[发明专利]一种用于钢板在线固溶的钢板生产方法、装置及控制系统

说明书

一种用于钢板在线固溶的钢板生产方法、装置及控制系统，属冶金技术领域。其利用钢板在轧制后的轧制余热，在线对钢板进行固溶处理，以获得符合产品要求的特定的钢板金相组织和各项性能，节省离线热处理二次加热的碳排放和大量能耗。该生产装置及控制系统投资少，冷却装置紧凑节能，冷却速率高，可进行控制冷却的钢板的厚度规格范围大，自动控制精度高，冷却后板形良好，不仅可用于钢板的在线固溶处理，而且对于需要轧后快速冷却的工艺、甚至离线淬火工艺都可以应用。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，尤其涉及一种钢板轧后的在线固溶处理。

背景技术

固溶热处理是指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速均匀冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。主要是改善钢和合金的塑性和韧性，为沉淀硬化处理作好准备等。可以使合金中各种相充分溶解，强化固溶体，并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工或成型。适用于多种特殊钢，尤其是高锰钢和奥氏体不锈钢。对于过饱和度低的合金，通常选择较快的冷却速度；对于过饱和度高的合金，通常选择较慢的冷却速度。

钢板的传统固溶热处理是采用与轧机分开的热处理设备进行离线热处理，需要再加热后进行快速冷却。这种生产工艺不仅增加了设备投资，而且工序繁多，生产周期长，并且钢板再加热消耗大量能源，导致钢材成本增加，满足不了大批量的快节奏生产，极大地制约了经济效益的提高。

申请号为201110220315.3的专利公开了一种高强度耐磨钢板的热处理方法，该技术方案采用离线热处理技术生产耐磨钢，轧制后的钢板需要经过抛丸、热处理炉加热和淬火等一系列工序。

而在线固溶处理是利用钢材热轧后的余热，控制钢材轧制后的冷却速度，使温度变化过程更接近离线热处理的温降过程，达到相同或相近的钢材组织和性能，其冷却过程一般也称为钢板在线控制冷却或直接淬火。其特点如下:

(1)由于钢板经精轧机轧制后直接进入热矫直机后在线热处理设备，即保证了钢板进入冷却装置前的班型，又省去了常规工艺所需的钢板重新加热过程，节省大量能源。

(2)由于省去了重新加热工序故减少了热处理工艺时间，相应提高了热处理设备能力，同时由于热处理设备为在线布置，也减少了钢板生产周期。

(3)由于省去钢板冷却后重新加热过程,故减少了合金元素引起的硬化现象。

(4)保留了控制轧制过程中细小的再结晶晶粒和大量变形位错，较离线热处理晶粒更为细小均匀，力学性能更为优异。

钢板在线控制冷却及淬火是上世纪80年代以来发展迅速的一项冷却技术。它是通过在线控制相变组织，细化组织以及其他强化机理相结合，降低合金含量，提高材料的强韧性及焊接性能，从而实现减量化制造、节约有限资源和节能减排的目标。但由于存在钢板冷却均匀性和板形控制等问题，其潜在能力一直未得到充分发挥。为此，国内外许多学者和钢铁厂研发人员进行了大量的实验和应用研究，一些新技术相继应用到新型高强度冷却设备上。

申请号为201010560843.9的专利公开了一种中厚板直接淬火的装置及其工艺，该技术方案采用上下流量可调的层流冷却装置，通过密排形式增加水流密度，通过边部遮蔽装置控制宽向温度均匀性，但是层流冷却装置在大水流下很容易在表面形成大量滞留水，影响冷却均匀性，尤其是宽板；边部遮蔽装置的遮蔽量设置及实际遮蔽位置控制都是关键性问题，该专利并无涉及。

申请号为200910091825.8的专利公开了一种适合不同厚度高强韧钢板的直接淬火工艺，其采用高密度层流冷却，由上层流集管和下喷射集管组成强冷段、粗冷段和精冷段，强冷段可调流量比为1：1.4～1：3.0，粗冷段和精冷段流量比固定为1：1.5，可冷却钢板厚度范围为1～50mm，但其只有强冷段流量可调，粗冷段和精冷段流量水比均为固定，钢板宽度方向流量不可调，对于薄板难以很好控制板形，对于厚板冷却强度不足时，该设备也无法实现摆钢冷却。