汽雾式加速冷却技术

    1 前言

    中厚板生产中经常利用控轧、控冷手段来控制钢材的组织和性能。轧后冷却制度对钢材的组织和性能有很大影响,同一钢种在不同的轧后冷却条件下会得到不同的组织结构和性能。

    轧后冷却是利用轧后余热进行热处理的过程。冷却速度对奥氏体转化的温度及转化后的组织会产生显著影响。随着冷却速度的增加,由奥氏体转变而来的铁素体)渗碳体混合物也变得越来越细,硬度也有所增高,相应地形成细珠光体、极细珠光体及贝氏体等组织。

    根据产品技术要求和钢种特性,钢板在热轧以后应采用不同的冷却制度,而且要力求冷却均匀,否则容易引起钢材扭曲变形和组织性能不均等缺陷,这就要求对热轧后钢板的冷却速度进行控制。轧后常用的冷却方式有水冷、空冷、堆冷、缓冷等几种。

    以水为介质控制冷却的技术有层流冷却、汽雾式冷却等。近几年,汽雾式控冷技术逐渐取代了层流冷却,广泛应用于中厚板生产中。计算机技术的高速发展为工程问题的数学模型建立提供了保证,也把电气控制的精度推向了一个较高的层次。计算机技术和高精度的控制技术加速了汽雾式冷却技术的推广应用,与传统的层流冷却相比,汽雾式控制冷却具有调控范围大、钢板冷却均匀、同板温差小、钢板力学性能稳定等特点。

    2 汽雾式加速冷却处理过程

    目前,国内的中厚板生产线上有若干种不同形式的加速冷却设备。酒钢宏兴中板工序在上个世纪末从法国Kvaerner Clecim引进了一套名为ADCO(ADjustable COoling)的汽雾式加速冷却设备。设备位于轧机和热分段剪之间,设备布置如图1所示。

    主体设备由上下各4个喷嘴组件和位于上组件的4台抽汽风机组成。每个组件4个喷嘴,共8个组件, 32个喷嘴;每个组件由一个流量调节阀控制;每个喷嘴的有效冷却长度为1 m,每个组件的有效冷却长度为4 m;上下对应的2个组件组成一对组件,按组件对进行控制,也就是工作时最小有效冷却长度为4 m。

    喷嘴使用气加水的技术,使空气和水均匀分布在喷嘴长度方向,产生由空气和水混合而成的均匀水雾;抽汽风机可以排出冷却过程中产生的汽雾。在加速冷却设备第一个喷嘴之前及最后一个喷嘴之后某一距离处分别安装高温计P1和P2,用来测量钢板入口和出口的表面温度,即测量开冷温度和终冷温度。

    在轧机最后一道抛钢且钢板的头部实际温度由高温计P0检测到后,ADCO系统将预计算冷却钢板的设定值;从热金属检测器HMD1到HMD3的区域内,钢板完成从抛钢速度到冷却行进速度的减速;当钢板的头部由点式高温计P1检测到后,ADCO系统将重新计算钢板的行进速度、冷却所需水量、组件对开启的数量(有效冷却长度)、组件对持续开启的时间等实际的冷却控制参数;当钢板头部到达每组组件对时,组件喷嘴开启,当钢板尾部离开组件对时,组件喷嘴关闭;钢板尾部离开点式高温计P2,意味着钢板冷却处理结束。P2检测的终冷温度用于对冷却模型的自适应计算。