)明的一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻裝置，其特征在于，所述的低壓水霧冷卻系統(tǒng)的整體長度為14.4米，水壓為0.4mpa，最大流量為2160m³/h。

此處設(shè)計為本發(fā)明的一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻裝置的關(guān)鍵所在，將高壓噴射冷卻系統(tǒng)劃分為沿著熱軋鋼板行進(jìn)方向上下對稱式設(shè)置的狹縫噴射冷卻組、雙聯(lián)噴射冷卻組和高壓單體噴射冷卻組，此設(shè)計可以滿足冷卻原理上的快速均勻冷卻的需要， 而低壓水霧冷卻系統(tǒng)劃分為上下各3組順序?qū)ΨQ式設(shè)置的水霧冷卻組，此設(shè)計可以滿足加速冷卻和弱冷的需要。

根據(jù)本發(fā)明的一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻控制方法，基于上述的一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻裝置，該冷卻控制方法具體如下所述：

1)回火后的淬火冷卻控制方法，該控制方法通過設(shè)定高壓噴射冷卻系統(tǒng)的狹縫噴射冷卻組的上部噴射流量設(shè)定為250～680m³/h、下部噴射流量設(shè)定為400～960m³/h，雙聯(lián)噴射冷卻組的上部噴射流量設(shè)定為100～170m³/h、下部噴射流量設(shè)定為160～260m³/h，高壓單體噴射冷卻組的上部噴射流量設(shè)定為130～200m³/h、下部噴射流量設(shè)定為210～310m³/h，關(guān)閉低壓水霧冷卻系統(tǒng)，通板速度20～50m/min，在熱處理高壓區(qū)淬火后冷卻到常溫，板形良好，性能達(dá)到目標(biāo)要求。

2)回火后的柔性淬火冷卻控制方法，該控制方法通過設(shè)定高壓噴射冷卻系統(tǒng)的狹縫噴射冷卻組的上部噴射流量設(shè)定為200～630m³/h、下部噴射流量設(shè)定為380～930m³/h，雙聯(lián)噴射冷卻組的上部噴射流量設(shè)定為80～150m³/h、下部噴射流量設(shè)定為120～220m³/h，高壓單體噴射冷卻組的上部噴射流量設(shè)定為110～180m³/h、下部噴射流量設(shè)定為180～280m³/h，低壓水霧冷卻系統(tǒng)的水霧冷卻組噴射流量設(shè)定開度為20～40％，即72～144m³/h，通板速度12～55m/min，將鋼板柔性淬火冷卻到330℃，板形良好，性能達(dá)到目標(biāo)要求。

3)正火后的加速冷卻控制方法，該控制方法關(guān)閉高壓噴射冷卻系統(tǒng)所有的閥門，將正火后的鋼板快速通過高壓噴射冷卻系統(tǒng)所處的高壓噴水區(qū)，直接進(jìn)入低壓水霧冷卻系統(tǒng)，通過設(shè)定水霧冷卻組的上部水霧噴射流量開度為70～80％，即252～288m³/h，而下部水霧噴射流量開度為80～85％，即288～306m³/h，通板速度50～70m/min，鋼板柔性淬火冷卻到650℃，板形良好，性能達(dá)到目標(biāo)要求。

上述的一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻控制方法，通過設(shè)定合理的水量、水比和輥道速度，在熱處理高壓區(qū)將鋼板冷卻到需要的相變溫度點，后續(xù)的水霧冷卻為相變過程的均勻冷卻提供了很好的條件，可以有效減小組織應(yīng)力的產(chǎn)生，從而改善鋼板淬火后的板形。水霧冷卻還可以實現(xiàn)終冷溫度的精確控制，使得冷卻后的鋼板得到所需的相變組織。

使用本發(fā)明的一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻裝置及控制方法獲得了如下有益效果：

1.本發(fā)明的一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻裝置及控制方法，能滿足了熱連軋鋼板熱處理后所有的冷卻需要，簡化了熱連軋鋼板熱處理生產(chǎn)線設(shè)計，無需再分別設(shè)計淬 火線和正火線，可以節(jié)省大量投資；

2.本發(fā)明的一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻裝置及控制方法，其改良的水霧冷卻系統(tǒng)的設(shè)計，避免了以往氣霧冷卻系統(tǒng)水氣配比的繁瑣與不穩(wěn)定，實現(xiàn)了均勻冷卻和精確控溫，不僅可以是熱處理鋼板得到理想的組織，而且可以使鋼板性能均勻，板形良好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻裝置及控制方法的裝置部分的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻裝置及控制方法的冷卻控制流程圖。

圖中：1-高壓噴嘴，2-低壓水霧噴嘴，3-熱軋鋼板，a-高壓噴射冷卻系統(tǒng)，a1-狹縫噴射冷卻組，a2-雙聯(lián)噴射冷卻組，a3-高壓單體噴射冷卻組，b-低壓水霧冷卻系統(tǒng)，b1-水霧冷卻組。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻裝置及控制方法做進(jìn)一步的描述。

如圖1所示，一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻裝置，包括高壓噴嘴1及低壓水霧噴嘴2，高壓噴嘴組成高壓噴射冷卻系統(tǒng)a，而低壓水霧噴嘴組成低壓水霧冷卻系統(tǒng)b，高壓噴射冷卻系統(tǒng)和低壓水霧噴嘴冷卻系統(tǒng)順序設(shè)置，組成一整體式的冷卻裝置，對經(jīng)過的熱軋鋼板3以1～75m/min的通板速度進(jìn)行冷卻作業(yè)。

高壓噴射冷卻系統(tǒng)a包括沿著熱軋鋼板3行進(jìn)方向順序設(shè)置的狹縫噴射冷卻組a1、雙聯(lián)噴射冷卻組a2和高壓單體噴射冷卻組a3，該狹縫噴射冷卻組、雙聯(lián)噴射冷卻組和高壓單體噴射冷卻組均為上下對稱式的設(shè)計，對經(jīng)過的熱軋鋼板上方及下方進(jìn)行冷卻作業(yè)，其中，狹縫噴射冷卻組為上下各1個高壓噴嘴1，該高壓噴嘴最大流量為1080m³/h，雙聯(lián)噴射冷卻組為上下各2個聯(lián)裝式高壓噴嘴，最大流量為660m³/h，而高壓單體噴射冷卻組由上下各6個高壓噴嘴組成，其最大流量為560m³/h。

高壓噴射冷卻系統(tǒng)a的整體長度為3.24米，水壓為0.8mpa，最大流量為2300m³/h。

低壓水霧冷卻系統(tǒng)b包括沿著熱軋鋼板3行進(jìn)方向順序設(shè)置的水霧冷卻組b1，該水霧冷卻組為上下各3組順序設(shè)置的對稱式設(shè)計，對經(jīng)過的熱軋鋼板上方及下方進(jìn)行 冷卻作業(yè)，其中，每組水霧冷卻組共設(shè)置有12個低壓水霧噴嘴2，每組水霧冷卻組的最大流量360m³/h，且各組水霧冷卻組均設(shè)置有控制器獨立控制。

低壓水霧冷卻系統(tǒng)b的整體長度為14.4米，水壓為0.4mpa，最大流量為2160m³/h。

本發(fā)明的一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻裝置將高壓噴射冷卻系統(tǒng)劃分為沿著熱軋鋼板行進(jìn)方向上下對稱式設(shè)置的狹縫噴射冷卻組、雙聯(lián)噴射冷卻組和高壓單體噴射冷卻組，此設(shè)計可以滿足冷卻原理上的快速均勻冷卻的需要，而低壓水霧冷卻系統(tǒng)劃分為上下各3組順序?qū)ΨQ式設(shè)置的水霧冷卻組，此設(shè)計可以滿足加速冷卻和弱冷的需要。

一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻控制方法，基于上述權(quán)利的一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻裝置，該冷卻控制方法具體如下所述：

1)回火后的淬火冷卻控制方法，該控制方法通過設(shè)定高壓噴射冷卻系統(tǒng)a的狹縫噴射冷卻組a1的上部噴射流量設(shè)定為250～680m³/h、下部噴射流量設(shè)定為400～960m³/h，雙聯(lián)噴射冷卻組a2的上部噴射流量設(shè)定為100～170m³/h、下部噴射流量設(shè)定為160～260m³/h，高壓單體噴射冷卻組a3的上部噴射流量設(shè)定為130～200m³/h、下部噴射流量設(shè)定為210～310m³/h，關(guān)閉低壓水霧冷卻系統(tǒng)b，通板速度20～60m/min，在熱處理高壓區(qū)淬火后冷卻到常溫，板形良好，性能達(dá)到目標(biāo)要求。

2)回火后的柔性淬火冷卻控制方法，該控制方法通過設(shè)定高壓噴射冷卻系統(tǒng)a的狹縫噴射冷卻組a1的上部噴射流量設(shè)定為200～630m³/h、下部噴射流量設(shè)定為380～930m³/h，雙聯(lián)噴射冷卻組a2的上部噴射流量設(shè)定為80～150m³/h、下部噴射流量設(shè)定為120～220m³/h，高壓單體噴射冷卻組a3的上部噴射流量設(shè)定為110～180m³/h、下部噴射流量設(shè)定為180～280m³/h，低壓水霧冷卻系統(tǒng)b的水霧冷卻組b1噴射流量設(shè)定開度為20～40％，即72～144m³/h，通板速度12～70m/min，將鋼板柔性淬火冷卻到330℃，板形良好，性能達(dá)到目標(biāo)要求。

3)正火后的加速冷卻控制方法，該控制方法關(guān)閉高壓噴射冷卻系統(tǒng)a所有的閥門，將正火后的鋼板快速通過高壓噴射冷卻系統(tǒng)所處的高壓噴水區(qū)，直接進(jìn)入低壓水霧冷卻系統(tǒng)b，通過設(shè)定水霧冷卻組b1的上部水霧噴射流量開度為70～80％，即252～288m³/h，而下部水霧噴射流量開度為80～85％，即288～306m³/h，通板速度50～70m/min，鋼板柔性淬火冷卻到650℃，板形良好，性能達(dá)到目標(biāo)要求。

本發(fā)明的一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻控制方法，通過設(shè)定合理的水量、水比和輥道速度，在熱處理高壓區(qū)將鋼板冷卻到需要的相變溫度點，后續(xù)的水霧冷卻為相變過程的均勻冷卻提供了很好的條件，可以有效減小組織應(yīng)力的產(chǎn)生，從而改善鋼板淬火后的板形。水霧冷卻還可以實現(xiàn)終冷溫度的精確控制，使得冷卻后的鋼板得到所需 的相變組織。

實施例

一)回火后的淬火冷卻，鋼板厚度3mm，高溫回火后920℃，高壓噴射冷卻系統(tǒng)a的狹縫噴射冷卻組a1的上噴流量設(shè)定為280m³/h，下噴流量設(shè)定為443m³/h，雙聯(lián)噴射冷卻組a2的上噴流量設(shè)定為105.5m³/h，下噴流量設(shè)定為167m³/h，高壓單體噴射冷卻組a3的上噴流量設(shè)定為135.8m³/h，下噴流量設(shè)定為215.5m³/h，關(guān)閉低壓水霧冷卻系統(tǒng)b的閥門，通板速度26m/min，鋼板淬火冷卻到常溫，板形良好，性能達(dá)到目標(biāo)要求。

二)回火后的柔性淬火冷卻，鋼板厚度7.5mm，高溫回火后910℃，高壓噴射冷卻系統(tǒng)a的狹縫噴射冷卻組a1的上噴流量設(shè)定為261.7m³/h，下噴流量設(shè)定為415.2m³/h，雙聯(lián)噴射冷卻組a2的上噴流量設(shè)定為100.1m³/h，下噴流量設(shè)定為156.5m³/h，高壓單體噴射冷卻組a3的上噴流量設(shè)定為129.1m³/h，下噴流量設(shè)定為201.7m³/h，低壓水霧冷卻系統(tǒng)b的水霧冷卻組b1的上、下開度25％，通板速度42m/min，鋼板柔性淬火冷卻到330℃，板形良好，性能達(dá)到目標(biāo)要求。

三)正火后的加速冷卻，鋼板厚度5mm，正火后出爐溫度950℃，關(guān)閉高壓噴射冷卻系統(tǒng)a的所有閥門，低壓水霧冷卻系統(tǒng)b的水霧冷卻組b1的水霧上噴開度80％，水霧下噴開度85％，通板速度50m/min，鋼板柔性淬火冷卻到650℃，板形良好，性能達(dá)到目標(biāo)要求。

本發(fā)明的一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻裝置及控制方法，能滿足了熱連軋鋼板熱處理后所有的冷卻需要，簡化了熱連軋鋼板熱處理生產(chǎn)線設(shè)計，無需再分別設(shè)計淬火線和正火線，可以節(jié)省大量投資；且本發(fā)明的一種熱連軋鋼板熱處理用冷卻裝置及控制方法，其改良的水霧冷卻系統(tǒng)的設(shè)計，避免了以往氣霧冷卻系統(tǒng)水氣配比的繁瑣與不穩(wěn)定，實現(xiàn)了均勻冷卻和精確控溫，不僅可以是熱處理鋼板得到理想的組織，而且可以使鋼板性能均勻，板形良好。