湖南华菱湘潭钢铁股份有限公司 湖南省湘潭市 411100
摘要：本文研究了薄规格板材淬火板形同步冷却机理。对薄板淬火变形现象和原因进行了分析，制定改进措施并通过实验证明，满足了薄板淬火平直度的供货要求，赢得了客户的信任与订单。
关键词：辊式淬火机；同步冷却；水比；辊速
前言
薄规格低合金高强度板材淬火工艺对淬火过程的冷却均匀性要求极高，淬火过程的板形控制难度很大。据了解，国内宝钢、武钢、南钢等钢厂也已经实现了最薄6毫米的调质薄板批量供货。因此，亟需要研究并改进现有的薄板淬火设备及工艺技术。
1.淬火机基本情况
湘钢辊压式淬火机，采用高、低压分区冷却，高压区分别为缝隙喷嘴、双联快冷喷嘴和快冷喷嘴。低压区有6组低压喷头管道组成，每根管道上有4排呈固定角度的圆孔。淬火过程示意图如图1
图1 淬火过程及淬火机结构示意图
2.研究方法
2.1对称同步冷却机理探讨
对于薄板而言，在经过缝隙喷嘴的瞬间，被强冷至马氏体相变温度以下，因此薄板的板形控制，缝隙喷嘴的相关设备精度及水量参数占据核心位置。
假设在理想的条件下，上下缝隙喷嘴水平度、狭缝开口度均匀一致、完全对称、上下缝隙到钢板上下表面的距离完全相等（辊缝完全等于钢板厚度）、上下水幕面与钢板表面形成的二面角完全相等。在喷射速度快、压力高的条件下，忽略重力对射流射线的影响，则上下缝隙喷嘴入射点应该是对称的，即钢板在同一个铅垂面上[1]，如图2所示
：
在实际过程中，要确保对称的距离参数及角度参数相等，而且要确保喷嘴沿钢板宽度方向的两侧均保持一致，即确保上下喷嘴喷射水线的三维对称精度。
但在实际过程中，喷嘴的位置可能会发生变化，主要由两个原因造成，一是为了防止钢板淬火变形造成卡阻，一般会将上喷水系统提高；二是由于在生产过程中，上喷水系统可以根据淬火钢板厚度上下调节高度，会造成上喷嘴相对下喷嘴的安装精度发生位移变化，将垂直位移归结于中，水平位移为，这样，射流水冲击钢板上下表面的位置会存在水平距离，如图所示。
从图3可以看出，薄板在上下喷嘴水量相等，喷嘴角度一致的情况下，冷却强度是一样的，但冷却却是不对称的，即上下表面不是同时发生相变。通过图3计算出射流偏差距离为：
（2.1）
式中：—垂直偏差值；—水平偏差值；—喷嘴与钢板表面距离；—喷嘴射流与钢板表面夹角；—发生偏差后喷嘴射流线与钢板表面的夹角。
由于钢板薄，缝隙喷嘴水量大，冷却强度大，钢板在经过缝隙喷嘴时即发生了马氏体相变。所以，先接触水幕的一面迅速单面淬透，钢板始终是翘头尾或叩头尾，在射流偏差位置存在的情况下调整淬火时的辊速和水量，都无法避免冷却不同步的情况，反映出板形整体翘头尾或叩头尾。
为了保证钢板上下表面射流冲击冷却的对称、均匀、同步，保证钢板上下面相变的同步性，令，则公式（2.1）为：
（2.2）
公式（3）中，和比较容易检测、校准，容易消除，令等于0，则公式为：
当取30°，=20mm时，可以获得射流角度偏差分别与、之间关系曲线，如图所示。
从图中可以看出，考虑和的存在，上喷嘴射流角度在安装过程中可以考虑一定的正偏差，即可消除和的存在造成的上下钢板表面冷却不同步现象。
2.2淬火机喷嘴换型
中厚板淬火工艺的核心在于开发出具有高强度冷却能力且冷却介质流量分布合理的淬火系统喷嘴结构，辊式淬火机淬火系统的核心是狭缝式喷嘴。原引进淬火机缝隙喷嘴为隔板分腔结构，且长度方向上变形严重且无法矫正恢复原始精度，整套淬火系统喷嘴已无法满足薄规格板材高均匀性淬火的需求。超宽整体狭缝式喷嘴结构，实现钢板宽度方向射流速度的高均匀性分布。
2.4优化淬火工艺参数
薄规格钢板的淬火，首先要在生产之前通过设备精度校正，保证上下缝隙喷嘴间隙，即要保证钢板上下表面的冷却强度相同，初期试验的部分水量配比和辊速，钢板淬火后总是呈现扣头尾或翘头尾，甚至长度方向出现大波浪的情况
为了确定水量和辊速这两大关键工艺参数对板形的影响，有针对性的做了两项比对试验，来确定最优的辊速和水量配比。
论文作者:王维
论文发表刊物:《基层建设》2015年18期供稿
论文发表时间:2016/1/12
标签：喷嘴论文; 钢板论文; 射流论文; 缝隙论文; 薄板论文; 水量论文; 表面论文; 《基层建设》2015年18期供稿论文;