一种在线连铸坯表面强化淬火处理装备系统技术方案

一种在线连铸坯表面强化淬火处理装备系统，通过在连铸生产线的连铸坯辊道与热送工序或缓冷保温工序之间设置淬火槽对连铸坯进行在线强制冷却，能够使连铸坯表面跃过微合金元素的碳氮化合物析出临界温度区域，以防止微合金元素碳氮化合物的析出聚集，从而有效降低连铸坯表面裂纹发生几率，达到改善连铸坯表面质量进而提高轧件成品合格率的目标。

An On-line Equipment System for Surface Hardening of Continuous Casting Slab

【技术实现步骤摘要】
一种在线连铸坯表面强化淬火处理装备系统
本专利技术涉及冶金连铸技术，特别是一种在线连铸坯表面强化淬火处理装备系统和工艺，通过在连铸生产线的连铸坯辊道与热送工序或缓冷保温工序之间设置淬火槽对连铸坯进行在线强制冷却，能够使连铸坯表面跃过微合金元素的碳氮化合物析出临界温度区域，以防止微合金元素碳氮化合物的析出聚集，从而有效降低连铸坯表面裂纹发生几率，达到改善连铸坯表面质量进而提高轧件成品合格率的目标。
技术介绍
钢水凝固成型包括模铸法和连续铸钢法。连续铸钢法已经是一种通过连铸机(包括冷凝结晶器、冷却器、火焰切割机、传输辊道等)连续将钢水变成连铸坯即铸造钢坯的成熟且广泛使用的冶金技术。但是，本专利技术人在研究微合金钢连铸坯时发现，对硫、铝、氮有要求的Nb、V、Al、Ti等微合金化的高强钢连铸坯往往存在表面微裂纹等问题。这样的连铸坯经轧制后易形成表面裂纹等缺陷，需要对轧制钢材进行矫直、修磨、探伤等工序，甚至需要进行二次修磨探伤，合格率低，无法满足及时交货需要且造成生产效率低、成本增加。对此，本专利技术人对微合金钢轧材的表面裂纹进行了进一步研究，经多次钢材表面酸洗对比分析，该类型裂纹缺陷主要为连铸坯在加热炉加热及轧制过程中，连铸坯表面因烧损致使其组织应力裂纹或裂纹缺陷进一步暴露氧化和扩展，最终在轧材上形成直线状或点状裂纹缺陷。本专利技术人认为，火切后的连铸坯在冷却过程中，在奥氏体晶粒边界有氮化铝或钒、铌、硼的碳氮化合物析出，析出温度范围约为600～900℃。如果铸坯在冷却过程中进行强制冷却即采用连铸坯淬火技术(例如在连铸生产线的连铸坯辊道与热送工序或缓冷保温工序之间设置淬火槽进行在线强制冷却)，则连铸坯表面就会很快跨过这一临界区域，能够有效防止氮化物聚集。在线淬火冷却后的最高回火温度控制在650℃以下，可以快速发生相变，形成一定深度的淬硬层，从而避免氮化物和残余元素在表面析出，降低表面裂纹发生几率，达到改善连铸坯表面质量的目标。有鉴于此，本专利技术人完成了本专利技术。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种在线连铸坯表面强化淬火处理装备系统和工艺，通过在连铸生产线的连铸坯辊道与热送工序或缓冷保温工序之间设置淬火槽对连铸坯进行在线强制冷却，能够使连铸坯表面跃过微合金元素的碳氮化合物析出临界温度区域，以防止微合金元素碳氮化合物的析出聚集，从而有效降低连铸坯表面裂纹发生几率，达到改善连铸坯表面质量进而提高轧件成品合格率的目标。本专利技术的技术方案如下：一种在线连铸坯表面强化淬火处理装备系统，其特征在于，在连铸生产线的连铸坯辊道与热送工序或缓冷保温工序之间设置淬火槽。所述淬火槽包括槽体，沿所述槽体的槽口设置有溢流槽，所述溢流槽连接溢流槽出水管，所述槽体的槽腔内设置有喷嘴搅拌装置，所述喷嘴搅拌装置与所述槽体外的连铸冷却水循环系统相连接。所述连铸冷却水循环系统包括总冷却水管，所述总冷却水管通过三通分别连接第一分流管和第二分流管，所述第一分流管从槽体左壁穿越进入所述槽体的槽腔内并横卧在槽底的前侧，所述第二分流管从槽体左壁穿越进入所述槽体的槽腔内并横卧在槽底的后侧，位于槽底前侧的第一分流管上和位于槽底后侧的第二分流管上均设置有若干个搅拌喷嘴。所述槽体的槽腔内槽底上从槽体左壁至槽体右壁之间间隔设置有承载在线连铸坯的支架。所述支架上设置有挡块，所述支架位于槽体后壁的一端和位于槽体前壁的一端均设置有支架座，所述支架通过所述支架座固定在所述槽底上并形成中间悬空结构。所述槽体的槽腔内设置有冲渣管，所述冲渣管上设置有若干个冲渣喷嘴，所述冲渣管位于槽体左壁的上部，槽体右壁的下部设置有冲渣出水口，所述冲渣管与所述连铸冷却水循环系统相连接。所述喷嘴搅拌装置采用四面单排喷水布置结构，所述四面单排喷水布置结构包括左壁面单排喷嘴阵列、右壁面单排喷嘴阵列、槽底单排喷嘴阵列和顶盖单排喷嘴阵列，所述顶盖单排喷嘴阵列位于顶盖的喷淋架上，所述顶盖的后侧边通过转动装置连接所述槽体的槽口后侧边。一种在线连铸坯表面强化淬火处理工艺，其特征在于，包括以下步骤，将火焰切割机切割成的在线连铸坯通过传输辊道送入上述的一种在线连铸坯表面强化淬火处理装备系统进行淬火，淬火槽的槽腔内具有作为淬火介质的冷却水，所述冷却水的量按照以下公式确定：式中V为冷却水的水体体积，单位为m3；β为表面淬火系数；M为待淬火在线连铸件质量，单位为Kg；Cg1为在线连铸件淬火开始温度时的比热，Cg2为在线连铸件淬火结束温度时的比热，比热单位为kj/kg；Cwater为水在淬火开始温度t1和淬火结束温度t2之间的平均比热；所述冷却水的深度按照以下公式确定：h1＝l+Δh1+Δh2式中h1为淬火槽不工作时的冷却水深度，单位为m；l为在线连铸坯高度，单位为m；△h1为淬火时在线连铸坯上沿至冷却水液面的距离，单位为m；△h2为淬火时在线连铸坯下沿至槽底内表面的距离，单位为m；所述冷却水的水体呈长方体，所述在线连铸坯为长条状方坯，水体长方体的长度与所述在线连铸坯的长度相适配；所述在线连铸坯在浸没到所述冷却水的淬火过程中，所述在线连铸坯的表面跃过微合金元素的碳氮化合物析出临界温度区域，以防止微合金元素碳氮化合物的聚集，在线淬火冷却后的最高回火温度控制在650℃以下，形成一定深度的淬硬层，以避免微合金元素碳氮化合物的析出。所述在线连铸坯通过吊装系统以斜向方式送入所述淬火槽中；所述淬火槽中的喷嘴搅拌装置所采用的搅拌喷嘴为文丘里喷嘴，通过将一个文丘里喷嘴进行斜向上而另一个文丘里喷嘴进行斜向下的组合设置使得所述冷却水的水体呈逆时针的或顺时针的单一方向循环；所述β的取值范围为0.2±0.02；所述t1为25℃±2.5℃，所述t2为40℃±4.0℃；所述△h1的取值范围为0.1～0.5m，所述△h2的取值范围为0.1～0.4m。所述火焰切割机连接智能控制系统，所述智能控制系统包括立体视觉序列图像分析模块、图像显示模块、摄像机同步多路切换模块和多路视频输入模块，所述多路视频输入模块连接有架设在辊道旁边的若干台摄像机。本专利技术技术效果如下：本专利技术的一种在线连铸坯表面强化淬火处理装备系统和工艺，通过生产实践证明，淬火后连铸坯表面细晶区面积比淬火前提高3倍以上，能够通过快速发生相变，形成一定深度的淬硬层，避免氮化物和残余元素在表面析出，有效控制了表面微裂纹的发生，提高实物质量的稳定性。在线连铸坯表面强化淬火处理装备系统的开发应用为钢铁企业改善连铸坯表面质量、降低成本、稳定生产提供了一种有效的控制方式，具有重要意义和推广价值。本专利技术具有特点如下：火切后的连铸坯在冷却过程中，在奥氏体晶粒边界有氮化铝或钒、铌、硼的碳氮化合物析出，析出温度范围约为600～900℃。通过在线表面强化淬火冷却后的最高回火温度控制在650℃以下，可以快速发生相变，铸坯表面就会很快跨过这一临界温度区域，能够有效防止氮化物聚集，形成一定深度的淬硬层，从而避免氮化物和残余元素在表面析出，降低表面裂纹的发生，达到改善连铸坯表面质量的目标。根据文献可知，一般认为螺旋桨搅拌器搅拌效果要优于喷射式搅拌器。但本专利技术应用于连铸机改造项目中，其淬火工艺为表面淬火工艺，所需要的冷却水用量远小于一般热处理淬火工艺，因此淬火槽设计尺寸较小。在使用螺旋桨搅拌器时需要在淬火槽内安装导流管等部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在线连铸坯表面强化淬火处理装备系统，其特征在于，在连铸生产线的连铸坯辊道与热送工序或缓冷保温工序之间设置淬火槽。

【技术特征摘要】
1.一种在线连铸坯表面强化淬火处理装备系统，其特征在于，在连铸生产线的连铸坯辊道与热送工序或缓冷保温工序之间设置淬火槽。2.根据权利要求1所述的在线连铸坯表面强化淬火处理装备系统，其特征在于，所述淬火槽包括槽体，沿所述槽体的槽口设置有溢流槽，所述溢流槽连接溢流槽出水管，所述槽体的槽腔内设置有喷嘴搅拌装置，所述喷嘴搅拌装置与所述槽体外的连铸冷却水循环系统相连接。3.根据权利要求2所述的在线连铸坯表面强化淬火处理装备系统，其特征在于，所述连铸冷却水循环系统包括总冷却水管，所述总冷却水管通过三通分别连接第一分流管和第二分流管，所述第一分流管从槽体左壁穿越进入所述槽体的槽腔内并横卧在槽底的前侧，所述第二分流管从槽体左壁穿越进入所述槽体的槽腔内并横卧在槽底的后侧，位于槽底前侧的第一分流管上和位于槽底后侧的第二分流管上均设置有若干个搅拌喷嘴。4.根据权利要求2所述的在线连铸坯表面强化淬火处理装备系统，其特征在于，所述槽体的槽腔内...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘剑辉，张海宁，范建通，焉永刚，张乐辰，刘勇，陈良勇，高鹏，华祺年，
申请(专利权)人：石家庄钢铁有限责任公司，
类型：新型
国别省市：河北,13