專利名稱：在線控時(shí)控溫穿水淬火冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種鋼鐵制造技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種鋼材軋后在線控時(shí)控 溫穿水淬火冷卻裝置。
背景技術(shù)：
控時(shí)控溫水_空交替淬火冷卻是指將鋼材加熱到Ara或Aa點(diǎn)以上某一溫度并保持 一定時(shí)間后，以水和空氣為冷卻介質(zhì)，采用水冷與空冷交替的方式對鋼材冷卻時(shí)間進(jìn)行控 制(控時(shí))和對鋼材降溫進(jìn)程進(jìn)行控制(控溫)的淬火冷卻過程。以鋼材在水中穿過的穿 水快速冷卻為特征結(jié)合空冷對冷卻進(jìn)程進(jìn)行調(diào)節(jié)的控時(shí)控溫冷卻技術(shù)被稱為控時(shí)控溫穿 水淬火冷卻技術(shù)。穿水淬火的冷卻強(qiáng)度比通常的水噴射淬火的冷卻強(qiáng)度更大，采用穿水淬 火冷卻可以獲得水噴射淬火冷卻難以獲得的馬氏體或貝氏體組織。因此，采用控時(shí)控溫穿 水淬火冷卻是獲得高強(qiáng)度組織(馬氏體或貝氏體)的有效途徑之一。隨著對鋼鐵材料性能要求的提高，在鋼材軋后直接在線進(jìn)行淬火冷卻處理已經(jīng)被 許多鋼鐵企業(yè)采用。圍繞軋后的淬火冷卻技術(shù)開展了多方面的研究，有許多新的技術(shù)被應(yīng) 用到了工程之中。但是，現(xiàn)有國內(nèi)的軋后淬火冷卻多采用水噴射技術(shù)，較難得到高強(qiáng)度的馬 氏體或貝氏體組織。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)?00910197056. X，記載了一種“在線 穿水冷卻方法及設(shè)備”，該技術(shù)采用的穿水淬火冷卻的冷卻強(qiáng)度大于水噴射淬火冷卻的冷 卻強(qiáng)度，因此可以獲得采用水噴射淬火冷卻難以獲得的馬氏體或貝氏體組織，適合應(yīng)用于 鋼材軋后在線淬火冷卻獲得預(yù)期的高強(qiáng)度組織(馬氏體或貝氏體)，該技術(shù)的淬火冷卻方 式為軋后一段式淬火冷卻。但是，對于要求實(shí)現(xiàn)軋后控時(shí)控溫獲得預(yù)期組織的淬火冷卻過 程，采用軋后一段式淬火冷卻方式就無法滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種在線控時(shí)控溫穿水淬火冷卻裝 置，即在軋機(jī)后沿輥道方向順序布置數(shù)個(gè)冷卻單元，每個(gè)冷卻單元均可實(shí)現(xiàn)在線穿水冷卻 和空冷兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換，即冷卻單元開啟為穿水冷卻，冷卻單元非開啟為空冷。為了滿足不同 厚度不同材料的鋼材對冷卻各階段冷卻強(qiáng)度、冷卻時(shí)間的要求，按照鋼材淬火冷卻工藝的 要求設(shè)定各冷卻單元的冷卻狀態(tài)，為鋼材淬火冷卻提供相應(yīng)的冷卻強(qiáng)度，即避免了鋼材因 冷卻過快而引起開裂，也達(dá)到了獲取預(yù)期組織與性能的目的。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明包括軋機(jī)、冷卻單元和輥道組成的生產(chǎn) 線，其中若干輥道等間隔布置在軋機(jī)與冷卻單元之間和冷卻單元與冷卻單元之間并負(fù)責(zé) 傳送鋼材，若干個(gè)冷卻單元設(shè)置于軋機(jī)的后端且每個(gè)冷卻單元之間間隔2-5個(gè)輥道間隔的距離。所述的冷卻單元包括帶機(jī)械密封的輥道、淬火槽、供水槽和注水泵系統(tǒng)，其中 淬火槽置于供水槽之上，若干帶機(jī)械密封的輥道置于供水槽之上且橫穿淬火槽并沿鋼材運(yùn)動(dòng)方向等距離排列，沿鋼材運(yùn)動(dòng)方向在淬火槽的槽體兩側(cè)開有進(jìn)料口和出料口，注水泵系 統(tǒng)分別與淬火槽和供水槽相連接且從供水槽中抽水注入淬火槽中，并再由淬火槽兩側(cè)的進(jìn) 料口和出料口流出進(jìn)入到供水槽內(nèi)；當(dāng)注水泵系統(tǒng)向淬火槽中注入的水量足夠大時(shí)，淬火 槽內(nèi)的液面高于帶機(jī)械密封的輥道的高度，從而實(shí)現(xiàn)鋼材在淬火槽中帶機(jī)械密封的輥道上 的運(yùn)動(dòng)是在水中浸沒狀態(tài)下進(jìn)行，即實(shí)現(xiàn)穿水淬火過程。所述的輥道和帶機(jī)械密封的輥道為適合傳輸各種類型型鋼、鋼板、帶鋼、方鋼和圓 鋼的輥道。帶機(jī)械密封的輥道橫穿淬火槽的槽體部位設(shè)有機(jī)械密封裝置，實(shí)現(xiàn)在進(jìn)行穿水 淬火過程中帶機(jī)械密封的輥道與淬火槽的槽體之間的密封。所述的淬火槽為長方形有底無蓋的五面體結(jié)構(gòu)，在垂直帶機(jī)械密封的輥道的槽體 兩側(cè)板上開有輥道軸的伸出孔。所述的供水槽為長方形有底無蓋的五面體結(jié)構(gòu)，其作用是為淬火槽供水和收集淬 火槽溢流出水的容器。所述的注水泵系統(tǒng)是由泵、閥門、管路組成，作用是將供水槽中的水注入到淬火槽 中。本發(fā)明通過以下步驟實(shí)現(xiàn)冷卻經(jīng)軋制后的鋼材在輥道的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)入由數(shù)個(gè)冷卻 單元組成的控時(shí)控溫穿水淬火冷卻生產(chǎn)線，冷卻單元的數(shù)量及各冷卻單元是執(zhí)行穿水功能 還是空冷功能是根據(jù)鋼材需要的淬火冷卻工藝確定的；為了獲得更寬的冷卻強(qiáng)度范圍，也 可以在冷卻單元上增加噴水(噴霧)功能，即根據(jù)冷卻能力的要求開啟穿水、噴水(噴霧) 等功能。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、帶鋼、方鋼和 圓鋼。本發(fā)明的設(shè)備特別適用于多品種材料和多品種規(guī)格鋼材的在線控時(shí)與控溫淬火 冷卻，設(shè)置多個(gè)冷卻單元的目的是根據(jù)鋼材需要的淬火冷卻工藝沿生產(chǎn)線設(shè)置開啟的冷卻 單元和非開啟的冷卻單元，從而實(shí)現(xiàn)鋼材的在線控時(shí)與控溫淬火冷卻。本發(fā)明設(shè)備也可以用于離線淬火冷卻處理，即將鋼材加熱到奧氏體單相區(qū)或鐵素 體和奧氏體的兩相區(qū)或滲碳體和奧氏體的兩相區(qū)，然后通過對各個(gè)冷卻單元的冷卻強(qiáng)度 (穿水、噴水(噴霧))設(shè)置和空冷狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)Q-P-T工藝(淬火-碳分配-回火工 藝)、TRIP鋼工藝、貝氏體鋼工藝和雙相鋼工藝等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明是在目前的軋后一段式淬火冷卻方式無法滿足對軋后需 要有多段不同冷卻強(qiáng)度要求情況下提出的，尤其是對處理后性能要求較高的高強(qiáng)度鋼的快 冷淬火冷卻。采用本發(fā)明的方法可以在軋后直接實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的淬火冷卻工藝。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為冷卻單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對本發(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)施方式和具體的操作過程，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如圖1所示，本實(shí)施例包括軋機(jī)1、冷卻單元2和輥道3組成的生產(chǎn)線，其中棍道 3沿生產(chǎn)線在軋機(jī)1與冷卻單元2之間和冷卻單元2與冷卻單元2之間等間隔布置，輥道3 負(fù)責(zé)傳送鋼材沿生產(chǎn)線運(yùn)動(dòng)，在軋機(jī)1后面設(shè)置η個(gè)冷卻單元2，每個(gè)冷卻單元2之間間隔 2-5個(gè)輥道間隔的距離，以保證兩個(gè)冷卻單元之間的出料口和進(jìn)料口可以順暢的排水。如圖2所示，所述的冷卻單元2包括帶機(jī)械密封的輥道4、淬火槽5、供水槽6、注 水泵系統(tǒng)7，其中淬火槽5置于供水槽6之上，帶機(jī)械密封的輥道4置于供水槽6之上橫穿 淬火槽5并沿鋼材運(yùn)動(dòng)方向等距離排列，該淬火槽的槽體兩側(cè)沿輥道方向開有進(jìn)料口和出 料口，注水泵系統(tǒng)7由供水槽6中抽水注入淬火槽5中，當(dāng)注水泵系統(tǒng)7向淬火槽5中注入 的水量足夠大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)淬火槽5內(nèi)的液面高于帶機(jī)械密封的輥道4上面一定高度，從而 實(shí)現(xiàn)鋼材在淬火槽5中的帶機(jī)械密封的輥道4上的運(yùn)動(dòng)是在水中浸沒狀態(tài)下進(jìn)行，即實(shí)現(xiàn) 穿水淬火過程。水的運(yùn)動(dòng)過程是通過注水泵系統(tǒng)7將供水槽6中的水注入到淬火槽5中， 然后再由淬火槽兩側(cè)的出料口和進(jìn)料口流出進(jìn)入到供水槽6之內(nèi)。本裝置通過以下方式進(jìn)行冷卻工作按照Q-P-T工藝要求將9個(gè)冷卻單元分成三 個(gè)組塊，即將軋機(jī)后面第1個(gè)到第4個(gè)冷卻單元定義為第一組塊，將該組塊設(shè)置為開啟狀 態(tài)，即在該組塊實(shí)施穿水冷卻，實(shí)現(xiàn)鋼材的淬火過程，在此過程鋼材表層及次表層的溫度冷 至馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度(Ms)以下；將第5個(gè)到第7個(gè)冷卻單元定義為第二組塊，將該組塊 設(shè)置為非開啟狀態(tài)，即在該組塊實(shí)施空冷過程，在此過程鋼材表層及次表層溫度回升到Ms 以上某個(gè)溫度進(jìn)行碳分配；將第8個(gè)和第9個(gè)冷卻單元定義為第三組塊，將該組塊設(shè)置為開 啟狀態(tài)，即在該組塊實(shí)施穿水過程，在此過程鋼材溫度降低到Ms以上某一溫度，從而實(shí)現(xiàn) 回火。上述方法得到微觀組織為馬氏體+殘留奧氏體+碳化物的馬氏體鋼。如果將鋼材加熱到鐵素體和奧氏體兩相區(qū)保溫一段時(shí)間，然后再進(jìn)行Q-P-T處 理，得到微觀組織為鐵素體+馬氏體+殘留奧氏體+碳化物的雙相鋼。本發(fā)明的方法是通過在軋機(jī)后面設(shè)置數(shù)個(gè)冷卻單元，針對鋼材材料和尺寸變化確 定淬火冷卻工藝，然后根據(jù)工藝要求設(shè)置由冷卻單元組成的組塊，通過對組塊的開啟(穿 水淬火)和非開啟(空冷)的控制實(shí)現(xiàn)鋼材的控時(shí)控溫淬火冷卻的目的。實(shí)施例2本實(shí)例處理產(chǎn)品的對象為適合貝氏體處理工藝的某成分的鋼材。本發(fā)明是通過以 下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)為在軋機(jī)1后面設(shè)置12個(gè)冷卻單元2，按照貝氏體處理工藝要求將12個(gè)冷卻單元分成6個(gè)組塊，即將軋機(jī)后面第1個(gè) 到第3個(gè)冷卻單元定義為第一組塊，將該組塊設(shè)置為開啟狀態(tài)，即在該組塊實(shí)施穿水冷卻， 實(shí)現(xiàn)鋼材表層及次表層溫度降低到貝氏體開始轉(zhuǎn)變溫度(Bs)以下和馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度 (Ms)以上的溫度區(qū)間；將第4個(gè)和第5個(gè)冷卻單元定義為第二組塊，將該組塊設(shè)置為非開 啟狀態(tài)，即在該組塊實(shí)施空冷過程，在此過程鋼材表層及次表層溫度回升到Bs溫度附近; 將第6個(gè)冷卻單元定義為第三組塊，將該組塊設(shè)置為開啟狀態(tài)，即在該組塊實(shí)施穿水過程， 在此過程鋼材表層及次表層溫度降低到馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度(Ms)附近，而接近次表面的 內(nèi)層降低到貝氏體開始轉(zhuǎn)變溫度(Bs)以下和馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度(Ms)以上的溫度區(qū)間發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變；將第7個(gè)和第8個(gè)冷卻單元定義為第四組塊，將該組塊設(shè)置為非開啟狀態(tài)， 即在該組塊實(shí)施空冷過程，在此過程鋼材接近次表面的內(nèi)層溫度回升到貝氏體開始轉(zhuǎn)變溫 度(Bs)附近或以上某一溫度；將第9個(gè)冷卻單元定義為第五組塊，將該組塊設(shè)置為開啟 狀態(tài)，即在該組塊實(shí)施穿水過程，在此過程鋼材更內(nèi)層的區(qū)域降低到貝氏體開始轉(zhuǎn)變溫度 (Bs)以下和馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度(Ms)以上的溫度區(qū)間發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變；將第10到第12個(gè) 冷卻單元定義為第六組塊，將該組塊設(shè)置為開啟噴水狀態(tài)，即在該組塊實(shí)施噴水冷卻過程， 在此過程鋼材更內(nèi)層及心部降低到貝氏體開始轉(zhuǎn)變溫度(Bs)以下和馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度 (Ms)以上的溫度區(qū)間發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變，該工藝得到的微觀組織為貝氏體+殘留奧氏體。本發(fā)明的方法通過在軋機(jī)后面設(shè)置數(shù)個(gè)冷卻單元和將冷卻單元分幾個(gè)組塊的方 式，按照工藝要求實(shí)現(xiàn)貝氏體的轉(zhuǎn)變過程。實(shí)施例3本實(shí)例的處理產(chǎn)品對象為某成分的相變誘發(fā)塑性(TRIP)鋼材。將鋼材加熱到鐵 素體和奧氏體兩相區(qū)保溫一段時(shí)間，然后再進(jìn)行實(shí)施例2中的貝氏體處理工藝。該工藝得 到的微觀組織為鐵素體+貝氏體+殘留奧氏體。
權(quán)利要求
一種在線控時(shí)控溫穿水淬火冷卻裝置，其特征在于，包括軋機(jī)、冷卻單元和輥道組成的生產(chǎn)線，其中若干輥道在軋機(jī)與冷卻單元之間和冷卻單元與冷卻單元之間等間隔布置并負(fù)責(zé)傳送鋼材，若干個(gè)冷卻單元設(shè)置于軋機(jī)的后端且每個(gè)冷卻單元之間間隔2 5個(gè)輥道間隔的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線控時(shí)控溫穿水淬火冷卻裝置，其特征是，所述的冷卻單 元包括帶機(jī)械密封的輥道、淬火槽、供水槽和注水泵系統(tǒng)，其中淬火槽置于供水槽之上， 若干帶機(jī)械密封的輥道置于供水槽之上且橫穿淬火槽并沿鋼材運(yùn)動(dòng)方向等距離排列，淬火 槽的槽體兩側(cè)沿鋼材運(yùn)動(dòng)方向開有進(jìn)料口和出料口，注水泵系統(tǒng)分別與淬火槽和供水槽相 連接且從供水槽中抽水注入到淬火槽中，并再由淬火槽兩側(cè)的進(jìn)料口和出料口流出進(jìn)入到 供水槽內(nèi)；當(dāng)注水泵系統(tǒng)向淬火槽中注入的水量足夠大時(shí)，淬火槽內(nèi)的液面高于帶機(jī)械密 封的輥道的高度，從而實(shí)現(xiàn)鋼材在淬火槽中帶機(jī)械密封的輥道上的運(yùn)動(dòng)是在水中浸沒狀態(tài) 下進(jìn)行，即實(shí)現(xiàn)穿水淬火過程。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在線控時(shí)控溫穿水淬火冷卻裝置，其特征是，所述的帶機(jī)械 密封的輥道橫穿淬火槽的槽體部位設(shè)有機(jī)械密封裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在線控時(shí)控溫穿水淬火冷卻裝置，其特征是，所述的淬火槽 為長方形有底無蓋的五面體結(jié)構(gòu)，在垂直帶機(jī)械密封的輥道的槽體兩側(cè)板上開有輥道軸的 伸出孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在線控時(shí)控溫穿水淬火冷卻裝置，其特征是，所述的供水槽 為長方形有底無蓋的五面體結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種鋼鐵制造技術(shù)領(lǐng)域的在線控時(shí)控溫穿水淬火冷卻裝置，包括軋機(jī)、冷卻單元和輥道組成的生產(chǎn)線，若干輥道在軋機(jī)與冷卻單元之間和冷卻單元與冷卻單元之間等間隔布置并負(fù)責(zé)傳送鋼材，若干個(gè)冷卻單元設(shè)置于軋機(jī)的后端且每個(gè)冷卻單元之間間隔2-5個(gè)輥道間隔的距離。本發(fā)明中的每個(gè)冷卻單元均可實(shí)現(xiàn)在線穿水冷卻和空冷兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換，即冷卻單元開啟為穿水冷卻，冷卻單元非開啟為空冷。本發(fā)明能夠按照鋼材淬火冷卻工藝的要求設(shè)定各冷卻單元的冷卻狀態(tài)，為鋼材淬火冷卻提供相應(yīng)的冷卻強(qiáng)度，既避免了鋼材因冷卻過快而引起開裂，也達(dá)到了獲取預(yù)期組織與性能的目的。
文檔編號(hào)C21D11/00GK101984091SQ201010562008
公開日2011年3月9日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者戎詠華, 陳乃錄 申請人:上海交通大學(xué)