一种热轧高强钢应力减量化的两段稀疏层流冷却方法技术

本发明专利技术涉及一种热轧高强钢应力减量化的两段稀疏层流冷却方法，其特征在于，所述方法步骤如下，（1）确定钢种的强度及产品厚度；（2）确定两段稀疏冷却的方式；（3）第一段稀疏冷却系统设置及开启；（4）第二段稀疏冷却的设置及开启。该方法可以消除使用传统一段冷却方法后所产生的高强钢中浪以及边浪等不良板形，即因冷却方式不合理所导致的精轧高强钢在轧后冷却阶段所出现的中部或边部浪形，从而显著改善热轧高强钢板形，提高热轧板高强钢板的质量，满足各行业的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冷却方法，特别涉及一种热轧高强钢应力减量化的两段稀疏层流冷却方法，属于热轧控制

技术介绍
随着钢铁工业的飞速发展，矿产资源、能源、环境等与钢铁工业之间的矛盾日益凸现。调整产品结构，使钢铁材料高性能化是解决这一矛盾的有效方法。高强度钢可以用较低的成本取得更好的材料性能，目前已广泛用于建筑、铁路、桥梁、油气管线、船舶、汽车、国防军工等领域。近些年国内众多钢铁企业均以提升高强钢在产品大纲中的比例为目标，寻求更大的经济效益和社会效益。近年来，越来越多的国内先进热轧产线通过采用控轧控冷工艺(TMCP)开发不同组织性能的高强钢。该技术普遍采用层流冷却系统控制板带的轧后冷却速度和卷取温度，使板带获得良好的金相组织和力学性能。采用层流冷却工艺要保证有较好的冷却均匀性、较高的卷取温度控制精度以及对冷却速度的有效控制。但在实际轧制冷却过程中，由于冷却速率和冷却均匀性等方面原因形成热应力作用，易造成板带翘曲、波浪等板形问题。在实际生产中，高强钢在常温下进行开卷常见边部或中部浪形存在，此类板形问题已成为采用TMCP技术开发高强钢的瓶颈。由于热轧仪表一般采用激光测量的原理，只能够检测出可见浪形，厚规格潜在浪形及冷却以后造成的额外应力不均无法得知，导致了控制和市场之间的脱节，也妨碍了现场技术的改进，为此，开发一种可以通过控制高强钢在轧后冷却过程中的应力变化趋势的层流冷却工艺显得尤为重要，这对于改善产品质量以及提高成材率具有积极的意义。高强钢的轧后冷却是非常复杂的过程，此过程除了存在复杂的热交换过程，其间还涉及钢的相变和体积变化。在冷却过程中，沿高强钢宽度方向和厚度方向的不均匀冷却必将产生热应力，同时，由于存在相变过程，会产生相变潜热，由于高强钢内部各部分相变时间和相变组织不一致，各部分的相变膨胀也不相同，因而会产生组织应力。热应力和组织应力使高强钢在冷却过程中有可能产生塑性变形，从而造成残余应力，当残余压应力超过屈曲临界条件时，就会产生屈曲变形。为此，对于冷却过程板形的既需要针对高强钢的性能参数以及轧制规格进行冷却速率控制，也需要同时进行冷却均匀性的控制。目前已有对层流冷却工艺两段冷却模式的研究和尝试，但是主要是针对控制系统的研究，或者是对不同冷却路线下相变进程的研究。现有技术中提出了应用两段冷却模式以实现对目标高强钢具体性能的控制要求，但是研究内容是两段冷却控制模型中温度拟合的数学方法、模型控制精度以及反馈自学习能力等；目前在高强钢的实际生产中，由于在冷却过程中的高冷却速度及冷却不均等因素，高强钢具有较高的内部残余应力的存在，导致成品开卷后即有中浪或边浪等问题的发生，影响了高强钢作为特种钢材的使用。当起浪问题达到一定程度时，容易造成板形质量异议，给企业造成损失，因此，迫切的需要一种新的技术方案解决上述技术问题。
技术实现思路
本专利技术正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种热轧高强钢应力减量化的两段稀疏层流冷却方法，该方法可以消除使用传统一段冷却方法后所产生的高强钢中浪以及边浪等不良板形，即因冷却方式不合理所导致的精轧高强钢在轧后冷却阶段所出现的中部或边部浪形，从而显著改善热轧高强钢板形，提高热轧板高强钢板的质量，满足各行业的需求。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下，一种热轧高强钢应力减量化的两段稀疏层流冷却方法，其特征在于，所述方法步骤如下，（1）确定钢种的强度及产品厚度；（2）确定两段稀疏冷却的方式；（3）第一段稀疏冷却系统设置及开启；（4）第二段稀疏冷却的设置及开启。作为本专利技术的一种改进，所述步骤（1）具体操作如下：该两段稀疏冷却方法以屈服强度为600MPa的高强钢为对象，所适用的轧制厚度范围为3mm至10mm。作为本专利技术的一种改进，当满足条件0.85≤目标材料传导率t1/设计参考对象传导率t0≤1.15，且0.85≤目标材料比热容c1/设计参考对象比热容c0≤1.25时，可直接应用该两段稀疏冷却方法。若不能同时满足0.85≤t1/t0≤1.15和0.85≤c1/c0≤1.25，可根据目标材料的实际物理性能，对冷却区域和冷却时间进行调整。由于需要第一段冷却与第二段冷却对热轧高强钢的综合作用，因此将第一段冷却区域设置为与热轧高强钢的轧制厚度和行进速度无关，而第二段冷却需要承接第一段冷却的冷却效果，并考虑轧制厚度、行进速度以及最终冷却要求等因素。作为本专利技术的一种改进，所述步骤（3）第一段稀疏冷却系统设置及开启，具体操作如下：层流冷却系统所包含冷却区分为4段，共15组，其中第一段及第三段为密集冷却区，冷却区域内上下冷却集管各有16个喷头及16个气动阀，上冷却集管每个气动阀控制一个喷头，每个喷头的流量为104m3/h，下冷却集管由两个气动阀共同控制两个喷头，当开启其中一个气动阀时，两个喷头的流量同为52m3/h，此时该冷却区的冷却能力等于普通冷却区；当两个气动阀同时打开时，两个喷头的流量同为62m3/h，此时该冷却区的冷却能力大于普通冷却区及精调冷却区，第二段为普通冷却区，冷却区域内上冷却集管包含8个喷头及8个气动阀，下冷却集管包含16个喷头及8个气动阀，当该冷却区投入使用时，上冷却集管单个喷头的流量等于单个气动阀的流量，为104m3/h；下冷却集管单个气动阀控制两个喷头，单个气动阀流量为104m3/h，单个喷头流量为52m3/h，第四段为精调冷却区，冷却区域内上下冷却集管各有16个喷头及16个气动阀，一个气动阀控制一个喷头，即气动阀与喷头的流量同为52m3/h；可实现相对比较精细的对冷却量的调控。由于第1组及第2组冷却区冷却水容易流到精轧第7机架多功能仪表检测区域，影响多功能仪表检测精度，因此关闭第1组及第2组冷却区域，第一段稀疏冷却由第3组冷却区完成，由于冷却集管相对固定，便于提高模型的设定精度，该冷却区上下冷却装置均由16个气动阀控制16组喷头，上冷却装置一个气动阀控制一组喷头，下冷却装置由两个气动阀同时控制两组喷头，当1个阀打开时，两组喷头的流量均是104m3/h，当2个气动阀同时打开的时候，2组喷头的流量均能达到124m3/h，该层流冷却系统上集管内压力约为0.00833MPa，下集管内压力约为0.0049-0.0098MPa；在第一段稀疏冷却中，不考虑轧制厚度和行进速度等因素，在热轧高强钢到达层流冷却区域之前，开启第三组冷却区域的单数排气动阀，实现上冷却装置中单数组喷头打开，下冷却装置全部喷头打开，单组喷头的流量为104m3/h。作为本专利技术的一种改进，所述步骤（4）第二段稀疏冷却系统设置及开启，具体操作如下，第二段稀疏冷却所用第9至第13组冷却区配置与第3组冷却区相同，第14组及第15组冷却区上下冷却装置均由16个气动阀控制16组喷头，开启全部喷头以及全部气动阀，实现单组喷头的流量为52m3/h。以52m3/h冷却流量为一个冷却单位，第二段稀疏冷却中冷却单位数为N1，即第14及第15组冷却区一组喷头的流量为一个冷却单位，第9至第13组冷却区一组喷头的流量为两个冷却单位；第二段稀疏冷却由第14组冷却区以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热轧高强钢应力减量化的两段稀疏层流冷却方法，其特征在于，所述方法步骤如下，（1）确定钢种的强度及产品厚度；（2）确定两段稀疏冷却的方式；（3）第一段稀疏冷却系统设置及开启；（4）第二段稀疏冷却的设置及开启。

【技术特征摘要】
1.一种热轧高强钢应力减量化的两段稀疏层流冷却方法，其特征在于，所述方法步骤如下，（1）确定钢种的强度及产品厚度；
（2）确定两段稀疏冷却的方式；
（3）第一段稀疏冷却系统设置及开启；
（4）第二段稀疏冷却的设置及开启。
2.根据权利要求1所述的一种热轧高强钢应力减量化的两段稀疏层流冷却方法，其特征在于,所述步骤（1）具体操作如下：该两段稀疏冷却方法以屈服强度为600MPa的高强钢为对象，所适用的轧制厚度范围为3mm至10mm。
3.根据权利要求2所述的一种热轧高强钢应力减量化的两段稀疏层流冷却方法，其特征在于,所述步骤（2）具体操作如下：当满足条件0.85≤目标材料传导率t1/设计参考对象传导率t0≤1.15，且0.85≤目标材料比热容c1/设计参考对象比热容c0≤1.25时，可直接应用该两段稀疏冷却方法；
若不能同时满足0.85≤t1/t0≤1.15和0.85≤c1/c0≤1.25，可根据目标材料的实际物理性能，对冷却区域和冷却时间进行调整。
4.根据权利要求3所述的一种热轧高强钢应力减量化的两段稀疏层流冷却方法，其特征在于,所述步骤（3）第一段稀疏冷却系统设置及开启，具体操作如下：层流冷却系统所包含冷却区分为4段，共15组，其中第一段及第三段为密集冷却区，冷却区域内上下冷却集管各有16个喷头及16个气动阀，上冷却集管每个气动阀控制一个喷头，每个喷头的流量为104m3/h，下冷却集管由两个气动阀共同控制两个喷头，当开启其中一个气动阀时，两个喷头的流量同为52m3/h，此时该冷却区的冷却能力等于普通冷却区；当两个气动阀同时打开时，两个喷头的流量同为62m3/h，此时该冷却区的冷却能力大于普通冷却区及精调冷却区，第二段为普通冷却区，冷却区域内上冷却集管包含8个喷头及8个气动阀，下冷却集管包含16个喷头及8个气动阀，当该冷却区投入使用时，上冷却集管单个喷头的流量等于单个气动阀的流量，为104m3/h；下冷却集管单个气动阀控制两个喷头，单个气动阀流量为104m3/h，单个喷头流量为52m3/h，第四段为精调冷却区，冷却区域内上下冷却集管各有16个喷头及16个气动阀，一个气动阀控制一个喷头，即气动阀与喷头的流量同为52m3/h；关闭第1组及第2组冷却区域，第一段稀疏冷却由第3组冷却区完成，由于冷却集管相对固定，便于提高模型的设定精度，该冷却区上下冷却装置均由16个气动阀控制16组喷头，上冷却装置一个气动阀控制一组喷头，下冷却装置由两个气动阀同时控制两组喷头，当1个阀打开时，两组喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏小明，付文鹏，
申请(专利权)人：上海梅山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32