本发明涉及一种宽厚板的在线淬火及板形控制工艺，具体地说是一种基于倾斜喷射流技术水电用宽厚板的在线淬火及板形控制工艺。
背景技术：
中厚板轧后冷却技术为钢种组织调控提供了工艺窗口，在产品开发过程中发挥巨大的作用。随着先进钢铁材料开发的迫切需求以及短流程工序生产钢种的发展趋势，射流冲击换热的冷却技术凸显优势。但目前国内单机架或双机架中/宽厚板生产线布置倾斜喷射流冷却装置较少，多以汽雾冷却、层流冷却、加密层流冷却、单框架倾斜喷射流DQ段+层流冷却装置为主。
依托汽雾冷却、层流冷却装置，国内多条中/宽厚板生产线均进行了在线淬火钢板的生产。2008年的中国专利申请(申请号为200810013604.4)公布了“一种高强韧厚钢板的在线淬火生产工艺方法”，此发明采用汽雾及水幕两阶段冷却方式，生产成品厚度为20-50mm的高强高韧钢板，冷却区平均冷却速度为25-45℃/s，冷却终止温度为150-300℃。2009年的中国专利申请(申请号为200810196040.2)公布了“炉卷轧机在线淬火生产高强调质钢的工艺”，此发明采用U形上集管和直管下集管的柱状层流冷却装置，生产厚度为12-35mm的高强调质钢，最小冷却速率为15℃/s，冷却终止温度150-300℃；冷却后采用温矫和冷矫保证离线回火前的钢板不平度达到8-10mm/全板宽，增加了工序成本；对于35mm以上厚度钢板，未实现在线淬火冷却。2010年的中国专利申请(申请号为200910091825.8)公布了“一种适合不同厚度高强韧钢板的直接淬火工艺”，此发明采用高密度层流冷却实现钢板在线淬火，层流冷却由上层流集管和下喷射集管组成的冷却区构成，在线淬火钢板厚度为1-50mm；不同厚度钢板在通过冷却区平均冷却速度为25-45℃/s，冷却终止温度降至450℃以下。上述中国专利采用的层流冷却或水幕冷却装置，均未提及水温，在不同的水温条件下，冷却水与钢板的换热能力不同，实现钢板在线淬火的冷却工艺参数(冷却集管流量、辊速、水比等)有较大差异，在线淬火钢板板形控制有很大难度；且对于是否采用通过式冷却，上述专利也未进行说明。采用上述的幕状层流冷却装置和柱状层流冷却装置进行冷却时，击破汽膜的范围仅限于连续水流正下方的局部区域，在其他区域钢板和冷却水之间由于汽膜存在，冷却效率较低，旧冷却水的流动空间大、流向多，不利于冷却板形控制，采用上述冷却装置在线淬火时的水温及冷却方式也未提及。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，如何通过在线淬火及板形控制工艺，使水电用宽厚板进行在线淬火后，钢板不平度在8mm/m以下，后道工序无需进行冷矫直或压平，满足回火炉对入炉钢板的板形要求。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种水电用宽厚板的在线淬火及板形控制工艺，在单机架宽厚板生产线上依次布置加热炉、除鳞箱、轧机、预矫直机、倾斜喷射流冷却系统；所述倾斜喷射流冷却系统设有24组冷却集管，所述24组冷却集管按钢板运行方向前后间隔设置，每组冷却集管都包括上集管和下集管；
坯料冷装，设置3个加热区，从加热炉装钢侧到出钢侧依次为预热区、加热1区、加热2区、加热3区、均热段(其长度分别为20.65m、8.85m、8.85m、8.85m、11.8m，从预热区一直到均热段，通过燃烧控制，炉气温度逐步升高，最终达到坯料出钢温度要求。),加热1区炉气温度700-1000℃，加热2区炉气温度1050-1170℃，加热3区炉气温度1180-1230℃，均热段炉气温度1180-1220℃，均热时间≥45min，在炉时间240-300min，出炉平均温度1160-1200℃；
采用两阶段轧制，中间坯厚度为成品厚度的2-2.5倍，精轧终轧温度820-860℃。
轧制结束后，钢板进入预矫直机矫直，并在包含24组冷却集管的倾斜喷射流冷却系统内进行“正向喷射+正向喷射+反向喷射”为单元的射流冷却在线淬火；冷却区域辊道速度0.4-0.65m/s，辊道加速度0.002-0.005m/s2，入水温度765-810℃，终冷温度150-280℃，冷却区平均冷却速度17-25℃/s；
倾斜喷射流冷却系统的第1-第4组设置为缝隙喷嘴集管，每组上集管的中腔和边腔均设置为一个单独的流量控制单元，每组下集管的中腔和边腔均设置为一个单独的流量控制单元；第5-第24组设置为高密喷嘴集管，每两组上集管的中腔设置为一个单独的流量控制单元，每两组上集管边腔设置为一个单独的流量控制单元，每组下集管设置为一个单独的流量控制单元；上集管中腔共计14个流量控制单元，上集管边腔共计14个流量控制单元，上集管共计28个流量控制单元，为14组，分别对中腔和边腔进行流量控制；缝隙喷嘴下集管中腔共计4个流量控制单元，缝隙喷嘴下集管边腔共计4个流量控制单元，高密喷嘴下集管共计20个流量控制单元，下集管共计28个流量控制单元，定义为14组，分别对缝隙喷嘴下集管中腔和边腔以及高密喷嘴下集管全腔体进行流量控制；第1-第4组上缝隙集管均设置为正向喷射，第5组高密上集管设置为反向喷射，第6、第7、第9、第10、第12、第13组高密上集管均设置为正向喷射，第8、第11、第14组高密上集管均设置为反向喷射。
本发明中涉及到的缝隙喷嘴集管和高密喷嘴集管均为本领域的公知常识，其中缝隙喷嘴集管是指装有开口度、喷水角度可调狭缝式喷嘴的集管，高密喷嘴集管是指喷嘴板上装有不锈钢小喷嘴的集管。
本发明中正向喷射是指冷却水流喷射方向与钢板运行方向一致，并与钢板成一倾斜角，反向喷射是指冷却水流喷射方向与钢板运行方向相反，并与钢板成一倾斜角。
本发明进一步限定的技术方案是：
前述的水电用宽厚板的在线淬火及板形控制工艺，对于34mm-40mm厚度的水电用宽厚板，采用“正向喷射+正向喷射+反向喷射”为单元的射流冷却以及通过式冷却方式在线淬火；对于40mm以上厚度的水电用宽厚板，采用“正向喷射+正向喷射+反向喷射”为单元的射流冷却以及摆动式冷却方式在线淬火。
前述的水电用宽厚板的在线淬火及板形控制工艺，第1组集管中心线距离轧机中心线79000mm，第14组集管中心线距离轧机中心线97000mm，摆动左限位80000mm，摆动右限位96000mm；水电用宽厚板采用摆动式冷却时，当钢板头部到达摆动右限位时，辊道反转，钢板向轧机方向运行，当钢板尾部到达摆动左限位时，辊道正转，钢板向远离轧机方向运行；根据在线淬火钢板厚度及长度，摆动次数设定为3次、5次或7次。
前述的水电用宽厚板的在线淬火及板形控制工艺，对于采用通过式冷却方式进行在线淬火，所有集管均打开，第1-第4组缝隙上集管中腔流量控制为200-260m3/h，第5组高密上集管中腔流量控制为500-600m3/h，在后续的射流冲击区域，正向喷射上集管中腔流量和反向喷射上集管中腔流量均减小50-100m3/h；第6、第7组高密上集管中腔流量控制为400-450m3/h，第8组高密上集管中腔流量控制为470-530m3/h之间，第9、第10组高密上集管中腔流量控制为300-400m3/h，第11组高密上集管中腔流量控制为370-480m3/h，第12、第13组高密上集管中腔流量控制为300-400m3/h，第14组高密上集管中腔流量控制为370-480m3/h；保证终冷温度的同时保持平直板形。
前述的水电用宽厚板的在线淬火及板形控制工艺，对于采用摆动式冷却方式进行在线淬火，所有集管均打开，第1-第4组缝隙上集管中腔流量控制为240-260m3/h，第5组高密上集管中腔流量控制为550-600m3/h，在后续的射流冲击区域，正向喷射上集管中腔流量均相等，反向喷射上集管中腔流量均相等；第6、第7组高密上集管中腔流量控制为300-350m3/h，第8组高密上集管中腔流量控制为370-470m3/h，第9、第10组高密上集管中腔流量控制为300-350m3/h，第11组高密上集管中腔流量控制为370-470m3/h，第12、第13组高密上集管中腔流量控制为300-350m3/h，第14组高密上集管中腔流量控制为370-470m3/h；保证终冷温度的同时保持平直板形。
前述的水电用宽厚板的在线淬火及板形控制工艺，对于采用通过式冷却或摆动式冷却进行在线淬火的钢板，其宽度超过2730mm时，进行水凸度控制，调整冷却上集管的边腔流量为中腔流量的30%-50%，保证钢板宽度方向温度均匀。
前述的水电用宽厚板的在线淬火及板形控制工艺，两段框架根据钢板厚度进行动态调整，1#框架挡水辊距离钢板上表面10-50mm，2#框架上集管喷射口距离钢板上表面350mm，使钢板上下表面对称冷却，有利于冷却板形控制。
前述的水电用宽厚板的在线淬火及板形控制工艺，N610CF(N表示企业名称代号，610表示抗拉强度最小值，CF代表能量等级为低焊接裂纹敏感性)水电用厚板的化学成分重量百分比为：C：0.055-0.075%，Si：0.15-0.3%，Mn：1.35-1.46%，P：0-0.013%，S：0-0.003%， Mo：0.07-0.12%，V：0.04-0.054%，Ti：0.007-0.03%，Ni：0.15-0.25%，Alt：0.01-0.04%，其余为Fe及不可避免的杂质。
前述的水电用宽厚板的在线淬火及板形控制工艺， N800CF(N表示企业名称代号，800表示抗拉强度最小值，CF代表能量等级为低焊接裂纹敏感性)水电用厚板的化学成分重量百分比为：C：0.075-0.094%，Si：0.25-0.35%，Mn：1.32-1.42%，P：0-0.013%，S：0-0.002%，Cr：0.25-0.35%，Mo：0.35-0.45%，V：0.04-0.05%，Ti：0.012-0.02%，Ni：0.43-0.53%，Alt：0.04-0.07%，其余为Fe及不可避免的杂质。
前述的水电用宽厚板的在线淬火及板形控制工艺，使用260mm-265mm厚的坯料，生产成品厚度为34-56mm的水电用宽厚板。
本发明的有益效果是：⑴充分发挥倾斜喷射流在线淬火水电用(宽)厚板的能力，将离线淬火移植到在线生产，在生产流程简化、生产成本降低的同时，节省了热处理生产线资源，缩短了供货周期；⑵同离线生产相比，在线淬火水电用(宽)厚板的入水温度比离线出炉温度更低，在线淬火时的辊速比离线淬火的辊速快，省去了抛丸工序、再加热工序，降低了水耗；⑶在线淬火水电用(宽)厚板的不平度小于8mm/m，免去了冷矫直或压平工序，满足回火炉对入炉钢板的板形要求；⑷在轧线上实现水电用(宽)厚板的在线淬火，可推广到其他离线调质钢种，缩短了其他离线调质钢种的开发周期，快速响应市场需求的调质新品。
附图说明
图1是本发明中单机架宽厚板轧线的布置示意图。
图中，1—加热炉，2—除鳞箱，3—5000mm四辊可逆轧机，4—预矫直机，5—倾斜喷射流冷却系统。
具体实施方式
实施例1
本实施例的N610CF坯料尺寸263 mm×1880mm×3360mm，轧制钢板尺寸34.5mm×2715mm×17662mm，钢坯的具体处理步骤如下：
⑴ N610CF钢板的化学成分重量百分比为：C：0.072，Si：0.2072，Mn：1.419，P：0.0122，S：0.0012， Mo：0.0897，V：0.0451，Ti：0.0112，Ni：0.1673，Alt：0.033，其余为Fe及不可避免的杂质。
⑵坯料冷装，加热炉1的预热区炉气温度331-424℃，加热1区炉气温度880-900℃，加热2区炉气温度1140-1160℃，加热3区炉气温度1215-1228℃，均热段炉气温度1196-1203℃，预热区时间76min，加热1区时间42min，加热2区时间43min，加热3区时间53min，均热区时间72min，出炉平均温度1199℃。
⑶坯料从加热炉1出后，经除鳞箱2除鳞，进入轧机3进行两阶段轧制，共轧制11道次。中间坯厚度68mm，粗轧开轧温度1035℃，二开温度873℃，终轧温度836℃。轧制结束后，钢板进入预矫直机4矫直，并向倾斜喷射流冷却系统5运行。
⑷倾斜喷射流冷却系统的1#移动框架辊缝85mm，2#移动框架辊缝385mm，钢板上下表面对称、同步冷却。
⑸第1、第2、第3、第4组缝隙上集管中腔流量均为240m3/h，第5组高密上集管中腔流量为600m3/h，第6、第7组高密上集管中腔流量为400m3/h，第8组高密上集管中腔流量为470m3/h，第9、第10组高密上集管中腔流量为300m3/h，第11组高密上集管中腔流量为370m3/h，第12、第13组高密上集管中腔流量为300m3/h，第14组高密上集管中腔流量为370m3/h，各组集管的水比均为1.8，辊速0.65m/s，加速度0.004 m/s2，水温20.84℃，采用通过式冷却。
⑹入水温度796-773℃，终冷温度249-263℃，冷却区平均冷速22℃/s。
⑺在线淬火后，钢板不平度8mm/m，满足回火炉对入炉钢板的板形要求。
实施例2
本实施例的N610CF坯料尺寸263mm×1880mm×3328mm，轧制钢板尺寸46.4mm×3002mm×11520mm，钢坯的具体处理步骤如下：
⑴N610CF钢板的化学成分重量百分比为：C：0.0747，Si：0.2123，Mn：1.356，P：0.0122，S：0.0012，Mo：0.1094，V：0.0458，Ti：0.013，Ni：0.1881，Alt：0.03，其余为Fe及不可避免的杂质。
⑵坯料冷装，加热炉1的预热区炉气温度391-487℃，加热1区炉气温度880-900℃，加热2区炉气温度1130-1140℃，加热3区炉气温度1210-1220℃，均热段炉气温度1190-1206℃，预热区时间83min，加热1区时间40min，加热2区时间44min，加热3区时间44min，均热区时间67min，出炉平均温度1197℃。
⑶坯料从加热炉1出后，经除鳞箱2除鳞，进入轧机3进行两阶段轧制，共轧制11道次。中间坯厚度92mm，粗轧开轧温度1021℃，二开温度855℃，终轧温度830℃。轧制结束后，钢板进入预矫直机4矫直，并向倾斜喷射流冷却系统5运行。
⑷倾斜喷射流冷却系统5的1#移动框架辊缝97mm，2#移动框架辊缝397mm，钢板上下表面对称、同步冷却。
⑸第1、第2、第3、第4组缝隙上集管中腔流量均为260m3/h，边腔流量均为78m3/h，第5组高密上集管中腔流量为600m3/h，边腔流量为180m3/h，第6、第7组高密上集管中腔流量为400m3/h，边腔流量均为120m3/h，第8组高密上集管中腔流量为470m3/h，边腔流量为141m3/h，第9、第10组高密上集管中腔流量为300m3/h，边腔流量均为90m3/h，第11组高密上集管中腔流量为370m3/h，边腔流量为111m3/h，第12、第13组高密上集管中腔流量为300m3/h，边腔流量均为90m3/h，第14组高密上集管中腔流量为370m3/h，边腔流量为111m3/h，各组集管的水比均为1.8，辊速0.5m/s，水温20.84℃，采用摆动式冷却3次。
⑹入水温度795-770℃，终冷温度183-192℃，冷却区平均冷速20℃/s。
⑺在线淬火后，钢板不平度6mm/m，满足回火炉对入炉钢板的板形要求。
实施例3
本实施例的N800CF坯料尺寸260mm×2370mm×2757mm，轧制钢板尺寸55.2mm×3120mm×9828mm，钢坯的具体处理步骤如下：
⑴N800CF钢板的化学成分重量百分比为：C：0.0812，Si：0.2769，Mn：1.4029，P：0.0116，S：0.0019，Cr：0.254，Mo：0.2708，V：0.0416，Ti：0.0149，Ni：0.4301，Alt：0.05，其余为Fe及不可避免的杂质。
⑵坯料冷装，加热炉1的预热区炉气温度400-456℃，加热1区炉气温度724-750℃，加热2区炉气温度1083-1120℃，加热3区炉气温度1190-1201℃，均热段炉气温度1186-1203℃，预热区时间81min，加热1区时间31min，加热2区时间41min，加热3区时间42min，均热区时间52min，出炉平均温度1188℃。
⑶坯料从加热炉1出后，经除鳞箱2除鳞，进入轧机3进行两阶段轧制，共轧制11道次。中间坯厚度120mm，粗轧开轧温度1020℃，二开温度850℃，终轧温度838℃。轧制结束后，钢板进入预矫直机4矫直，并向倾斜喷射流冷却系统5运行。
⑷倾斜喷射流冷却系统5的1#移动框架辊缝105mm，2#移动框架辊缝405mm，钢板上下表面对称、同步冷却。
⑸第1、第2、第3、第4组缝隙上集管中腔流量均为250m3/h，边腔流量均为87.5m3/h，第5组高密上集管中腔流量为560m3/h，边腔流量为196m3/h，第6、第7组高密上集管中腔流量为330m3/h，边腔流量均为115.5m3/h，第8组高密上集管中腔流量为450m3/h，边腔流量为157.5m3/h，第9、第10组高密上集管中腔流量为330m3/h，边腔流量均为115.5m3/h，第11组高密上集管中腔流量为450m3/h，边腔流量为157.5m3/h，第12、第13组高密上集管中腔流量为330m3/h，边腔流量均为115.5m3/h，第14组高密上集管中腔流量为450m3/h，边腔流量为157.5m3/h，各组集管的水比均为1.72，辊速0.5m/s，水温17.97℃，采用摆动式冷却5次。
⑹入水温度801-810℃，终冷温度130-150℃，冷却区平均冷速18℃/s。
⑺在线淬火后，钢板不平度7mm/m，满足回火炉对入炉钢板的板形要求。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。