淺談熱軋帶鋼的成品冷卻

1、熱軋帶鋼的成品冷卻1、 前言 近年來(lái)，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s0R1d-，式中0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；k1晶格強(qiáng)度常數(shù)。對(duì)于低合金鋼而言，R1d-項(xiàng)對(duì)強(qiáng)度

2、起主要作用。就是說(shuō)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(lái)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）噴水冷卻是把水加壓后從噴嘴噴出，形成液滴群沖擊鋼板表面對(duì)帶鋼進(jìn)行冷卻。由于水粒的動(dòng)

3、能小，不能沖破帶鋼表面形成的蒸氣膜，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。3.2.1 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

4、，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蕦恿鳎哂幸欢ǖ膭?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(wú)慣性，操縱、控制方便，因?yàn)闊o(wú)慣性，故能夠立即開(kāi)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，上噴嘴自由落下的水流吐連續(xù)穩(wěn)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

5、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。水幕冷卻裝置如圖2所示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，形成水氣混合物，通過(guò)專用設(shè)備對(duì)帶進(jìn)行在淺冷卻，通過(guò)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，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(jiàn)圖33.2 測(cè)量結(jié)果比較 見(jiàn)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

6、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終軋溫度冷卻區(qū)長(zhǎng)度m水量l/min卷取溫度虹吸管215008.68832525643水幕29608.68862050586虹吸管416006.59175525650水幕415006.4592020456204. 問(wèn)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(jiàn)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10mm左右后的帶鋼，水幕冷卻時(shí)帶鋼厚度方向的溫度超過(guò)了100K，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(yǔ)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)一步深入研究。從而取得更加有效的冷卻效果，獲得更加優(yōu)異的組織性能。參考文獻(xiàn)：李世