[精華]淺談熱軋帶鋼的成品冷卻

1、熱軋帶鋼的成品冷卻1、刖§近年來，由于汽車制造業(yè)、建筑業(yè)、大口徑管線鋼生產(chǎn)的蓬勃發(fā) 展，使得用戶對(duì)原料帶鋼最終產(chǎn)品的組織性能提出更高的要求。對(duì)于 熱軋帶鋼而言，軋后控制冷卻對(duì)組織性能起著關(guān)鍵性作用，因?yàn)槔鋮s 速度的快慢直接影響帶鋼內(nèi)部的晶相轉(zhuǎn)變及卷取溫度的高低。國(guó)內(nèi)外 一些鋼鐵公司都先后在自己的生產(chǎn)線上裝備了冷卻線，如日本的新日 鐵熱帶車間、德國(guó)的戴維公司、我國(guó)的武鋼、鞍鋼、邯鋼等都有自己 的冷卻設(shè)備，取得了不錯(cuò)的效果和很好的經(jīng)驗(yàn)。2冷卻機(jī)理鋼的強(qiáng)度和晶粒直徑的關(guān)系為s s= 6 o + rjd'i ,式中8（）鐵素 體單晶體的屈服強(qiáng)度（抵抗品格位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的應(yīng)力）；d晶粒直徑；

2、kf 晶格強(qiáng)度常數(shù)。對(duì)丁低合金鋼而言，r】d冷項(xiàng)對(duì)強(qiáng)度起主要作用。 就是說鐵素體晶粒越細(xì)，鋼材的強(qiáng)度越高，韌性越好。從冷卻曲線上 看，對(duì)帶鋼進(jìn)行快速冷卻可以獲得鐵素體晶粒多而且細(xì)。但冷卻速度 快，奧氏體晶粒來不及完成轉(zhuǎn)變，而形成不穩(wěn)定的貝氏體組織，冷卻 速度慢則形成粗大的珠光體，這兩者都會(huì)對(duì)帶銅的性能產(chǎn)生不利影 響。冷卻速度的快慢還直接影響卷取溫度。因?yàn)榫砣囟葘?duì)帶鋼的性 能也有著必然的聯(lián)系。所以選擇何種冷卻方式，控制好冷卻速度是獲 得令人滿意結(jié)果的關(guān)鍵。3 冷卻方式冷卻方式可分為三種：（1）噴水冷卻（傳統(tǒng)的冷卻方式）（2）層流冷 卻（3）霧化冷卻3.1噴水冷卻（傳統(tǒng)的冷卻方式）噴水冷卻是把水

3、加壓后從噴嘴噴出，形成液滴群沖擊鋼板表而對(duì) 帶鋼進(jìn)行冷卻。由于水粒的動(dòng)能小，不能沖破帶鋼表面形成的蒸氣月莫, 因而不能有效的帶走帶鋼的熱量。針對(duì)這一點(diǎn)，有的采用高壓水冷卻 （壓力達(dá)到1.76mpa）,高壓水動(dòng)能雖大，但水和帶鋼接觸時(shí)間極短, 飛濺十分嚴(yán)重，水的利用率低。噴水冷卻這種方式盡管簡(jiǎn)單，但效果 差，經(jīng)冷卻后的熱軋帶鋼機(jī)械性能不均勻，而且這種方式很難實(shí)現(xiàn)卷 取溫度的自動(dòng)控制。所以在寬帶鋼的冷卻上，現(xiàn)在已很少應(yīng)用，即使 用也是配合其它冷卻方式使用。3.2層流冷卻所謂層流冷卻，就是把水加壓后從噴嘴以較低的速度噴射，從而 形成平滑的層流。層流冷卻又可分為虹吸管式層流冷卻和水幕層流冷 卻。3.2

4、.1虹吸管式層流冷卻虹吸冷卻原理是利用低壓虹吸管造成穩(wěn)定下落的水柱，水具有較 高的功能，安裝高度適當(dāng)，水柱接角到帶鋼后，現(xiàn)不反跳也不飛濺， 而是從沖擊點(diǎn)向四周流散，擴(kuò)大卻面積。因?yàn)樗蕦恿?，具有一?的動(dòng)能，故可以沖破覆著在帶鋼表面的蒸膜，使水流得到充分利用， 冷卻效果好。虹吸冷卻裝置又可分為箱式和管式兩種結(jié)構(gòu)，如圖1箱式結(jié)構(gòu)：整個(gè)裝置笨重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有慣性，操縱、控制困難管式結(jié)構(gòu)：整個(gè)裝置輕巧，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無慣性，操縱、控制方便, 因?yàn)闊o慣性，故能夠立即開始或停止噴水。3.2.2水幕層流冷卻水幕冷卻噴嘴肯有條狀縫隙，上噴嘴口由落下的水流吐連續(xù)穩(wěn)圖1：虹吸層流，冷卻裝置示意圖q：箱式結(jié)構(gòu)b：管

5、式結(jié)構(gòu)定，透明而平滑的帷幕狀，水流可以沖破帶鋼表面的冷卻水層和蒸氣 層，使新的冷卻水與帶鋼直接接觸，冷卻效率高，水幕在全寬度上均 勻一致，使帶鋼均勻冷卻，此外，由于水幕冷卻噴嘴只有條狀縫隙， 是縫隙，所以對(duì)水抽要求不高，這樣可以減少一套凈水設(shè)備。水幕冷卻裝苣如圖2所示下集水管勰道圖2對(duì)上下水幕安裝示意圖3.3霧化冷卻霧化冷卻是將9.8147kpa壓力的空氣通入為4.958.8kpa的冷 卻水中，形成水一氣混合物，通過專用設(shè)備對(duì)帶進(jìn)行在淺冷卻，通過 改變空氣或水的壓力，可以廣泛的調(diào)節(jié)散熱范圍。這種冷卻方式效果 也不錯(cuò)，而易于控制，缺點(diǎn)對(duì)水質(zhì)要求高，否則容易堵塞噴嘴，影 響冷卻質(zhì)量。設(shè)備結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜

6、，成本較高。4.水幕冷卻和虹吸管式冷卻系統(tǒng)布置及冷卻效果對(duì)比（以某廠為例）3.1系統(tǒng)布置。見圖341m55ri1丨i丨丨丨丨川h h itrnni1丨1丨111丨11丨丨丨1丨1丨1丨111虹吸管9m 十 10m 十 10m 十76m圖3；虹吸管和水幕層流冷卻系統(tǒng)布置圖3.2測(cè)量結(jié)果比較見表13.3測(cè)量結(jié)果表明：水幕冷卻的冷卻速度大于吸管冷卻，冷卻效果 好。且所需水幕的組數(shù)少冷卻段長(zhǎng)度比虹吸和短得多所需冷卻 水量大。水幕和虹吸管層流冷卻測(cè)量結(jié)果對(duì)比表1冷卻 方式帶鋼 厚度mm帶寬mm速度 m/s終軋 溫度°c冷卻區(qū) 長(zhǎng)度m水量1/min卷取 溫度°c虹吸管21500&

7、;68832525643水幕2960&68862050586虹吸管416006.59175525650水幕415006.4592020456204問題探討水幕冷卻中很強(qiáng)的散熱相應(yīng)地產(chǎn)生很高的冷卻速度，熱軋薄帶鋼冷卻時(shí)，這一速度可達(dá)500k/s以上（見圖4）,這種高冷卻速度伴隨現(xiàn)象是，在帶鋼表面和中心之間產(chǎn)生了相應(yīng)的溫度梯度，對(duì)于10mm150悝®尿念250068104圖4：作為帶鋼厚度剎傳熱系數(shù)函數(shù)的計(jì)算冷卻速度利 帶鋼表面與中心的溫差（k）左右后的帶鋼，水幕冷卻吋帶鋼厚度方向的溫度超過了 1ook,如此強(qiáng)烈的冷卻對(duì)組織形成和力學(xué)性能還值得研究和探討。5結(jié)束語熱軋帶鋼的成品冷卻發(fā)展到今天，技術(shù)已相對(duì)成熟。隨著世界各 國(guó)對(duì)資源緊缺、環(huán)保的逐步重視，筆者認(rèn)為熱軋帶鋼的成品冷卻應(yīng)該 朝著高效、節(jié)能、易控的方向進(jìn)一步深入研