專利名稱：將軋后在線淬火冷卻區(qū)域擴(kuò)展到冷床的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種金屬熱處理技術(shù)領(lǐng)域的淬火的方法:特別是一種將軋后 在線淬火冷卻區(qū)域擴(kuò)展到冷床的方法。
背景技術(shù)：
淬火是指將鋼加熱到Ac3或Au點(diǎn)以上某一溫度，保持一定時(shí)間，然后以適當(dāng) 速度冷卻獲得預(yù)期組織的熱處理工藝。為了節(jié)約能源和提高鋼材軋后的力學(xué)性 能，軋后在線進(jìn)行淬火和自回火的工藝被采用。軋后在線進(jìn)行淬火和自回火的優(yōu) 點(diǎn)是鋼材軋后通過控制淬火冷卻強(qiáng)度和時(shí)間使表層溫度快速下降獲得馬氏體或 貝氏體，然后結(jié)束淬火冷卻過程借助鋼材內(nèi)部熱量的傳遞使表面溫度重新升高實(shí) 現(xiàn)回火，這個(gè)工藝實(shí)現(xiàn)了鋼材成型、淬火冷卻和回火三個(gè)工序在生產(chǎn)線上一次完 成，無需再次進(jìn)行進(jìn)行加熱回火。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Reidax Bjorhovde. Development and use of high performance Steel. Journal of Constructional Steel Research. 60 (2004)P393-400文章介紹了一種鋼材軋后在線淬火與自回火技術(shù)(簡稱QST技 術(shù))，該技術(shù)處理的鋼材與其它方法相比，除提高屈服強(qiáng)度和韌性外，可焊性能 得到改進(jìn)，并具有相對低的殘余應(yīng)力。QST技術(shù)是將完成精軋的鋼材在預(yù)定的淬 火冷卻區(qū)域進(jìn)行淬火冷卻，在控制淬火冷卻強(qiáng)度和淬火冷卻時(shí)間的條件下使表層 溫度快速下降獲得馬氏體或貝氏體，然后結(jié)束淬火冷卻過程，并借助鋼材內(nèi)部熱 量使鋼材的表層溫度高于某一溫度，實(shí)現(xiàn)淬火以后的自回火。該方法需要足夠的 淬火冷卻區(qū)域?qū)崿F(xiàn)淬火冷卻的目的，對于精軋機(jī)與冷床之間預(yù)留的空間不夠進(jìn)行 淬火冷卻的情況，則無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的淬火與自回火目的。其原因是精軋后的鋼材 需要在冷床停留并進(jìn)行橫向移動，在冷床上進(jìn)行淬火冷卻無法保證鋼材整體冷卻 的一致性，會出現(xiàn)先進(jìn)冷床的鋼材與后進(jìn)冷床的鋼材的性能有很大的差異。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提出一種將軋后在線淬火冷卻區(qū)域擴(kuò)展
3到冷床的方法，在利用現(xiàn)有的精軋機(jī)與冷床之間預(yù)留的空間的前提下，將淬火冷 卻區(qū)間擴(kuò)展到冷床區(qū)域，解決淬火冷卻區(qū)間不足的問題，同時(shí)解決鋼材在冷床上 各個(gè)部分的淬火冷卻強(qiáng)度和淬火冷卻時(shí)間不一致的問題。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明在精軋機(jī)與冷床之間預(yù)留的空間 設(shè)置針對鋼材的淬火冷卻罩，然后根據(jù)檢測到的輥道運(yùn)動速度乘以根據(jù)鋼材尺寸 和性能要求計(jì)算得出的淬火冷卻時(shí)間，減去精軋機(jī)與冷床之間預(yù)留的空間長度， 即可得出冷床的淬火冷卻區(qū)間長度，在淬火冷卻區(qū)間內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)冷床淬火冷 卻罩。每個(gè)冷床淬火冷卻罩為一個(gè)控制單元，在鋼材在冷床運(yùn)動停止的同時(shí)，控 制系統(tǒng)開始按照與鋼材運(yùn)動方向相反的順序和鋼材精軋后的運(yùn)動速率，逐個(gè)結(jié)束 冷床上的冷床淬火冷卻罩的噴水，該方法實(shí)現(xiàn)了鋼材沿長度方向各部位冷卻時(shí)間 的一致性。
本發(fā)明在精軋機(jī)與冷床之間預(yù)留的空間設(shè)置針對鋼材的淬火冷卻罩，該淬火 冷卻罩可以根據(jù)鋼材的形狀設(shè)計(jì)，而不用考慮在冷床上鋼材需要橫向移動的問題。
本發(fā)明在每個(gè)冷床淬火冷卻罩的后面設(shè)置吹掃裝置，保證淬火動作結(jié)束后停 留在冷床淬火冷卻罩底部的鋼材表面無積水存在。冷床淬火冷卻罩的形狀設(shè)計(jì)需 要考慮鋼材的形狀和整條鋼材需要橫向移動的問題。同時(shí)在電器控制上需要配置 相應(yīng)的功能。
所述的淬火冷卻罩、冷床淬火冷卻罩對通過的鋼材的上、下、左、右四個(gè)面 進(jìn)行淬火冷卻。冷床淬火冷卻罩還要考慮鋼材在冷床橫向移動的問題，使左側(cè)噴 水罩或右側(cè)噴水罩的最低點(diǎn)高于鋼材的最高點(diǎn)。噴水罩的噴水可以是以開孔方法
實(shí)現(xiàn)，也可以按照在需要冷卻的部位設(shè)置噴水嘴或噴霧嘴的方法實(shí)現(xiàn)。這里的噴 水也適用于噴霧、噴氣或噴其它介質(zhì)。
本發(fā)明針對的產(chǎn)品對象是各類鋼材，它可以是各種類型型鋼、鋼板和帶鋼， 特別是H型鋼、鋼軌、角鋼、鋼板、帶鋼等的軋后淬火與自回火處理，也可以是 鋼板、帶鋼、圓鋼等。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明是在對現(xiàn)有鋼材軋制后淬火冷卻區(qū)間不足的狀況分 析的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，尤其是對H型鋼、鋼軌、角鋼等形狀復(fù)雜的型鋼。由于借用 了冷床的區(qū)間，解決了冷卻區(qū)間不足的問題，同時(shí)又可保證鋼材在冷床上沿長度方向冷卻效果一致，避免了由于精軋機(jī)與冷床之間預(yù)留的空間不夠進(jìn)行淬火冷卻 情況。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例采用的冷床淬火冷卻罩示意圖。
圖中左側(cè)噴水罩l、上噴水罩2、右側(cè)噴水罩3、噴水4、下噴水罩5、輥 道6、 H型鋼7、供水管路8。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于 下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
本實(shí)例的處理產(chǎn)品對象為H型鋼，H型鋼的尺寸為高338mm，寬度323mm翼 緣與腹板厚度30. 5mm， H型鋼精軋后在輥道上的運(yùn)動速率為3m/s。
首先在精軋機(jī)與冷床之間的9m長預(yù)留淬火冷卻空間的相互間距為1. 5m的輥 道之間設(shè)置6套淬火冷卻罩，該淬火冷卻罩是根據(jù)H型鋼的形狀設(shè)計(jì)，淬火冷卻 罩是由上噴水罩、下噴水罩、左側(cè)噴水罩和右側(cè)噴水罩組成。為了保證H型鋼在 輥道上順利通過淬火冷卻罩，左側(cè)噴水罩和右側(cè)噴水罩平行于H型鋼的翼緣，并 分別距離H型鋼翼緣的外側(cè)面約100mm，上噴水罩的噴水面距離輥道上輥面的尺 寸為450mm，下噴水罩的噴水面低于輥面約50mm。上噴水罩、下噴水罩、左側(cè)噴 水罩和右側(cè)噴水罩實(shí)現(xiàn)了將通過的H型鋼的上、下、左、右四個(gè)面進(jìn)行淬火冷卻 的目的。上噴水罩、下噴水罩、左側(cè)噴水罩和右側(cè)噴水罩之間分別通過管路、閥 門與一個(gè)供水管路聯(lián)接。
其次是對冷床淬火冷卻區(qū)間的淬火冷卻罩進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)處理的H型鋼的厚 度尺寸確定需要噴水9秒的時(shí)間達(dá)到要求的冷卻效果，所以冷床淬火冷卻區(qū)間長 度為18m，設(shè)置12套冷床淬火冷卻罩，冷床淬火冷卻罩由上噴水罩、下噴水罩、 左側(cè)噴水罩和右側(cè)噴水罩組成。上噴水罩、下噴水罩、左側(cè)噴水罩和右側(cè)噴水罩 實(shí)現(xiàn)了將通過的H型鋼的上、下、左、右四個(gè)面進(jìn)行淬火冷卻的目的。上噴水罩、 下噴水罩、左側(cè)噴水罩和右側(cè)噴水罩之間分別通過管路、閥門與一個(gè)獨(dú)立的供水 管路聯(lián)接。冷床淬火冷卻罩如圖1所示。冷床淬火冷卻罩具體組成包括左側(cè)噴水罩1、 上噴水罩2、右側(cè)噴水罩3、噴水4、下噴水罩5、輥道6、 H型鋼7、管路8。冷 床淬火冷卻罩的上噴水罩2的最低點(diǎn)高于H型鋼在輥道6約450mra，下噴水罩5 的最高點(diǎn)低于輥道6的最高點(diǎn)50mm。左側(cè)噴水罩1平行于H型鋼7的翼緣，并 距離H型鋼翼緣的外側(cè)面約100mm，右側(cè)噴水罩3的設(shè)置在結(jié)構(gòu)上考慮了 H型鋼 的橫向移動問題，將右側(cè)噴水罩3的最低點(diǎn)高于H型鋼在輥道6約450mm，同時(shí) 通過將噴水方向旋轉(zhuǎn)與H型鋼翼緣外側(cè)面呈30。 -75°的夾角a的方法實(shí)現(xiàn)H 型鋼右側(cè)翼緣外側(cè)面得到淬火冷卻。
將每套冷床淬火冷卻罩作為一個(gè)控制單元，在H型鋼在冷床運(yùn)動停止的同 時(shí)，控制系統(tǒng)開始按照與H型鋼運(yùn)動方向相反的順序和H型鋼精軋后的運(yùn)動速率 3m/s,逐個(gè)結(jié)束冷床上的冷床淬火冷卻罩的噴水，該方法實(shí)現(xiàn)了H型鋼沿長度方 向各部位冷卻時(shí)間的一致性。同時(shí)在每個(gè)冷床淬火冷卻罩的后面設(shè)置吹掃裝置， 保證淬火動作結(jié)束后停留在冷床淬火冷卻罩底部的H型鋼的凹槽內(nèi)無積水存在。 同時(shí)在電器控制上需要配置相應(yīng)的功能。采用該工藝的優(yōu)點(diǎn)是(1)解決了精軋 機(jī)與冷床之間預(yù)留區(qū)間不足的問題。(2)實(shí)現(xiàn)了 H型鋼沿長度方向各部分的冷卻 強(qiáng)度一致性。
實(shí)施例2
本實(shí)例的處理產(chǎn)品對象為鋼軌，型號為110軌，精軋后在輥道上的運(yùn)動速率 為3m/s。
首先在精軋機(jī)與冷床之間的12m長預(yù)留淬火冷卻空間的相互間距為1.5m的 兩個(gè)輥道之間設(shè)置8套淬火冷卻罩，該淬火冷卻罩可以根據(jù)鋼軌的形狀設(shè)計(jì)，淬 火冷卻罩是由上噴水罩、下噴水罩、左側(cè)噴水罩和右側(cè)噴水罩組成。
為了保證鋼軌在輥道上順利通過淬火冷卻罩，左側(cè)噴水罩和右側(cè)噴水罩平行 于鋼軌的側(cè)面，并分別距離鋼軌側(cè)面約lOOmm，上噴水罩的噴水面距離輥道上輥 面的尺寸為300咖，下噴水罩的噴水面低于輥面約50mm。上噴水罩用于軌面的淬 火冷卻，下噴水罩用于鋼軌底面的淬火冷卻，左側(cè)噴水罩和右側(cè)噴水罩分別用于 對軌頭兩個(gè)側(cè)面的淬火冷卻。上噴水罩、下噴水罩、左側(cè)噴水罩和右側(cè)噴水罩之 間分別通過管路、閥門與一個(gè)供水管路聯(lián)接。
其次是對冷床淬火冷卻區(qū)間的冷床淬火冷卻罩進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)處理的鋼軌軌
6頭的尺寸確定需要噴水io秒的時(shí)間達(dá)到要求的冷卻效果，所以冷床淬火冷卻區(qū)間長度為18m，設(shè)置12套冷床淬火冷卻罩，冷床淬火冷卻罩是由上噴水罩、下噴水罩、左側(cè)噴水罩和右側(cè)噴水罩組成。左側(cè)噴水罩和右側(cè)噴水罩的最低點(diǎn)高于軌面100mm并將噴水面與軌面呈30° _75°的夾角a的方法實(shí)現(xiàn)鋼軌的兩個(gè)軌頭側(cè)面得到淬火冷卻。上噴水罩用于軌面的淬火冷卻，噴水面最低點(diǎn)高于輥道約300mm下噴水罩用于軌道底面的淬火冷卻，噴水罩的最高點(diǎn)低于輥道的最高點(diǎn)50mra。，上噴水罩、下噴水罩、左側(cè)噴水罩和右側(cè)噴水罩之間分別通過管路、閥門與一個(gè)供水管路聯(lián)接。
將每個(gè)冷床淬火冷卻罩作為一個(gè)控制單元，在鋼軌在冷床運(yùn)動停止的同時(shí),控制系統(tǒng)開始啟動，按照與鋼軌運(yùn)動方向相反的順序和鋼軌精軋后的3m/s的運(yùn)動速率，逐個(gè)結(jié)束冷床上的冷床淬火冷卻罩的噴水，該方法實(shí)現(xiàn)了鋼軌沿長度方向各部位冷卻時(shí)間的一致性。同時(shí)在每個(gè)冷床淬火冷卻罩的后面設(shè)置吹掃裝置，保證淬火動作結(jié)束后停留在冷床淬火冷卻罩底部的鋼軌無積水存在。同時(shí)在電器控制上需要配置相應(yīng)的功能。采用該工藝的優(yōu)點(diǎn)是(1)解決了精軋機(jī)與冷床之間預(yù)留區(qū)間不足的問題。(2)實(shí)現(xiàn)了鋼軌沿長度方向各部分的冷卻強(qiáng)度一致性。
實(shí)施例3
本實(shí)例的處理產(chǎn)品對象為鋼板，首先在精軋機(jī)與冷床之間的預(yù)留淬火冷卻空間的每對輥道之間設(shè)置淬火冷卻罩，淬火冷卻罩是由上噴水罩、下噴水罩、左側(cè)噴水罩和右側(cè)噴水罩組成。左側(cè)噴水罩和右側(cè)噴水罩平行于鋼板的側(cè)面，用于對鋼板兩個(gè)側(cè)面的淬火冷卻。上噴水罩用于鋼板上表面的淬火冷卻，下噴水罩用于鋼板下表面的淬火冷卻。上噴水罩、下噴水罩、左側(cè)噴水罩和右側(cè)噴水罩之間分別通過管路、閥門與一個(gè)獨(dú)立的供水管路聯(lián)接。
其次是對冷床淬火冷卻區(qū)間的淬火冷卻罩進(jìn)行設(shè)計(jì)。冷床淬火冷卻區(qū)間的冷床淬火冷卻罩可以是在每兩個(gè)輥道之間設(shè)置一套或多套，冷床淬火冷卻罩結(jié)構(gòu)與淬火冷卻罩相同。
根據(jù)檢測到的輥道運(yùn)動速度乘以根據(jù)鋼材尺寸和性能要求計(jì)算得出的淬火冷卻時(shí)間，減去精軋機(jī)與冷床之間預(yù)留的空間長度，即可得出冷床的淬火冷卻區(qū)間長度，在淬火冷卻區(qū)間內(nèi)設(shè)置n個(gè)冷床淬火冷卻罩。如果每兩個(gè)輥道之間設(shè)置l套冷床淬火冷卻罩，如果冷床淬火冷卻區(qū)間內(nèi)內(nèi)的輥道數(shù)量為m個(gè)，則冷床淬火冷卻罩的數(shù)量n= (m-l)。每個(gè)冷床淬火冷卻罩為一個(gè)控制單元，在鋼板在冷床運(yùn)動停止的同時(shí)，控制系統(tǒng)開始按照與鋼板運(yùn)動方向相反的順序和鋼板精軋后的運(yùn)動速率，逐個(gè)結(jié)束冷床上的冷床淬火冷卻罩的噴水，該方法實(shí)現(xiàn)了鋼板沿長度方向各部位冷卻時(shí)間的一致性。同時(shí)在每個(gè)冷床淬火冷卻罩的后面設(shè)置吹掃裝置，保證淬火動作結(jié)束后停留在冷床淬火冷卻罩底部的鋼板無積水存在。冷床淬火冷卻罩的形狀設(shè)計(jì)需要考慮鋼板的形狀和鋼板需要橫向移動的問題。同時(shí)在電
器控制上需要配置相應(yīng)的功能。采用該工藝的優(yōu)點(diǎn)是(1)解決了精軋機(jī)與冷床之間預(yù)留區(qū)間不足的問題。(2)實(shí)現(xiàn)了鋼板沿長度方向各部分的冷卻強(qiáng)度一致性。
權(quán)利要求
1、一種將軋后在線淬火冷卻區(qū)域擴(kuò)展到冷床的方法，其特征在于在精軋機(jī)與冷床之間預(yù)留的空間設(shè)置針對鋼材的淬火冷卻罩；然后根據(jù)檢測到的輥道運(yùn)動速度乘以根據(jù)鋼材尺寸和性能要求計(jì)算得出的淬火冷卻時(shí)間，減去精軋機(jī)與冷床之間預(yù)留的空間長度，即得出冷床的淬火冷卻區(qū)間長度，將冷床的淬火冷卻區(qū)間劃分為至少一個(gè)冷床淬火冷卻罩，每兩個(gè)輥道之間設(shè)置一個(gè)或多個(gè)冷床淬火冷卻罩；鋼材在冷床運(yùn)動停止的同時(shí)，控制系統(tǒng)開始按照與鋼材運(yùn)動方向相反的順序和鋼材精軋后的運(yùn)動速率，逐個(gè)結(jié)束冷床上的冷床淬火冷卻罩的噴水，實(shí)現(xiàn)了鋼材沿長度方向各部位冷卻時(shí)間的一致性。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的將軋后在線淬火冷卻區(qū)域擴(kuò)展到冷床的方法，其 特征是，所述的淬火冷卻罩、冷床淬火冷卻罩結(jié)構(gòu)相同，其上噴水罩、下噴水罩、 左側(cè)噴水罩和右側(cè)噴水罩分別對通過的鋼材的上、下、左、右四個(gè)面進(jìn)行淬火冷卻，它們之間分別通過管路、閥門與一個(gè)供水管路聯(lián)接，或者每個(gè)噴水罩通過管 路、閥門與一個(gè)獨(dú)立的供水管路聯(lián)接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的將軋后在線淬火冷卻區(qū)域擴(kuò)展到冷床的方法， 其特征是，所述冷床淬火冷卻罩的后面設(shè)置吹掃裝置，使淬火動作結(jié)束后停留在 冷床淬火冷卻罩底部的鋼材表面無積水存在。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的將軋后在線淬火冷卻區(qū)域擴(kuò)展到冷床的方法， 其特征是，所述的冷床淬火冷卻罩，其左側(cè)噴水罩或右側(cè)噴水罩的最低點(diǎn)高于鋼 材的最高點(diǎn)，噴水罩的噴水以開孔方法實(shí)現(xiàn)，或按照在需要冷卻的部位設(shè)置噴水 嘴或噴霧嘴的方法實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
一種材料熱處理技術(shù)領(lǐng)域的將軋后在線淬火冷卻區(qū)域擴(kuò)展到冷床的方法。本發(fā)明在精軋機(jī)與冷床之間預(yù)留的空間設(shè)置針對鋼材的淬火冷卻罩，然后根據(jù)輥道運(yùn)動速度和淬火冷卻時(shí)間的要求，確定冷床的淬火冷卻區(qū)間長度，將冷床的淬火冷卻區(qū)間劃分為至少一個(gè)冷床淬火冷卻罩，每兩個(gè)輥道之間設(shè)置一個(gè)或多個(gè)冷床淬火冷卻罩，鋼材在冷床運(yùn)動停止的同時(shí)，控制系統(tǒng)開始按照與鋼材運(yùn)動方向相反的順序和鋼材精軋后的運(yùn)動速率，逐個(gè)結(jié)束冷床上的冷床淬火冷卻罩的噴水，實(shí)現(xiàn)了鋼材沿長度方向各部位冷卻時(shí)間的一致性。本發(fā)明解決了精軋機(jī)與冷床之間預(yù)留區(qū)間不足的問題和鋼材各部分在冷床淬火冷卻均勻性的問題。
文檔編號C21D1/18GK101476023SQ20091004610
公開日2009年7月8日 申請日期2009年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月12日
發(fā)明者左訓(xùn)偉, 幸 張, 駿 徐, 陳乃錄 申請人:上海交通大學(xué)