提高厚规格钢板热轧过程变形渗透性方法所用的冷却装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及金属热加工轧制及冷却技术领域，尤其是涉及一种提高厚规格钢板或热带粗轧坯热轧过程变形渗透性方法所用的冷却装置。
【背景技术】
[0002]厚板(钢板厚度20mm-60mm)及特厚板(钢板厚度大于60mm)广泛应用于军用和民用两个方面，是国民经济发展的重要原材料。但因厚板、特厚板轧制生产过程一方面受连铸坯料尺寸、变形均匀性、压缩比等条件限制，另一方面受国内轧线轧制条件如轧机刚度、轧机功率、开口度、乳制工艺方法以及矫正等后续精整设备条件限制，生产技术难度很大，生产能力受到限制，很多品种及规格仍需依赖进口。
[0003]厚板轧制过程是典型的非均匀变形过程，受外端的影响很大，通常高向压缩不能深入到板坯内部，板坯芯部不发生塑性变形或变形很小，而表层变形较大，沿断面高向呈双鼓形。为了使厚板的组织和综合力学性能满足相关标准要求，在轧制工艺上要确保钢板芯部能够具有充分的变形量，使板坯内部缺陷得以压合。厚板常规轧制工艺通常采用增加钢板压下率的方法，但是受制于铸锭生产能力以及轧机开口度的限制，压下率有时达不到生产工艺所需，也就无法获得芯部组织性能良好的钢板。
[0004]异步轧制工艺，上下工作辊速度不一致，会在钢板表面和工作辊之间形成一个“搓轧区”。在单道次压下量一定的情况下，异步轧制除了在变形区产生压缩变形之外，还会在变形区产生剪切应力，从而会增加钢板的总变形量，得到更细小的晶粒。这种好的剪切力可以使变形向钢板厚度中心区域渗透，促进芯部晶粒细化，但是异步轧制工艺带来的一个突出矛盾是板坯翘曲问题，为解决异步轧制过程中的板坯翘曲问题，一些研宄机构提出了蛇形轧制方法，即在原有异步轧制的基础上增加了上工作辊偏移，以解决厚板异步轧制之后出现的翘曲问题。蛇形轧制工艺在提高厚规格板材芯部变形量、控制翘曲等方面具有良好的效果，但是由于该工艺需要具有异步轧制功能和工作辊偏移功能的特殊轧机，所以在现有的板材生产线上进行推广和应用比较困难。
[0005]差温轧制工艺在轧制过程中边快冷，边轧制，冷却来不及深入到板坯内部，在板坯厚度方向上形成上下表层低温，中心层仍维持高温的温度分布状态。这样在轧制时，上下表面温度低于芯部，变形抗力大，不易变形，而芯部温度高，容易变形。这就会促使变形深入到板坯芯部，有利于消除芯部缺陷，提高芯部质量。目前国内有些学者采用平面压缩试验机模拟轧制过程，并结合有限元数值模拟研宄了钢板在给定温度梯度下的轧制变形及晶粒大小分布情况，但对于如何获得差温轧制所需的温度梯度以及冷却装置如何配置并未给出相应的方案；此外，目前现有的轧制工艺都把冷却装置放在精轧机后的冷却区或者粗轧机和精轧机之间的中间辊道，并且距离轧机有一定的距离。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的是提供一种提高厚规格钢板热轧过程变形渗透性方法所用的冷却装置，只是调整结构，不需要另置新设备及特殊轧机，以提高产品的组织和性能。
[0007]这种提高厚规格钢板热轧过程变形渗透性方法所用的冷却装置，用于中厚板轧机或热带粗轧机，采用边冷却边轧制的差温轧制，结合异步轧制工艺，其特征在于:在中厚板或热带粗轧机的入口或出口或轧机前、后，紧邻轧机的位置，架设均匀快速的冷却装置，多排喷水集管设置分别为长度5?15m，冷却设备总水量3000?6000m3/hr ;冷却区入口喷嘴顺着轧制方向布置，出口喷嘴逆着轧制方向，都是15度倾斜布置，入、出口第I?2排喷嘴倾斜布置、中间喷嘴垂直设置，出口和入口水流向内倾斜、中部水流垂直喷射到钢板上；每排喷嘴间距为500mm，单根喷嘴水量，达170m3/hr。
[0008]便于推广和应用的，能够提高厚规格钢板轧制过程的变形均匀性，加速板坯芯部缺陷的压合，一种提高厚规格钢板热轧过程变形渗透性的方法，设备采用中厚板轧机或热带粗轧机及冷却装置，其特征在于:具体措施是:在中厚板或热带粗轧机的入口或出口或轧机前、后，紧邻轧机的位置架设均匀快速的冷却设备，步骤一:可以在任何需要的轧制道次，在轧前对板坯进行上下表面非对称的超快速冷却，使得板坯厚度方向存在明显温度梯度，即在板坯厚度方向上形成上下表层低温、中心层仍维持高温的温度分布状态，并进入轧机进行同步轧制；接续的步骤二:进行异步轧制，根据板坯上下表面非对称冷却过程中板坯上下表面的换热系数比，在原速度规程的基础上，微调轧机上下工作辊的辊速比，使异步轧制时轧机上下辊速比与步骤一中板坯上下表面换热系数比及轧机本道次压下量相匹配。
[0009]本发明的优点是:
[0010]1.为设计的冷却装置为配合同日申请的发明“提高厚规格钢板热轧过程变形渗透性的方法”而改进，该方法采用边冷却边轧制的差温轧制，再结合异步轧制工艺，一方面通过轧制前对板坯上下表面的非对称冷却使板坯表面形成一定厚度的“硬化壳”，促进板坯芯部变形，同时利用上下表面的非对称冷却，消除异步轧制带来的翘曲问题，另一方面由异步轧制工艺产生的剪切力，使变形向钢板厚度中心区域渗透，进一步深化芯部变形，实现强强联合，提高热轧过程变形渗透性。为实现在轧制前进行均匀快速的非对称冷却，即在板坯厚度方向上形成上下表层低温，中心层仍维持高温的温度分布状态，本设计是将冷却装置紧邻轧机的出、入口设置，无需轧机具备工作辊偏移功能，投资省，见效快，适宜在现有板材生产线上进行推广。
[0011]2、将冷却装置的冷却区入口喷嘴顺着轧制方向，出口喷嘴逆着轧制方向，都是15度倾斜布置，保证喷射水流准确、集中；单管喷水量更大，达170m3/hr，能够实现超快冷的要求。
[0012]3、本设计的冷却装置为实现同项发明方法，把喷水集管的间距由原来的380mm增大到500mm，提供了不同于以往的高效冷却，以保证提高板坯芯部变形程度和产品组织性能的基础上，可以降低坯料尺寸，采用较薄规格的连铸坯生产厚规格钢板，能有效解决轧机开口度的受限的问题。
[0013]4.、本设计的均匀快速冷却设备，可代替中间冷却设备及中间冷却工艺，缩短甚至消除摆钢待温时间，实现超级钢、高级别管线钢及铁素体区热轧无间隙原子钢(IF钢)等品种的两阶段控轧，提高生产效率。
【附图说明】
[0014]图1为本设计提高变形渗透性方法所用的冷却装置布置示意图。
【具体实施方式】
[0015]本设计的提高厚规格钢板热轧过程变形渗透性方法所用的冷却装置，用于中厚板轧机或热带粗轧机，方法采用边冷却边轧制的差温轧制，再结合异步轧制工艺，其特征在于:在中厚板或热带粗轧机的入口或出口或轧机前、后，紧邻轧机的位置，架设均匀快速的冷却装置，见图1，图中所示为在轧机前后均设置了冷却装置。多排喷水集管设置长度分别为5?15m，冷却设备总水量3000?6000m3/hr ;冷却区入口喷嘴顺着轧制方向布置，出口喷嘴逆着轧制方向，都是15度倾斜布置，见图1中的双箭头方向，为轧机进行可逆轧制。在入、出口第I?2排喷嘴倾斜布置、中间喷嘴垂直设置，出口和入口水流向内倾斜、中部水流垂直喷射到钢板上；每排喷嘴间距由原来的380mm增大到500mm，单根喷嘴水量更大，达170m3/hro
【主权项】
1.一种提高厚规格钢板热轧过程变形渗透性方法所用的冷却装置，用于中厚板轧机或热带粗轧机，采用边冷却边轧制的差温轧制，结合异步轧制工艺，其特征在于:在中厚板或热带粗轧机的入口或出口或轧机前、后，紧邻轧机的位置，架设均匀快速的冷却装置，多排喷水管设置分别为长度5?15m，冷却设备总水量3000?6000m3/hr ;冷却区入口喷嘴顺着轧制方向，出口喷嘴逆着轧制方向，都是15度倾斜布置，入、出口第I?2排喷嘴倾斜布置、中间喷嘴垂直设置，出口和入口水流向内倾斜、中部水流垂直喷射到钢板上；每排喷嘴间距为500mm，单根喷嘴水量，达170m3/hr。
【专利摘要】提高厚规格钢板热轧过程变形渗透性方法所用的冷却装置，用于中厚板轧机或热带粗轧机，采用边冷却边轧制的差温轧制，结合异步轧制，其特征在于：在中厚板或热带粗轧机的入口或出口或轧机前、后，紧邻轧机的位置，架设均匀快速的冷却装置，多排喷水管设置分别为长度5～15m，冷却设备总水量3000～6000m3/hr；冷却区入口喷嘴顺着轧制方向，出口喷嘴逆着轧制方向，都是15度倾斜布置，入、出口第1～2排喷嘴倾斜布置、中间喷嘴垂直设置，出口和入口水流向内倾斜、中部水流垂直喷射到钢板上；每排喷嘴间距为500mm，单根喷嘴水量，达170m3/hr。对于需要两阶段控轧的钢种，本冷却设备，只是为配合新方法对原有设备的改造，成本低，可代替中间冷却设备，缩短甚至消除摆钢待温时间，提高生产效率。
【IPC分类】B21B45-02
【公开号】CN204396487
【申请号】CN201420797672
【发明人】李海军, 叶长根, 袁国, 王国栋
【申请人】东北大学
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2014年12月15日