將軋後在線淬火冷卻區域擴展到冷床的方法
2023-09-18 17:26:10 1
專利名稱：將軋後在線淬火冷卻區域擴展到冷床的方法
技術領域：
本發明涉及的是一種金屬熱處理技術領域的淬火的方法:特別是一種將軋後 在線淬火冷卻區域擴展到冷床的方法。
背景技術：
淬火是指將鋼加熱到Ac3或Au點以上某一溫度，保持一定時間，然後以適當 速度冷卻獲得預期組織的熱處理工藝。為了節約能源和提高鋼材軋後的力學性 能，軋後在線進行淬火和自回火的工藝被採用。軋後在線進行淬火和自回火的優 點是鋼材軋後通過控制淬火冷卻強度和時間使表層溫度快速下降獲得馬氏體或 貝氏體，然後結束淬火冷卻過程藉助鋼材內部熱量的傳遞使表面溫度重新升高實 現回火，這個工藝實現了鋼材成型、淬火冷卻和回火三個工序在生產線上一次完 成，無需再次進行進行加熱回火。
經對現有技術文獻檢索發現，Reidax Bjorhovde. Development and use of high performance Steel. Journal of Constructional Steel Research. 60 (2004)P393-400文章介紹了一種鋼材軋後在線淬火與自回火技術(簡稱QST技 術)，該技術處理的鋼材與其它方法相比，除提高屈服強度和韌性外，可焊性能 得到改進，並具有相對低的殘餘應力。QST技術是將完成精軋的鋼材在預定的淬 火冷卻區域進行淬火冷卻，在控制淬火冷卻強度和淬火冷卻時間的條件下使表層 溫度快速下降獲得馬氏體或貝氏體，然後結束淬火冷卻過程，並藉助鋼材內部熱 量使鋼材的表層溫度高於某一溫度，實現淬火以後的自回火。該方法需要足夠的 淬火冷卻區域實現淬火冷卻的目的，對於精軋機與冷床之間預留的空間不夠進行 淬火冷卻的情況，則無法實現預期的淬火與自回火目的。其原因是精軋後的鋼材 需要在冷床停留並進行橫向移動，在冷床上進行淬火冷卻無法保證鋼材整體冷卻 的一致性，會出現先進冷床的鋼材與後進冷床的鋼材的性能有很大的差異。
發明內容
本發明針對現有技術的不足和缺陷，提出一種將軋後在線淬火冷卻區域擴展
3到冷床的方法，在利用現有的精軋機與冷床之間預留的空間的前提下，將淬火冷 卻區間擴展到冷床區域，解決淬火冷卻區間不足的問題，同時解決鋼材在冷床上 各個部分的淬火冷卻強度和淬火冷卻時間不一致的問題。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明在精軋機與冷床之間預留的空間 設置針對鋼材的淬火冷卻罩，然後根據檢測到的輥道運動速度乘以根據鋼材尺寸 和性能要求計算得出的淬火冷卻時間，減去精軋機與冷床之間預留的空間長度， 即可得出冷床的淬火冷卻區間長度，在淬火冷卻區間內設置至少一個冷床淬火冷 卻罩。每個冷床淬火冷卻罩為一個控制單元，在鋼材在冷床運動停止的同時，控 制系統開始按照與鋼材運動方向相反的順序和鋼材精軋後的運動速率，逐個結束 冷床上的冷床淬火冷卻罩的噴水，該方法實現了鋼材沿長度方向各部位冷卻時間 的一致性。
本發明在精軋機與冷床之間預留的空間設置針對鋼材的淬火冷卻罩，該淬火 冷卻罩可以根據鋼材的形狀設計，而不用考慮在冷床上鋼材需要橫向移動的問題。
本發明在每個冷床淬火冷卻罩的後面設置吹掃裝置，保證淬火動作結束後停 留在冷床淬火冷卻罩底部的鋼材表面無積水存在。冷床淬火冷卻罩的形狀設計需 要考慮鋼材的形狀和整條鋼材需要橫向移動的問題。同時在電器控制上需要配置 相應的功能。
所述的淬火冷卻罩、冷床淬火冷卻罩對通過的鋼材的上、下、左、右四個面 進行淬火冷卻。冷床淬火冷卻罩還要考慮鋼材在冷床橫向移動的問題，使左側噴 水罩或右側噴水罩的最低點高於鋼材的最高點。噴水罩的噴水可以是以開孔方法
實現，也可以按照在需要冷卻的部位設置噴水嘴或噴霧嘴的方法實現。這裡的噴 水也適用於噴霧、噴氣或噴其它介質。
本發明針對的產品對象是各類鋼材，它可以是各種類型型鋼、鋼板和帶鋼， 特別是H型鋼、鋼軌、角鋼、鋼板、帶鋼等的軋後淬火與自回火處理，也可以是 鋼板、帶鋼、圓鋼等。
與現有技術相比，本發明是在對現有鋼材軋制後淬火冷卻區間不足的狀況分 析的基礎上設計的，尤其是對H型鋼、鋼軌、角鋼等形狀複雜的型鋼。由於借用 了冷床的區間，解決了冷卻區間不足的問題，同時又可保證鋼材在冷床上沿長度方向冷卻效果一致，避免了由於精軋機與冷床之間預留的空間不夠進行淬火冷卻 情況。
圖1為本發明實施例採用的冷床淬火冷卻罩示意圖。
圖中左側噴水罩l、上噴水罩2、右側噴水罩3、噴水4、下噴水罩5、輥 道6、 H型鋼7、供水管路8。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案 為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和過程，但本發明的保護範圍不限於 下述的實施例。
實施例1
本實例的處理產品對象為H型鋼，H型鋼的尺寸為高338mm，寬度323mm翼 緣與腹板厚度30. 5mm， H型鋼精軋後在輥道上的運動速率為3m/s。
首先在精軋機與冷床之間的9m長預留淬火冷卻空間的相互間距為1. 5m的輥 道之間設置6套淬火冷卻罩，該淬火冷卻罩是根據H型鋼的形狀設計，淬火冷卻 罩是由上噴水罩、下噴水罩、左側噴水罩和右側噴水罩組成。為了保證H型鋼在 輥道上順利通過淬火冷卻罩，左側噴水罩和右側噴水罩平行於H型鋼的翼緣，並 分別距離H型鋼翼緣的外側面約100mm，上噴水罩的噴水面距離輥道上輥面的尺 寸為450mm，下噴水罩的噴水面低於輥面約50mm。上噴水罩、下噴水罩、左側噴 水罩和右側噴水罩實現了將通過的H型鋼的上、下、左、右四個面進行淬火冷卻 的目的。上噴水罩、下噴水罩、左側噴水罩和右側噴水罩之間分別通過管路、閥 門與一個供水管路聯接。
其次是對冷床淬火冷卻區間的淬火冷卻罩進行設計。根據處理的H型鋼的厚 度尺寸確定需要噴水9秒的時間達到要求的冷卻效果，所以冷床淬火冷卻區間長 度為18m，設置12套冷床淬火冷卻罩，冷床淬火冷卻罩由上噴水罩、下噴水罩、 左側噴水罩和右側噴水罩組成。上噴水罩、下噴水罩、左側噴水罩和右側噴水罩 實現了將通過的H型鋼的上、下、左、右四個面進行淬火冷卻的目的。上噴水罩、 下噴水罩、左側噴水罩和右側噴水罩之間分別通過管路、閥門與一個獨立的供水 管路聯接。冷床淬火冷卻罩如圖1所示。冷床淬火冷卻罩具體組成包括左側噴水罩1、 上噴水罩2、右側噴水罩3、噴水4、下噴水罩5、輥道6、 H型鋼7、管路8。冷 床淬火冷卻罩的上噴水罩2的最低點高於H型鋼在輥道6約450mra，下噴水罩5 的最高點低於輥道6的最高點50mm。左側噴水罩1平行於H型鋼7的翼緣，並 距離H型鋼翼緣的外側面約100mm，右側噴水罩3的設置在結構上考慮了 H型鋼 的橫向移動問題，將右側噴水罩3的最低點高於H型鋼在輥道6約450mm，同時 通過將噴水方向旋轉與H型鋼翼緣外側面呈30。 -75°的夾角a的方法實現H 型鋼右側翼緣外側面得到淬火冷卻。
將每套冷床淬火冷卻罩作為一個控制單元，在H型鋼在冷床運動停止的同 時，控制系統開始按照與H型鋼運動方向相反的順序和H型鋼精軋後的運動速率 3m/s,逐個結束冷床上的冷床淬火冷卻罩的噴水，該方法實現了H型鋼沿長度方 向各部位冷卻時間的一致性。同時在每個冷床淬火冷卻罩的後面設置吹掃裝置， 保證淬火動作結束後停留在冷床淬火冷卻罩底部的H型鋼的凹槽內無積水存在。 同時在電器控制上需要配置相應的功能。採用該工藝的優點是(1)解決了精軋 機與冷床之間預留區間不足的問題。(2)實現了 H型鋼沿長度方向各部分的冷卻 強度一致性。
實施例2
本實例的處理產品對象為鋼軌，型號為110軌，精軋後在輥道上的運動速率 為3m/s。
首先在精軋機與冷床之間的12m長預留淬火冷卻空間的相互間距為1.5m的 兩個輥道之間設置8套淬火冷卻罩，該淬火冷卻罩可以根據鋼軌的形狀設計，淬 火冷卻罩是由上噴水罩、下噴水罩、左側噴水罩和右側噴水罩組成。
為了保證鋼軌在輥道上順利通過淬火冷卻罩，左側噴水罩和右側噴水罩平行 於鋼軌的側面，並分別距離鋼軌側面約lOOmm，上噴水罩的噴水面距離輥道上輥 面的尺寸為300咖，下噴水罩的噴水面低於輥面約50mm。上噴水罩用於軌面的淬 火冷卻，下噴水罩用於鋼軌底面的淬火冷卻，左側噴水罩和右側噴水罩分別用於 對軌頭兩個側面的淬火冷卻。上噴水罩、下噴水罩、左側噴水罩和右側噴水罩之 間分別通過管路、閥門與一個供水管路聯接。
其次是對冷床淬火冷卻區間的冷床淬火冷卻罩進行設計。根據處理的鋼軌軌
6頭的尺寸確定需要噴水io秒的時間達到要求的冷卻效果，所以冷床淬火冷卻區間長度為18m，設置12套冷床淬火冷卻罩，冷床淬火冷卻罩是由上噴水罩、下噴水罩、左側噴水罩和右側噴水罩組成。左側噴水罩和右側噴水罩的最低點高於軌面100mm並將噴水面與軌面呈30° _75°的夾角a的方法實現鋼軌的兩個軌頭側面得到淬火冷卻。上噴水罩用於軌面的淬火冷卻，噴水面最低點高於輥道約300mm下噴水罩用於軌道底面的淬火冷卻，噴水罩的最高點低於輥道的最高點50mra。，上噴水罩、下噴水罩、左側噴水罩和右側噴水罩之間分別通過管路、閥門與一個供水管路聯接。
將每個冷床淬火冷卻罩作為一個控制單元，在鋼軌在冷床運動停止的同時,控制系統開始啟動，按照與鋼軌運動方向相反的順序和鋼軌精軋後的3m/s的運動速率，逐個結束冷床上的冷床淬火冷卻罩的噴水，該方法實現了鋼軌沿長度方向各部位冷卻時間的一致性。同時在每個冷床淬火冷卻罩的後面設置吹掃裝置，保證淬火動作結束後停留在冷床淬火冷卻罩底部的鋼軌無積水存在。同時在電器控制上需要配置相應的功能。採用該工藝的優點是(1)解決了精軋機與冷床之間預留區間不足的問題。(2)實現了鋼軌沿長度方向各部分的冷卻強度一致性。
實施例3
本實例的處理產品對象為鋼板，首先在精軋機與冷床之間的預留淬火冷卻空間的每對輥道之間設置淬火冷卻罩，淬火冷卻罩是由上噴水罩、下噴水罩、左側噴水罩和右側噴水罩組成。左側噴水罩和右側噴水罩平行於鋼板的側面，用於對鋼板兩個側面的淬火冷卻。上噴水罩用於鋼板上表面的淬火冷卻，下噴水罩用於鋼板下表面的淬火冷卻。上噴水罩、下噴水罩、左側噴水罩和右側噴水罩之間分別通過管路、閥門與一個獨立的供水管路聯接。
其次是對冷床淬火冷卻區間的淬火冷卻罩進行設計。冷床淬火冷卻區間的冷床淬火冷卻罩可以是在每兩個輥道之間設置一套或多套，冷床淬火冷卻罩結構與淬火冷卻罩相同。
根據檢測到的輥道運動速度乘以根據鋼材尺寸和性能要求計算得出的淬火冷卻時間，減去精軋機與冷床之間預留的空間長度，即可得出冷床的淬火冷卻區間長度，在淬火冷卻區間內設置n個冷床淬火冷卻罩。如果每兩個輥道之間設置l套冷床淬火冷卻罩，如果冷床淬火冷卻區間內內的輥道數量為m個，則冷床淬火冷卻罩的數量n= (m-l)。每個冷床淬火冷卻罩為一個控制單元，在鋼板在冷床運動停止的同時，控制系統開始按照與鋼板運動方向相反的順序和鋼板精軋後的運動速率，逐個結束冷床上的冷床淬火冷卻罩的噴水，該方法實現了鋼板沿長度方向各部位冷卻時間的一致性。同時在每個冷床淬火冷卻罩的後面設置吹掃裝置，保證淬火動作結束後停留在冷床淬火冷卻罩底部的鋼板無積水存在。冷床淬火冷卻罩的形狀設計需要考慮鋼板的形狀和鋼板需要橫向移動的問題。同時在電
器控制上需要配置相應的功能。採用該工藝的優點是(1)解決了精軋機與冷床之間預留區間不足的問題。(2)實現了鋼板沿長度方向各部分的冷卻強度一致性。
權利要求
1、一種將軋後在線淬火冷卻區域擴展到冷床的方法，其特徵在於在精軋機與冷床之間預留的空間設置針對鋼材的淬火冷卻罩；然後根據檢測到的輥道運動速度乘以根據鋼材尺寸和性能要求計算得出的淬火冷卻時間，減去精軋機與冷床之間預留的空間長度，即得出冷床的淬火冷卻區間長度，將冷床的淬火冷卻區間劃分為至少一個冷床淬火冷卻罩，每兩個輥道之間設置一個或多個冷床淬火冷卻罩；鋼材在冷床運動停止的同時，控制系統開始按照與鋼材運動方向相反的順序和鋼材精軋後的運動速率，逐個結束冷床上的冷床淬火冷卻罩的噴水，實現了鋼材沿長度方向各部位冷卻時間的一致性。
2、 根據權利要求l所述的將軋後在線淬火冷卻區域擴展到冷床的方法，其 特徵是，所述的淬火冷卻罩、冷床淬火冷卻罩結構相同，其上噴水罩、下噴水罩、 左側噴水罩和右側噴水罩分別對通過的鋼材的上、下、左、右四個面進行淬火冷卻，它們之間分別通過管路、閥門與一個供水管路聯接，或者每個噴水罩通過管 路、閥門與一個獨立的供水管路聯接。
3、 根據權利要求1或2所述的將軋後在線淬火冷卻區域擴展到冷床的方法， 其特徵是，所述冷床淬火冷卻罩的後面設置吹掃裝置，使淬火動作結束後停留在 冷床淬火冷卻罩底部的鋼材表面無積水存在。
4、 根據權利要求1或2所述的將軋後在線淬火冷卻區域擴展到冷床的方法， 其特徵是，所述的冷床淬火冷卻罩，其左側噴水罩或右側噴水罩的最低點高於鋼 材的最高點，噴水罩的噴水以開孔方法實現，或按照在需要冷卻的部位設置噴水 嘴或噴霧嘴的方法實現。
全文摘要
一種材料熱處理技術領域的將軋後在線淬火冷卻區域擴展到冷床的方法。本發明在精軋機與冷床之間預留的空間設置針對鋼材的淬火冷卻罩，然後根據輥道運動速度和淬火冷卻時間的要求，確定冷床的淬火冷卻區間長度，將冷床的淬火冷卻區間劃分為至少一個冷床淬火冷卻罩，每兩個輥道之間設置一個或多個冷床淬火冷卻罩，鋼材在冷床運動停止的同時，控制系統開始按照與鋼材運動方向相反的順序和鋼材精軋後的運動速率，逐個結束冷床上的冷床淬火冷卻罩的噴水，實現了鋼材沿長度方向各部位冷卻時間的一致性。本發明解決了精軋機與冷床之間預留區間不足的問題和鋼材各部分在冷床淬火冷卻均勻性的問題。
文檔編號C21D1/18GK101476023SQ20091004610
公開日2009年7月8日 申請日期2009年2月12日 優先權日2009年2月12日
發明者左訓偉, 幸 張, 駿 徐, 陳乃錄 申請人:上海交通大學