[发明专利]集约化热卷连续热处理的全气雾式、雾水混合式冷却装置

说明书

本发明公开了一种集约化热卷连续热处理的全气雾式冷却装置，包括设于均热炉后道位置冷却区内的多组气雾冷却机构，所述气雾冷却机构分布于带钢的上、下表面侧，并位于各对压辊之间的位置；每组所述气雾冷却机构包括多根气雾冷却梁，每根所述气雾冷却梁上设有喷嘴结构；所述气雾冷却梁及其喷嘴的压力和流量由PLC在线控制。本发明还公开了一种集约化热卷连续热处理的雾水混合式装置，包括所述的全气雾式冷却装置、以及设于相邻两根所述气雾冷却梁之间的压力水淬喷箱。本发明提供高冷速的全气雾式、雾水混合式冷却装置，以生产实现高强钢的集约化连续热处理生产。

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，更具体地说，涉及一种集约化热卷连续热处理的全气雾式、雾水混合式冷却装置。

背景技术

为适应绿色制造、低碳经济、环保政策形势，工程机械、自卸车、重型卡车、运钞车等逐渐向产品结构轻量化、升级换代、长寿命等方面转变，更高强度、更高耐磨、更长寿命的高强产品需求大幅提升，2～6mm厚热轧薄规格超高强钢领域展现了巨大市场空间。

在热连轧条件下，在线淬火生产千兆级薄规格超高强钢需要较高的冷速和较低的卷取温度，目前中低温卷取温度不受控，带钢板形控制难度大，组织和性能均匀性差，无法满足高性能和高板形的高强钢市场需求。同时，薄规格热轧速度高，对通板稳定性和卷取设备安全均会带来不利影响。因此，薄规格超高强钢不宜采用热连轧在线淬火方式生产。

目前国内外普遍通过离线热处理方式生产薄规格超高强钢，即热卷开平切板后，以单张钢板的形式再进行加热、淬火、回火等热处理。淬火机一般采用水冷淬火，配置高压狭缝喷射和压力喷射，通过调节上下水比、钢板走速及框架高度来优化淬火板形，钢板走速最大可以达到75m/min，基本不需要考虑淬火过程中的返温形成回火马氏体引起的性能问题。该生产方式技术成熟、质量稳定，但投资大、占地广、流程长，并且单张形式生产效率低，生产成本高。

而集约化热卷连续热处理技术可以大幅缩短机组占地、提高生产效率、降低能耗、减少环境污染，是一种绿色的生产技术。但是采用集约化的产线布局使得热卷走速较慢，一般小于10m/min，并且走速不可调节，在连续淬火过程中容易返温形成回火马氏体引起性能问题，并且薄规格钢卷使用水淬冷速过大，均匀性差，不仅容易淬裂，而且板形难以控制，给淬火装置选型和工艺布局设计带来很大难度。

在现有的专利申请种，如中国专利CN102492824A公开了一种高强钢连续热处理的冷却方法，采用喷气缓冷+气雾冷却+狭缝喷嘴水冷的冷却方法，主要针对冷轧钢卷的连退热处理淬火，厚度小于2mm，带钢走速较快，冷却线布置较长。对于2～6mm厚规格低走速热卷的连续淬火，气雾冷却速率不足(气雾冷却速度10～15℃/s，喷水冷却40℃/s)，且易返温引起性能问题，而水冷淬火则容易淬裂，且狭缝喷嘴流量调节范围较小，无法满足柔性淬火和多路径淬火需要。

如中国专利CN102424902A公开了一种高强度钢带或钢板的连续热处理方法，描述了热轧钢卷或钢板从加热、淬火到回火的热处理工艺过程，淬火工艺采用了气水混合冷却装置，其喷头可以实现由气水混合到完全喷水的可调节控制。其专利没有进一步描述喷头装置的细节、参数及布局设计，从实施列来看，对于3mm带钢，其气雾冷却只能达到10℃/s的冷速，达不到高强钢需要的工艺冷速，另外，喷头要实现从气雾到喷水的可调节，冷却均匀性上难以保证。

如中国专利CN101935750A公开了一种高性能钢板热处理机组生产工艺，但只是提到使用了气雾冷却段，未描述气雾冷却段的布置、参数等任何细节，也没说明其气雾段所能达到的冷速，其对冷却速率的控制也仅是通过调整每排气雾喷管的“开/关”位置来调节，没有在横向(带钢宽度方向)上的“边、中、边”控制，没有对气和水的压力、流量等的精细化控制。

如中国专利CN1413779A公开了一种中厚板在线中温区以下冷却系统，然而其冷却速度只有1～5℃/s，且只应用在550℃以下工况，无法满足生产高强钢的需求。