專利名稱：一種低碳熱軋小h型鋼快速冷卻方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬壓力加工領域，涉及一種低碳熱軋小H型鋼快速冷卻方法，特別 是涉及以Q235、Q345為代表的熱軋小H型鋼軋后進行快速冷卻方法，改善其產(chǎn)品組織，提高 綜合性能。
背景技術：
熱軋H型鋼是一種經(jīng)濟斷面型材，與普通工字鋼相比具有截面模數(shù)大、重量輕、節(jié) 省金屬等優(yōu)點，而且由于翼緣的內(nèi)外側(cè)平行，可以很方便地組合成各種不同形狀和尺寸的 構件。在承受相同載荷的條件下，H型鋼比普通工字鋼可節(jié)約金屬10% 15%，在建筑上 使用H型鋼可使結(jié)構減輕30 % 40 %，在橋梁上可減重15 % 20 %，這在國民經(jīng)濟建設中 將會帶來巨大的經(jīng)濟效益。
因H型鋼的生產(chǎn)工藝比較復雜，在軋制和冷卻過程中影響金屬流動、組織結(jié)構的 因素非常多，而這些往往對最終制品質(zhì)量有著非常重要的影響。隨著生產(chǎn)節(jié)奏的加快，軋件 上冷床溫度偏高，表面氧化鐵皮增加，導致產(chǎn)品內(nèi)部組織不均勻，腰腿接合部(簡稱R部) 外側(cè)存在明顯疤疹狀缺陷、力學性能偏低，嚴重制約了小H型鋼的生產(chǎn)。
鑒于此種情況，有效的解決方法是在精軋后設置在線控制冷卻裝置，通過控冷工 藝優(yōu)化，對成品軋件立即進行快速冷卻，減輕軋件氧化程度、改善軋件冷卻均勻性、提高H 型鋼的綜合性能、加快冷卻節(jié)奏，為最終實現(xiàn)開發(fā)高強、低成本、節(jié)約型建筑用鋼提供保障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有熱軋小H型鋼軋后冷卻能力的不足、制品力學性能不 高的現(xiàn)狀，通過對一種典型低碳鋼種的終軋溫度和軋后冷卻制度進行科學制定，實現(xiàn)經(jīng)過 控冷區(qū)后軋件從900°C降至650°C以下，溫降不低于250°C，降溫速度為10 60°C /s ；產(chǎn)品 上冷床后不產(chǎn)生明顯的變形，典型鋼種產(chǎn)品0^235、034 的實物屈服強度和抗拉強度較控 冷前提高50Mpa以上。
本發(fā)明所提供的低碳熱軋小H型鋼快速冷卻方法內(nèi)容如下
(1)整個小H型鋼軋后冷卻段由六小段組成，總長36米，每小段冷卻段實際有效 長度4. 8米，每小段由四個控冷模塊組成，每段均按上、下、兩側(cè)由電磁閥獨立控制，單獨調(diào) 節(jié)，冷卻水水壓0. 2 0. 85MPa，水流量189 560m3/h，空氣壓力為0. 2 1. OMPa，空氣流 量為5 15m3A ο
(2)小H型鋼軋件從軋機出口由輥道輸送至冷卻段的過程中，設置左、右擋板對其 運行方向進行校正，小H型鋼軋件在進入冷卻段后的運行速度為2 3m/s。
(3)根據(jù)小H型鋼軋件的規(guī)格，在冷卻段按上下、左右合理布置若干冷卻裝置，開 啟/關閉冷卻裝置各冷卻段和冷卻部位，實現(xiàn)不同的冷卻要求；在型鋼2的上、下方分別設 置兩根上噴管，正對型鋼2上、下R部噴水；左、右側(cè)擋板外側(cè)分別設置左側(cè)噴管1和右側(cè)噴 管6，正對型鋼側(cè)面噴水，左側(cè)噴管1、右側(cè)噴管6、上噴管3和下噴管4在一定范圍內(nèi)自由轉(zhuǎn)動以適應不同規(guī)格的型鋼，保證噴嘴以及由噴射水5不會發(fā)生干涉現(xiàn)象。
本發(fā)明所述冷卻段冷卻所用的水流噴射示意圖見說明書附圖。
本發(fā)明的原理是通過氣霧冷卻的方式對軋后小H型鋼軋件進行區(qū)域控制冷卻，實 現(xiàn)了快速降低小H型鋼腰腿接合部(簡稱R部)和翼緣部位的溫度，使得小H型鋼斷面溫 度分布均勻，減少了冷卻波浪彎，提高了產(chǎn)品成材率；并且控制了變形奧氏體組織的轉(zhuǎn)變狀 態(tài)、細化了晶粒，有效地改善了小H型鋼斷面組織均勻化，提高了小H型鋼的綜合力學性能。


圖為本發(fā)明冷卻段冷卻所用的水流噴射示意圖。
圖中1-左側(cè)噴管；2-型鋼；3-上噴管；4-下噴管；5-噴射水；6_右側(cè)噴管。
具體實施例方式
實施例1 針對Q235B和Q345B，規(guī)格為300 X 150X6. 5 X 9_，采用六段側(cè)噴和下 噴全開，水壓為0. 65MPa，空氣壓力為0. 5MPa。軋件在控冷區(qū)運行速度為2. 5m/s，型鋼在控 冷段的運行時間約為11. 5s，軋件的平均冷卻速度在24. 2 29. 1°C /s。該冷卻方式采用 區(qū)域控冷，對所冷卻部位采用不同的冷卻策略，使得翼緣部位、R部溫降幅度較大，溫降為 278 335°C，達到快速冷卻的要求，并且H型鋼產(chǎn)品各處溫度趨于一致，各處溫差明顯減 小。
由于六段側(cè)噴和下噴全開，H型鋼軋件溫降幅度較大，通過高的冷卻速度和長的冷 卻時間可以很好地使奧氏體組織細化，并完成向鐵素體、珠光體組織的轉(zhuǎn)變，抑制鐵素體、 珠光體組織的長大，大大促進了鋼材晶粒組織的細化，晶粒度為10級。在H型鋼的R部、上 下翼緣和腹板各處的屈服強度、抗拉強度均有大幅提高，尤其是R部、下翼緣和腹板各處平 均提高幅度均超過50MPa。
實施例2 針對Q235B和Q345B，規(guī)格為:300 X 150X6. 5 X 9mm，控冷裝置的1、2、3、 4段側(cè)噴和下噴全開，5、6段側(cè)噴和下噴全關，水壓為0. 65MPa，空氣壓力為0. 5MPa。軋件在 控冷區(qū)運行速度為2. 5m/s，型鋼在控冷段的運行時間約為7. 7s。所設計的控冷模式充分考 慮了 H型鋼軋后溫度場分布，采用區(qū)域控冷，對所冷卻部位采用不同的冷卻策略，使得翼緣 部位、R部溫降幅度較大，溫降為227 282°C，軋件的平均冷卻速度在29. 5 36. 6°C /s。 H型鋼的下翼緣和R部因在較高的溫度區(qū)保溫持久，鐵素體組織轉(zhuǎn)變不充分，轉(zhuǎn)變的鐵素體 組織細化程度不明顯，甚至轉(zhuǎn)變后的晶粒有長大的趨勢，晶粒度為9. 0 10級。
在H型鋼的R部、上下翼緣和腹板各處的的屈服強度、抗拉強度均有較大提高，尤 其是腹板處提高幅度均超過50MPa，并且各處性能更趨均勻。
實施例3 針對Q235B和Q345B，規(guī)格為:300X 150X6. 5X9mm，控冷裝置的1、2、3 段側(cè)噴和下噴全開，4、5、6段側(cè)噴和下噴全關，水壓為0. 65MPa，空氣壓力為0. 5MPa。軋件在 控冷區(qū)運行速度為2. 5m/s，型鋼在控冷段的運行時間約為5. 8s。所設計的控冷模式充分考 慮了 H型鋼軋后溫度場分布，采用區(qū)域控冷，溫降為175 231°C，軋件的平均冷卻速度在 30. 2 39. 8°C/So盡管冷卻速度較高，但冷卻時間有限，導致R部心部溫度較高，使得該處 自回火更厲害，R部的鐵素體組織更為粗大而已，晶粒度為8. 0 9. 5級。除了腹板處的抗 拉強度提高較為顯著以外(均超過50MPa)，R部和下翼緣處的抗拉強度升幅不超過25MPa。
實施例4 針對Q235B和Q345B，規(guī)格為:300 X 150X6. 5 X 9mm，控冷裝置的1、2、4、 6段側(cè)噴和下噴全開，3、5段側(cè)噴和下噴全關，水壓為0. 65MPa,空氣壓力為0. 5MPa。軋件 在控冷區(qū)運行速度為2. 5m/s，型鋼在控冷段的運行時間約為7. 7s。所設計的控冷模式充 分考慮了 H型鋼軋后溫度場分布，采用區(qū)域控冷，對所冷卻部位采用不同的冷卻策略，使得 H型鋼翼緣部位、R部溫降幅度較大，溫降為2 281°C，軋件的平均冷卻速度在29. 7 36. 5°C /s。R部和下翼緣處心部溫度較高，使得該部位自回火厲害，進一步加劇了 R部和下 翼緣處的鐵素體晶粒長大。H型鋼的R部、下翼緣兩處的上下屈服強度、抗拉強度均有小幅 度的提高，各處的性能均勻性較好。
實施例5 針對Q235B和Q345B，規(guī)格為200 X 200 X 8 X 12mm，控冷裝置的2、3、4段 側(cè)噴和下噴全開，1、5、6段側(cè)噴和下噴全關，水壓為0. 5MPa，空氣壓力為0. 5MPa。軋件在控 冷區(qū)運行速度為2. 5m/s，型鋼在控冷段的運行時間約為5. 8s。導致在開啟相同水冷段數(shù)， 溫降相差仍然較大。實施例5中，Q235B和Q345B的上下翼緣、R部各處溫度比較均勻，降幅 分布為121 179°C和123 182°C，軋件的平均冷卻速度在20. 8 30. 8°C /s和21. 2 31. 40C /s。H型鋼的R部、下翼緣晶粒度基本均為8. 5級，而上翼緣約為9. 0級。Q235B鋼在 上翼緣和腹板處提高幅度相對明顯，最大達到30MPa，而其余各處均在15MPa以下，而Q345B 各處提升幅度最大為15MPa。
通過對上述五種控冷案例的對比發(fā)現(xiàn)實施例1較好地滿足了上述要求，軋件經(jīng) 過控冷區(qū)后，溫降超過250°C，使得H型鋼產(chǎn)品組織晶粒細小、力學性能提高幅度較大，各處 均超過50MPa。實施例2和實施例4中，軋件經(jīng)過控冷區(qū)后，溫降接近250°C，但冷卻時間 較短，各處溫度分布更加接近，R部和翼緣有部分產(chǎn)品的力學性能提升幅度超過50MPa，各 部位性能趨于一致。而實施例3和實施例5冷卻時間最短，軋件經(jīng)過控冷區(qū)后，溫降不到 250°C，并且實施例5的冷卻水壓力較小，導致這兩種方案的產(chǎn)品性能提升較小，尤其是實 施例5，但是其溫度分布比較合理，性能分布相對均勻。
權利要求
1. 一種低碳熱軋小H型鋼快速冷卻方法，其特征在于該方法具體內(nèi)容如下(1)整個小H型鋼軋后冷卻段由六小段組成，總長36米，每小段冷卻段實際有效長度 4. 8米，每小段由四個控冷模塊組成，每段均按上、下、兩側(cè)由電磁閥獨立控制，單獨調(diào)節(jié)，冷 卻水水壓0. 2 0. 85MPa，水流量189 560m7h，空氣壓力為0. 2 1. OMPa,空氣流量為 5 15m3/h ；(2)小H型鋼軋件從軋機出口由輥道輸送至冷卻段的過程中，設置左、右擋板對其運行 方向進行校正，小H型鋼軋件在進入冷卻段后的運行速度為2 3m/s ；(3)根據(jù)小H型鋼軋件的規(guī)格，在冷卻段按上下、左右合理布置若干冷卻裝置，開啟/關 閉冷卻裝置各冷卻段和冷卻部位，實現(xiàn)不同的冷卻要求；在型鋼2的上、下方分別設置兩根 上噴管，正對型鋼2上、下R部噴水；左、右側(cè)擋板外側(cè)分別設置左側(cè)噴管1和右側(cè)噴管6， 正對型鋼側(cè)面噴水，左側(cè)噴管1、右側(cè)噴管6、上噴管3和下噴管4在一定范圍內(nèi)自由轉(zhuǎn)動以 適應不同規(guī)格的型鋼，保證噴嘴以及由噴射水5不會發(fā)生干涉現(xiàn)象。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低碳熱軋小H型鋼快速冷卻方法，屬于金屬壓力加工技術領域。本發(fā)明方法主要是通過對軋后冷卻裝置的改造，采用高壓氣霧冷卻方式，分六段控冷，每段由四個控冷模塊組成，按上、下、兩側(cè)由電磁閥獨立控制，單獨調(diào)節(jié)，分區(qū)域控冷，對所冷卻部位采用不同的冷卻方法，使得翼緣部位、R部溫降幅度較大，實現(xiàn)快速均勻冷卻H型鋼各處。通過對Q235和Q345應用本發(fā)明技術，使得H型鋼產(chǎn)品組織晶粒細小、力學性能提高幅度較大，達50MPa。本發(fā)明方法能夠使H型鋼各處性能更加均勻、產(chǎn)品冷卻波浪彎減少，提高了產(chǎn)品成材率。
文檔編號B21B43/00GK102029296SQ20101050244
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權日2010年9月30日
發(fā)明者孫維, 程鼎, 章小峰, 蘇世懷, 魯懷敏, 黃貞益 申請人:安徽工業(yè)大學