1、中厚板控制冷却技术研究摘要：控制冷却是提高中厚板产品性能和附加值的重要手段。它能简化生产工艺并提高生产效率，节约能源及昂贵合金元素，并有很大的经济效益。本文就控制冷却技术的现状、控制冷却的作用、影响冷却质量的主要因素以及控制冷却技术在应用中需解决的几个问题四方面进行阐述。 关键词：中厚板 控制冷却 因素 1、控制冷却技术的现状 中厚钢板大约有 200 年的生产历史，它是国家工业化进程和发展中不可缺少的钢铁品种，被广泛用于大直径输送管、压力容器、锅炉、桥梁、海洋平台、各类舰艇、坦克装甲、车辆、建筑构件、机器结构等领域。世界钢铁工业的发展历程表明，中厚板的生产水平及材料所具有的水平也是国家钢铁工业
2、及钢铁材料水平的一个重要标志。随着我国经济的快速增长，中厚板的市场需求将越来越大，同时市场竞争也将越来越激烈。各中厚板厂家为了提高产品竞争力，纷纷采用新的设备或者新的控轧控冷工艺来提高中厚板的综合性能。 控制轧制和控制冷却工艺（CRC）是现代钢铁工业最大的技术成就之一。对于一些钢材，控轧控冷后不必实施常规轧制的轧后热处理工艺，从而简化了生产工艺，提高了生产效率，并且可以节约能源，省去昂贵的合金元素，具有很大的社会效益和经济效益。随着用户对中厚板质量和性能的要求越来越高，控制轧制和控制冷却新工艺逐渐应用于中厚板生产领域。控制冷却是中厚板生产中提高产品质量、开发高附加值产品的最重要的手段。但是我国
3、有些钢厂的控制冷却装置使用效果并不理想，有的甚至基本不用，成为一种摆设。不少厂家采用的是简易喷淋冷却装置及用控温轧制来替代控制轧制。而控轧控冷技术在日本应用率达 70%以上。国内许多中厚板厂只是引进国外的控轧控冷设备，对国外工艺技术消化不彻底，没有充分发挥出控轧控冷技术的潜力。近几年，各中厚板厂在残酷的市场竞争中充分认识到控制冷却的优越性，相继安装了控制冷却设备，同时积极开发冷却控制系统。 2、控制冷却的作用 控制冷却的作用可概括为：（1）提高产品质量：力学性能：提高强度，改善韧性；工艺性能：改善可焊性，提高氢致裂纹抗力，提高成形性；组织与结构：增强组织的分散度，可获得复相组织，细化晶粒，增强
4、析出；表面质量：减少表面划伤和裂纹，减少氧化铁皮，无表面脱碳。 （2）降低生产成本节省合金成分，节约能源，简化工艺流程，提高成材率。 （3）增加社会效益减轻构件或设备重量，节省自然资源，减少环境污染。 3、影响冷却质量的主要因素 3.1 冷却速度 为了使钢板获得均匀的组织和机械性能，冷却装置的冷却速度应随钢板厚度增加而降低。如果厚钢板的冷却速度太高，钢板的表面和中部温差会过大。对厚规格钢板而言，沿厚度方向的热传导系数是限制因素；对薄钢板而言，表面的热传递系数才是关键因素。加速冷却应用的温度范围一般为 800500，处于稳定膜态沸腾区，因此热交换系数的稳定是控制冷却速度的关键因素；典型直接淬火的
5、温度范围为 900200，冷却过程通过部分膜态沸腾区，热交换系数对冷却效果不产生主要影响。 3.2 钢板平直度 如果进入冷却区的钢板平直度差，就会造成钢板冷却不均，并使板形更加恶化。因此，坯料的均匀加热和轧机具有良好的平直度控制水平是取得良好板形的前提条件。如果以生产薄规格钢板为主，75%以上的钢板厚度在 20mm 以下，可以考虑在冷却装置前设置预矫直机。 3.3 钢板表面状态 由于氧化铁皮的导热系数较钢低，残留的氧化铁皮会破坏稳定的膜态沸腾，导致钢板的不均匀冷却。轧制过程中的有效除磷是很重要的。 钢板温度的均匀性 包括提高钢板进入冷却装置时的均匀性和避免冷却过程的头尾和边部过冷。采用低的冷却
6、速度时（通常钢板以低速运行） ，要提高钢板进入冷却装置时头尾温度的均匀性，应限制钢板的长度；也可采取同时冷却方式。随钢板宽度的增大，钢板横向冷却不均匀的趋势也增加。可采用边部罩、水量中凸分配避免边部过冷。避免钢板头尾过冷需要可靠的计算机模型和快速的冷却介质开闭速度。增加下部喷咀供水比例，避免钢板上表面过冷。 4、控制冷却技术在应用中需解决的几个问题 4.1 长度方向上冷却的均匀性。钢板轧制过程中一般头部和尾部比中间部分的温度低。在采用恒速输送时，钢板的终止冷却温度从头至尾呈线性降低。为了保证长度方向上温度均匀性，进入控冷区之后应当采用加速轧制的速度制度，但是，速度制度和其他影响控冷因素的机理复
7、杂，其中有的还具有交叉性，从而造成对最终效果的影响。 4.2 上下面冷却的对称性。由于水在上下表面的停留时间和流动状态不同，所以造成上下冷却的不均匀性。如果对此不加以控制，则会造成钢板的翘曲。因此，上下表面的冷却水量有一定的比例。一般下水量与上水量的比约为 1.52.5，在生产现场中，一般只能凭经验得出上下水量的比例关系，但难于得出一定的函数关系式。 4.3 终冷温度测温仪常安装在冷却区外 10 m 或更远处，检测滞后性大。在横向温度控制中，上水幕有遮蔽措施，下水幕一般没有遮蔽措施，下冷却水回落到钢板表面，给控制带来不利影响。 4.4 钢板表面状态、钢板温度的均匀性、钢板的平直度以及冷却速度的
8、合理与否等都会影响控冷的质量。 结语 控制轧制和控制冷却工艺是现代钢铁工业最大的技术成就之一。所谓控制轧制和控制冷却技术，就是在钢材化学成分一定的情况下，通过对轧制温度、压下量和轧后冷却过程参数的控制，细化钢材显微组织，提高钢材的性能，获得具有良好综合性能的钢铁材料。由于加速冷却具有晶粒细化和组织强化的作用，使人们已经充分认识到水是最廉价的合金元素。对于一些钢材，控轧控冷后不必实施常规轧制时的轧后再加热热处理工艺，从而简化了生产工艺，提高了生产效率，并且可以节约能源和昂贵的合金元素，具有很大的社会效益和经济效益。 控制冷却技术是一个多影响因素并存的复杂过程。为了更有效地指导生产，增加效益，有必要进行更深入的研究，从而更充分地挖掘钢材的潜力，大幅度提高钢材的综合性能。 参考文献： 1 王笑波，王仲初，柴天佑. 中厚板轧后控制冷却技术的发展及现状J. 轧钢. 2000（03） 2 钱振声. 控制冷却过程中影响钢板均匀冷却的因素及其控制J. 宽厚板. 2000（01） 3 钱振声. 鞍钢厚板厂控制冷却装置的改造方案J. 鞍钢技术. 1999（11） 4 刘细芬，蔡晓辉，王国栋，刘相华. 中厚板轧后控制冷却技术的发展概况J. 钢铁研究. 2002（01） 5 李宏图. 中厚板控制冷却技术J. 宽厚板. 2002（06）
