一种棒材生产线控制冷却工艺的控制方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于棒材在线热处理领域，尤其涉及一种棒材生产线控制冷却工艺的控制 方法和装置。
【背景技术】
[0002] 控制冷却工艺是利用控制轧件轧后的冷却速度的不同，来控制钢材的组织和性 能。通过轧后控制冷却能够在不降低轧件韧性的前提下进一步提高钢材的强度，并且缩短 热轧钢材的冷却时间。
[0003] 随着钢种的不同，控制冷却钢的强韧性取决于轧制条件和冷却条件。控制冷却工 艺实施前，钢的组织形态决定于控制轧制工艺参数。控制冷却条件对热变形后奥氏体状态、 相变前组织有影响，对相变机制、析出行为、相变产物组织形貌更有直接影响。控制冷却可 以单独使用，但经实践证明，控制轧制工艺和控制冷却工艺有机地结合使用，可以取得控制 冷却的最佳效果，也可以采用低碳钢代替微合金或低合金钢且产品质量好、金属收得率高、 生产成本低，能为钢厂带来巨大的经济效益。
[0004] 目前，棒材连续生产线上应用最广泛的是带肋钢筋的轧后表面淬火及自回火工 艺。该工艺是通过水淬火在钢筋表面生成一定厚度的马氏体组织，然后通过内部残余热量 从中心到表面逐渐扩散，对表面马氏体组织进行回火处理，最终进行空冷。在工艺过程中可 单独控制的关键参数为淬火时间、冷却水流量，淬火阶段决定了一个特定的自回火温度，直 接影响产品的组织性能。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例的目的在于提供一种棒材生产线控制冷却工艺的控制方法，以解决 现有技术中多采用经验借鉴或者尝试的方法，没能给出针对钢种的轧制生产的自动化设置 问题。
[0006] 本发明一方面提供了一种棒材生产线控制冷却工艺的控制方法，所述方法包括以 下步骤：
[0007] 根据所述钢种M和相应的连续冷却转变曲线特性，确定轧件表面生成马氏体的临 界相变温度和临界冷却速度；根据水箱长度值L1和轧件的轧制速度V计算淬火时间tl，并 通过所述淬火时间tl和冷却水温度Tw，计算出达到所述临界相变温度和临界冷却速度时， 对应的最小淬火水流量Qmin ;根据所述Qmin，确认水流量初值Q ;根据所述水流量初值Q， 通过有限差分模型计算淬火阶段中各结点温度Ti和冷却速度Vi，并计算在完成所述淬火 阶段后产生的马氏体厚度；判断所述马氏体厚度是否满足工艺需求，若不满足则调整所述 水流量，并再次计算完成所述淬火阶段后产生的马氏体厚度，直到得出所要求的马氏体厚 度；计算得到最终满足需求马氏体厚度的水流量区间Qm。
[0008] 另一方面本发明提供了一种棒材生产线控制冷却工艺的控制装置，所述装置包括 输入模块、显示模块、处理器和存储模块，具体的：
[0009] 所述输入模块，用于接收用户输入的轧制工艺参数；所述处理器，用于根据所述钢 种M和相应的连续冷却转变曲线特性，确定轧件表面产生马氏体的临界相变温度和临界冷 却速度；根据水箱长度值L1和轧件的轧制速度V计算淬火时间tl，并通过所述淬火时间tl 和冷却水温度Tw，计算出达到所述临界相变温度和临界冷却速度时，对应的最小淬火水流 量Qmin ;根据所述Qmin，确认水流量初值Q ;根据所述水流量初值Q，通过有限差分模型计 算淬火阶段中各结点温度Ti和冷却速度Vi，并计算在完成所述淬火阶段后产生的马氏体 厚度；判断所述马氏体厚度是否满足工艺需求，若不满足则调整所述水流量，并再次计算完 成所述淬火阶段后产生的马氏体厚度，直到得出所要求的马氏体厚度；计算得到最终满足 需求马氏体厚度的水流量区间Qm ;所述存储模块，用于存储各种钢种的CCT曲线；所述显示 模块，用于显示用户输入的参数和最后计算的结果。
[0010] 本发明实施例提供的一种棒材生产线控制冷却工艺的控制方法的有益效果包括： 本发明实施例从棒材生产线控制冷却工艺的要求出发，包括：自回火温度控制、淬火阶段中 相变组织的生成，并提炼出影响上述生产工艺的因素，从而基于控制系统迭代运算完成特 定钢种采用控制冷却工艺生产的参数设置，本发明实现了控制冷却工艺中工艺参数的自动 推导，相比较现有技术照搬或者参照已投产的生产线的方式，更加高效和精确。
【附图说明】
[0011] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述 中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些 实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附 图获得其它的附图。
[0012] 图1是本发明实施例提供的一种棒材生产线控制冷却工艺的控制方法的流程图；
[0013] 图2是本发明实施例提供的一种棒材生产线控制冷却工艺的控制方法的流程图；
[0014] 图3是本发明实施例提供的一种棒材生产线控制冷却工艺的控制装置的结构示 意图；
[0015] 图4是本发明实施例提供的一种典型的连续冷却转变CCT曲线图；
[0016] 图5是本发明实施例提供的一种典型的棒材经控制冷却工艺后相变组织的结构 示意图；
[0017] 图6是本发明实施例提供的一种棒材生产线控制冷却工艺的控制方法的流程图；
[0018] 图7是本发明实施例提供的一种棒材生产线控制冷却工艺的控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0019] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0020] 为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
[0021] 实施例一
[0022] 如图1所示为本发明实施例提供的一种棒材生产线控制冷却工艺的控制方法的 流程图，本实施例的方法适用于棒材生产线各种控制冷却工艺，尤其针对用于带肋钢筋表 面淬火及自回火工艺参数设置，包括：水流量大小和淬火时间。由图1可知，本发明提供的 一种棒材控制冷却工艺的控制方法的实施例，
[0023] 在步骤201中，根据所述钢种M和相应的连续冷却转变曲线特性，确定轧件生成马 氏体的临界相变温度和临界冷却速度。
[0024] 如图4所示，为一种典型的连续冷却转变曲线特性（Continuous Cooling Transformation，简写为：CCT)曲线，当表层冷却温度低于图4中马氏体转变开始线，并且 冷却速度大于马氏体临界转变速度，反应在图4中落于冷却速度VI曲线、坐标轴以及马氏 体转变开始线构成的区域时，则表层便会生成马氏体。因此，所述临界相变温度和临界冷却 速度可以是单独的两个数，也可以是准确记录所述马氏体转变开始线的矩阵，在此不作特 殊的限定。
[0025] 在步骤202中，根据水箱长度值L1和轧件的轧制速度V计算淬火时间tl，并通过 所述淬火时间tl和冷却水温度Tw，计算出达到所述临界相变温度和临界冷却速度时，对应 的最小水流量Qmin。
[0026] 由于，冷却过程中，乳件表层的温度相比中心和其它位置下降的快，因此，可依据 马氏体组织生成时的临界相变温度和临界冷却速度，计算出轧件表面生成马氏体组织的最 小水流量Qmin。
[0027] 在步骤203中，根据所述Qmin，确认水流量初值Q。
[0028] 在步骤204中，根据所述水流量初值Q，通过有限差分模型计算淬火阶段中各结点 温度Ti和冷却速度Vi，并计算在完成所述淬火阶段后生成的马氏体厚度。
[0029] 在步骤205中，判断所述马氏体厚度是否满足工艺需求，若不满足则调整所述水 流量，并再次计算完成所述淬火阶段后生成的马氏体厚度，直到得出所要求的马氏体厚度。
[0030] 在实际应用中，工业需求的马氏体厚度一般在一个区间值内，因此，根据完成所述 淬火阶段后产生马氏体厚度计算得到的水流量结果也相应的是一个区间值。
[0031] 在步骤206中，计算得到最终满足需求马氏体厚度的水流量区间Qm。
[0032] 本实施例从棒材生产线控制冷却工艺的要求出发，包括：自回火温度控制、淬火阶 段中生成一定厚度的马氏体组织，并提炼出影响上述生产工艺要求的因素，从而基于控制 系统迭代运算完成特定钢种采用控制冷却工艺生产工艺的要求，需要提供的水流量和淬火 时间，本发明实现了控制冷却工艺中工艺参数的自动推导，相比较现有技术照搬或者参照 已投产的生产线的方式，更加高效和精确。
[0033]