[發明專利]一種連鑄坯熱送過程表面淬火工藝冷卻水流量的確定方法

有效

• 申請號: 201710177766.0
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN106825479B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 羅森;朱苗勇;王朝輝
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B22D11/22
• 分類號: B22D11/22
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 胡曉男

本發明提供一種連鑄坯熱送過程表面淬火工藝冷卻水流量的確定方法，包括：在連鑄坯熱送過程表面淬火工藝的水冷區域給予冷卻水流量，測量連鑄二冷各區出口位置、矯直區出口位置以及連鑄坯熱送過程表面淬火水冷結束位置的鑄坯溫度；建立連鑄階段鑄坯凝固傳熱數值模型和連鑄坯熱送過程表面淬火階段鑄坯傳熱數值模型；計算不同工藝條件下連鑄坯溫度場，提取到矯直區出口位置的多個連鑄坯溫度場；求解各冷卻初始溫度下連鑄坯表面達到冷卻目標溫度所需冷卻水流量；測量矯直區出口位置的鑄坯表面中心溫度，計算鑄坯表面達到目標冷卻溫度所需冷卻水流量。保證良好的連鑄坯熱送過程表面淬火效果和較高的熱裝溫度，避免熱送裂紋發生使熱送熱裝過程順利進行。

技術領域

本發明屬于連鑄坯熱送熱裝技術領域，具體涉及一種連鑄坯熱送過程表面淬火工藝冷卻水流量的確定方法。

背景技術

高效而節能的生產出高質量產品是鋼鐵企業一直追求的目標。連鑄坯熱送熱裝技術有效利用了鑄坯本身余熱，減少鑄坯在爐時間，從而降低噸鋼煤氣消耗量，達到節約能源、提高生產效率的目的。目前，連鑄坯熱送熱裝技術已經得到廣泛的認可和使用，但是，將該技術應用于含鋁鋼等微合金鋼時容易造成熱送裂紋問題。為了解決熱送裂紋問題，連鑄坯表面淬火工藝被引入鑄坯熱送熱裝過程。冷卻水流量是鑄坯表面淬火工藝中的重要控制參數，它是影響鑄坯表層降溫速度的主要因素，直接決定了鑄坯表面淬火工藝應用效果，對解決鑄坯熱送裂紋問題至關重要。

熱送裂紋現象在實際生產中時有發生。限于現有生產條件，難以保證熱裝溫度在A_r3(A_r3為奧氏體開始向鐵素體轉變的臨界溫度，在此溫度以上鋼材為奧氏體組織；A_r1為奧氏體向珠光體轉變的開始溫度，下同)以上，一般在A_r1～A_r3溫度范圍，對于亞共析鋼，此時鋼材組織一般為奧氏體+沿晶界網狀鐵素體組織。對于一些含有Al、Nb、V、B等合金元素的鋼種，當熱裝溫度在A_r1～A_r3溫度范圍時，軋后鋼板裂紋發生率明顯提高，表面質量問題嚴重。有研究表明，進入兩相溫度區，合金元素以氮化鋁(AlN)、碳氮化鈮(NbCN)等碳氮化物顆粒的形式沿奧氏體晶界大量析出，晶界處的細小析出物會降低晶界的結合力；同時，此溫度段也是兩相共存區，沿晶界析出的鐵素體薄層有利于微裂紋的產生；再有，在鑄坯熱送熱裝過程中，鑄坯表面與內部的溫度差異使得相變不同步，從而產生熱應力以及組織應力；以上因素共同作用造成了微合金鋼的熱送裂紋問題。

連鑄坯表面淬火工藝是解決微合金鋼熱送裂紋問題的有效方法之一。連鑄坯表面淬火工藝是指：在鑄坯矯直后，對鑄坯表層噴水冷卻，之后的輸送過程中利用較高的鑄坯心部溫度使鑄坯表層回溫，從而得到適宜的表面組織和較高的熱裝溫度。達涅利公司在意大利ABS工廠針對含鋁鋼第一次使用連鑄坯表面淬火工藝，實驗顯示，鑄坯表面淬火工藝的應用提高了微合金鋼在熱送過程中的塑性，降低了熱送裂紋發生率。

中國專利“CN 1022289668 A”公布了一種實現高強度低合金鋼連鑄坯直接送裝的方法，該方法給出了連鑄坯冷卻速度的控制范圍為2～5℃，并根據鋼的溫度是否高于A_r3將冷卻速度范圍分為兩段，鑄坯表面冷卻的目標溫度在500℃左右，限定了回溫時間。中國專利“CN 103341607 A”公布了一種微合金元素厚板坯直裝的方法，專利給出的針對Q345B、AH32厚板坯表面淬火工藝參數除了冷卻速度、冷卻時間、冷卻目標溫度外，還要求鑄坯出矯直區時溫度為900～950℃。

中國專利“CN 103302262 A”公開了一種連鑄坯表面淬火工藝裝置，即在連鑄坯火焰切割輸送軌道上安裝數個噴水組，平行于輸送輥方向1～3排，垂直于輸送輥方向4～10列噴嘴，噴水冷卻時使鑄坯表面溫度迅速降低到600℃以下，達到避免表面裂紋的目的。中國專利“CN 204711141 U”公布了一種防止連鑄坯在低溫脆性區出現裂紋的裝置，裝置方案為：使用支架支撐冷卻水條，并在冷卻水條下表面安裝噴嘴，使用電磁流量計和自動調壓閥調節冷卻水流量，通過噴水冷卻避免鑄坯出現低溫脆性，從而消除熱送裂紋現象。