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，由于汽車制造業(yè)、建筑業(yè)、大口徑管線鋼生產的蓬勃發(fā)展，使得用戶對原料帶鋼最終產品的組織性能提出更高的要求。對于熱軋帶鋼而言，軋后控制冷卻對組織性能起著關鍵性作用，因為冷卻速度的快慢直接影響帶鋼內部的晶相轉變及卷取溫度的高低。國內外一些鋼鐵公司都先后在自己的生產線上裝備了冷卻線，如日本的新日鐵熱帶車間、德國的戴維公司、我國的武鋼、鞍鋼、邯鋼等都有自己的冷卻設備，取得了不錯的效果和很好的經驗。2.冷卻機理鋼的強度和晶粒直徑的關系為s0R1d-，式中0鐵素體單晶體的屈服強度（抵抗品格位錯運動的應力）；d晶粒直徑；k1晶格強度常數(shù)。對于低合金鋼而言，R1d-項對強度

2、起主要作用。就是說鐵素體晶粒越細，鋼材的強度越高，韌性越好。從冷卻曲線上看，對帶鋼進行快速冷卻可以獲得鐵素體晶粒多而且細。但冷卻速度快，奧氏體晶粒來不及完成轉變，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，這兩者都會對帶銅的性能產生不利影響。冷卻速度的快慢還直接影響卷取溫度。因為卷取溫度對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果的關鍵。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帶鋼進行冷卻。由于水粒的動

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。針對這一點，有的采用高壓水冷卻（壓力達到1.76MPa），高壓水動能雖大，但水和帶鋼接觸時間極短，飛濺十分嚴重，水的利用率低。噴水冷卻這種方式盡管簡單，但效果差，經冷卻后的熱軋帶鋼機械性能不均勻，而且這種方式很難實現(xiàn)卷取溫度的自動控制。所以在寬帶鋼的冷卻上，現(xiàn)在已很少應用，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，水柱接角到帶鋼后，現(xiàn)不反跳也不飛濺，而是從沖擊點向四周流散，擴大卻面積。因為水柱呈層流，具有一定的動能，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構，如圖1箱式結構：整個裝置笨重，結構復雜，有慣性，操縱、控制困難管式結構：整個裝置輕巧，結構簡單，無慣性，操縱、控制方便，因為無慣性，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，所以對水抽要求不高，這樣可以減少一套凈水設備。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，通過專用設備對帶進行在淺冷卻，通過改變空氣或水的壓力，可以廣泛的調節(jié)散熱范圍。這種冷卻方式效果也不錯，而易于控制，缺點對水質要求高，否則容易堵塞噴嘴，影響冷卻質量。設備結構稍復雜，成本較高。4. 水幕冷卻和虹吸管式冷卻系統(tǒng)布置及冷卻效果對比（以某廠為例）3.1 系統(tǒng)布置。見圖33.2 測量結果比較 見表13.3 測量結果表明：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量結果對比 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. 問題探討水幕冷卻中很強的散熱相應地產生很高的冷卻速度，熱軋薄帶鋼冷卻時，這一速度可達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生了相應的溫度梯度，對于10mm左右后的帶鋼，水幕冷卻時帶鋼厚度方向的溫度超過了100K，如此強烈的冷卻對組織形成和力學性能還值得研究和探討。5.結束語熱軋帶鋼的成品冷卻發(fā)展到今天，技術已相對成熟。隨著世界各國對資源緊缺、環(huán)保的逐步重視，筆者認為熱軋帶鋼的成品冷卻應該朝著高效、節(jié)能、易控的方向進一步深入研究。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