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中厚板低能耗超快速冷却工艺及装置

标签:303F不锈钢厚板

自20世纪80年代以来,操控冷却顺次阅历了以喷淋冷却、层流喷发等为代表的传统操控冷却及以强化冷却为代表的超疾速冷却的不同开展进程。传统轧后操控冷却技能经过操控轧件的开冷温度、终冷温度和冷却速率来操控钢材的安排形状及力学功能。这些年,为了习惯公司高强度钢的开发及出产,超疾速冷却技能得到了较快的开展,兼有直接淬火和加快冷却两层功用的新式高强度冷却设备得到了开发及使用。  超疾速冷却技能使用细晶强化和相变强化相联系的机制,有用地进步了资料的强度、耐性、焊接性等功能。国外具有代表性的超疾速冷却技能包括:欧洲比利时CRM研讨所开发的UFC(Ultra Fast Cooling)、西门子VAI与比利时CRM合作开发的MULPIC、日本JFE公司的Super-OLAC及韩国POSCO开发的HDC(High Density Cooling)体系。  与国外超快冷技能开展对比,国内在此技能方面的研讨、开发及使用起步较晚。这些年,国内关于超快冷进行了较多的基础研讨或现场使用作业,开发出新一代疾速冷却技能-超密度强化喷发冷却技能(SUPIC-Super Intensive Impinging Cooling)。  1、低能耗及高效冷却设备  1.1、超密度冷却机理  冷却水冲击钢板外表换热区域一般分为:冷却水射流冲击区域,完成层流活动特性的单相强行对流,换热强度高;跟着冷却水的径向活动并呈现欢腾,构成核状欢腾和过渡欢腾区域;跟着安稳蒸汽膜层的构成,呈现薄膜欢腾强行对流区域,汽膜的发生致使换热强度低;跟着流体欢腾汽化,在膜状欢腾区之外,冷却水构成不连续的小液态集合区域;小液态集合区的水终究被汽化或流走。  传统普通密度及高密度管层流冷却因为纵向集管距离大,冲击射流区域及核欢腾区域较窄,首要以膜状欢腾换热为主,致使冷却强度低,一起冷却不均匀。为了有用处理上述问题,开发了超密度冲击射流技能。超密度冲击射流技能选用合理喷嘴距离,添加喷嘴排数,使冲击射流区和核欢腾区悉数覆盖传输辊道间区域,以完成超强度疾速冷却。  1.2、低能耗及高效冷却  依据超密度冷却机理的超快冷技能具有供水压力低、均匀供水量少、可经过高位水箱进行供水调理及无需DQ泵直供供水等特色,完成了低能耗及水的高功率使用。  图1为SUPIC与MULPIC DQ段、传统加密ACC体系最大冷却速率比照图。从图中可见,SUPIC与MULPIC DQ段最大冷却速率对比挨近,MULPIC钢板关于厚度小于20mm钢板冷却速率较SUPIC略高。与传统加密ACC对比,SUPIC冷却速率有大起伏进步。  以超快冷SUPIC体系为例,供水压力0.15MPa,水流密度30L/s.m2,均匀供水量3900m3/h,选用变频泵与高位水箱调理相联系供水方式,能完成直接淬火及加快操控冷却功用。这些年,国内沙钢、舞钢、济钢及莱钢等中厚板厂分别引进了领先的MULPIC疾速冷却设备。以国内某4100mm中厚板MULPIC体系为例,MULPIC设备分DQ及ACC方式;DQ方式用水压力0.5MPa,水流密度33L/s.m2,供水量6100m3/h,选用变频泵直供DQ供水方式;ACC方式用水压力0.15MPa,水流密度15L/s.m2,均匀供水量5000m3/h,选用变频泵与高位水箱调理相联系供水方式。  供水能耗首要与供水压力、水流密度、供水量及冷却时刻等紧密有关。SUPIC体系因为其在确保高冷却速率前提下习惯于低压力供水、较低水流密度(相对DQ体系)及较少的均匀供水量;在出产过程中可依据SUPIC核算水量及高位水箱液位状况完成供水水量准确变频操控,溢流水量根本得以消除,进步了供水功率;真实完成了低能耗超疾速冷却及水的高效使用,其能耗较其他超快冷体系下降近30%-50%。有用处理了选用高压供水而致使的巨大供水能耗等难题。  1.3、超快冷设备的开发  SUPIC冷却器的规划及开发为SUPIC超快冷设备的要害。SUPIC选用了超密度冷却喷嘴安置方式,水流密度规划较高密度管层流方式有较大起伏进步,以确保冷却器在使用过程中不呈现断流表象。实践证明,只是经过添加喷嘴密度及水流密度不能真实完成超密度疾速冷却,还需关于冷却器进行特别规划,以确保高冷却速率的一起完成冷却过程中的均匀冷却。在此基础上国内对超密度冷却器进行了较多的研讨、开发及实验作业,成功开发的SUPIC冷却器能习惯0.10-0.50MPa供水压力规模的供水需求,其间SUPIC-L型冷却器适用于≤0.20MPa供水压力,SUPIC-H型冷却器适用于更高至0.50MPa供水压力。  超快冷设备具有如下技能特色:①经过合理安置喷嘴排数及喷嘴个数,完成超密度喷嘴安置方式;②选用均匀横向冷却曲线、多级阻尼规划、喷嘴管径管距视点优化安置、优化上下冷却器水量配等到边部遮盖等技能,完成钢板的均匀冷却;③选用侧喷中压水吹扫及特别前后气吹扫规划技能,将钢板外表的残留水吹扫洁净,确保了杰出的钢板外表质量;④一起,关于设备响应时刻、防震、高温防烘烤、设备防撞、冷却区辊道吊装及便利排污维修等方面选用了相应的技能措施。  2、使用作用  2.1、多功用冷却技术  实践使用标明,在确保杰出板形及外表质量的前提下,SUPIC超快冷设备能在宽冷却速率规模内进行调整,以20mm厚钢板为例,其冷却速率调整规模为5-45℃/s。可完成传统加快冷却(ACC-Accelerated Cooling),以及连续冷却(IDQ-Interrupt Direct Quenching)、直接淬火(DQ-Direct Quenching)及直接淬火碳分配(DQP-Direct Quenching & Partitioning)等新技术,非常好地习惯高强度钢的低成本出产,如图2所示。SUPIC设备可习惯于管线钢X70-X80、高强度工程机械用钢Q550-Q800及高强度压力容器用钢(石油储藏罐)610E等种类技术出产。  2.2、高冷却速率  关于20mm厚钢板,传统高密度管ACC层流冷却方式其最大冷却速率为20-25℃/s,而SUPIC超快冷设备最高冷却速率能达45℃/s,冷却才能较ACC高密度管层流进步近1倍,且呈随钢板厚度变薄冷却速度进步起伏愈显着规律。SUPIC较ACC高密度管层流冷却速率大幅进步,首要原因是SUPIC超快冷设备选用超强度喷发机理,首要选用核欢腾热交换方式,在一样水量条件下有用进步了水的使用功率,水与钢板外表热交换才能强。  2.3、高冷却均匀性  SUPIC超快冷设备能完成6-100mm厚度钢板疾速均匀冷却,商品厚度标准适用规模宽,关于同一厚度标准其冷却速度调整规模宽。在较宽的冷却速度规模内,SUPIC设备均能确保钢板杰出的冷却均匀性及冷却后杰出的板形。杰出的冷却均匀性首要取决于射流冲击核欢腾换热方式,另一方面,合理的技术参数及冷却操控战略能有用确保沿钢板长度、宽度及厚度方向温度及功能均匀性。  钢板选用SUPIC冷却后沿钢板宽度方向温度散布均匀,动摇规模为±15℃内。25mm厚、2600mm宽钢板,Q345E、Q460C钢终冷温度分别为650℃、600℃横向温度散布状况如图3所示。从图中能够看出,方针终冷温度越高,横向温度均匀性越好。  厚钢板选用SUPIC冷却后沿钢板长度方向温度散布均匀,思考头尾温度,钢板全长温度动摇规模为±15℃内。16mm厚、25m长宽钢板,Q345E、Q460C钢终冷温度分别为650℃、600℃纵向温度散布状况如图4所示。从图中能够看出,方针终冷温度越高,纵向温度均匀性越好。  SUPIC冷却后钢板平直度较好,具有杰出的板形。Q550D厚度为25mm横向屈从及抗拉强度动摇规模均不超越±20MPa,-20℃AKv冲击功动摇规模不超越±25J,延伸率动摇规模不超越2%。从功能成果看,Q550D横向功能均匀性较好。Q550D厚度为25mm横向功能散布状况如图5所示。图5:冷却后的横向功能散布  依据上述冷却后横向及纵向温度、冷却后板形及头部横向功能散布能够看出,钢板在SUPIC冷却过程中沿宽度、长度及厚度方向完成均匀冷却,冷却后钢板外表质量杰出。当前,国内部分其他超快冷设备虽能满意冷却速率需求,但冷却后板形或钢板功能的均匀性无法得到确保,尤其在出产高强度钢时容易呈现钢板瓢曲或同一钢板功能不安稳等问题。与此对比,SUPIC超快冷设备既能完成高速冷却又能确保冷却过程中均匀冷却。  2.4、模型操控精度  SUPIC超快冷设备选用有限差分数学模型,具有较高的模型操控精度,据某厂实践出产数据计算成果标明,96.82%钢板的返红温度操控值与方针值差错规模在±15℃内。  3、定论  选用超密度冷却机理完成低压力、低水流密度高效冷却,联系水泵变频供水及高位水箱液位自动操控,进步了水的使用功率,完成了低能耗冷却,较其他超快冷设备能耗下降近30%-50%。  SUPIC超快冷具有较高的冷却速率,20mm厚钢板冷却速率达45℃/s,较传统加密层流冷却速率进步近1倍。  开发的SUPIC超快冷设备能习惯6-100mm厚度钢板均匀冷却,Q550钢板横向强度动摇规模不超越±20MPa,冲击功动摇规模不超越±25J,冷却后具有较好的板形及外表质量。  冷却设备选用高精度数学模型,96.82%的返红温度操控值与方针值差错规模在±15℃内。

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