[实用新型]微应力热轧板生产设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及冶金设备，具体地说，是一种微应力热轧板生产设备。用该设备可对厚度在12～20mm，宽度在2000mm以内的热轧板钢卷进行深加工处理。

背景技术

现有的热轧板生产工艺中，由于在终轧后需要强冷，因而钢板会在厚度方向存在表面温度低，中心温度高的现象；钢板的上表面温度会比下表面温度低；钢板宽度方向上，边缘温度会比中央温度低；钢板长度方向各点温度也不相同。而温度差异越大，所产生的热应力就越大。同时在冷却中还将会发生奥氏体向铁素体和珠光体转变的相变过程，而伴随的相变潜热也对温度会产生很大影响。如图1所示，温度T、相变P-T和应力σ之间存在着耦合关系，图中a表示温度引发相变，a′表示相变潜热，b表示热应力，b′表示变形热，c表示应力诱导相变，c′表示相变应力。由温度T、相变P-T和应力σ之间的耦合关系图可知，冷却不均会产生热应力，相变膨胀会引起相变应力，而这些应力会使钢板在冷却过程中产生塑性应变，造成残余应力。

以下重点以冷速较快而在带钢内不伴随有组织转变时产生的残余应力为例进行分析。冷速较快时，带钢在冷却时由于表层和内部的冷却状态不同而有温度差，从而产生热应力。以12mm厚的钢板为例，钢板表层R和心部K的热应力曲线关系如图2所示。当表层R和心部K的温度差逐渐达到最大的W状态时，其外表和心部的拉应力和压应力也随之增加。经最大温差W状态后，由于温度差的减小，两部分的应力相应减小。在到达最大温差W状态的时间内，外表层承受大的拉伸应力并可能会超过在该温度下的屈服应力。例如在最大温差W时的温度差为600℃，两者的热膨胀应变差为0.5％，所以表层在冷却时会发生塑性变形。曲线a为表层和心部完全处于弹性状态时表层的应力，曲线b为实际的应力。应力曲线b相当于各种温度下材料的屈服应力。对于心部的应力c来说也是同样的。进而在经过最大温差W状态以后，则不再发生塑性变形，随着两部分的温度差的减小，应力状态在U处而发生反向，最终使钢板形成外表为压缩残余应力、心部为拉伸残余应力的状态。此时对残余应力的大小起支配作用的是冷却时的温度差和此时材料的屈服强度。这取决于材料的尺寸、材料的热传导系数以及冷媒的冷却能力。

由上述分析可以得知，热轧板带在冷却过程中，由于外表层先行冷却，因而会产生热应力，热应力达到一定程度时，会产生塑性变形，这成为初始残余应力和变形的产生原因。而伴有相变时，由于体积变化，会由此引起相变应力发生，相变应力进一步叠加应变，与此相应的残余应力也就产生了。可以说变形和残余应力皆为从同一原因中派生出来的。

存留在钢板中的残余应力不仅对于保持钢板良好的板形不利，而且会在冷却过程中造成钢板变形。钢板变形一般分为如下三种类型：体积变化、形状的对称变化和扭曲。体积变化是指形状不变，通常只是各部分的尺寸发生同样伸缩的情况。形状的对称变化是在不同的方向上，分别出现对称性的尺寸变化的情况。扭曲是非对称性的形状变化，出现的弯曲或扭转之类的变形情况。热轧板钢卷成卷后，由于冷却时的热应力、相变应力和相变膨胀所致，钢板内会存在各种不均匀的残余应力。而在后续将带钢横切成板时，会出现不同形式与程度的浪形，纵切开条时，各条会出现翘曲，严重影响钢板的使用性能。

目前对于减小或消除热轧板内存在的残余应力，只能采用回火热处理的方式。以厚度为20mm的热轧板试样为例，如图3所示，设σ₀、σ₄₅、σ₉₀分别为与钢板横向相交0°、45°、90°三个方向的应力，h为竖直方向。通过平行光束X射线应力测定仪对残余应力进行测定，对每个测试点测定这三个方向的应力值，然后按下列公式计算最大与最小正应力σ₁、σ₂的大小与方向。

σ₁＝(σ₀-σ₉₀tg²θ)/(1-tg²θ)

σ₂＝(σ₉₀-σ₀tg²θ)/(1-tg²θ)

tg²θ＝(σ₀+σ₉₀-2σ₄₅)/(σ₉₀-σ₀)

式中：θ为σ₁与σ₀的夹角。并规定，顺时针为负，逆时针为正。