[发明专利]一种控制模拟高线斯太尔摩风冷线冷速的装置

说明书

技术领域

本发明属于材料控冷设备技术领域，特别是提供了一种控制模拟高线斯太尔摩风冷线冷速的装置。用于试验室线材新品种研发、工艺优化及基础研究，模拟高线斯太尔摩风冷线冷却条件，能够实现低冷速(3～40℃/s)的控制装置。

背景技术

线材生产是在圆-椭圆孔型中高速轧制，经吐丝后在斯太尔摩风冷线上冷却进行组织转变控制。目前，国内外并无线材中试模拟试验机。线材开发新品种获得准确的组织性能成为试验室研发的难点，目前各钢厂及科研院所中试多采用2辊板材轧机。而板材轧机采用水冷箱冷却，冷却能力至少达到50～200℃/s。而线材是在高线斯太尔摩风冷线上生产，风机最大冷速能达到20℃/s，冷速范围在3～20℃/s。采用水冷箱无法实现线材品种的开发要求，成为试验室开发的难点。线材品种比如冷镦钢种生产8.8级及以上高级别螺栓，传统生产工艺均采用调质（淬火＋回火）处理，造成环境污染严重、工艺环节复杂、和成本较高。目前国内外积极研究开发热轧F+M双相钢，替代调质处理。仅取消调质处理一项，吨钢节约成本800-1000元，热轧双相钢成为高强钢发展的方向之一。而开发双相冷镦钢种，需要成分体系设计、成分调整及优化，获得准确的性能以及双相组织比率是至关重要的，是双相钢开发的关键。再如钢绞线、钢帘线等强风冷的钢种进行合金成分优化，需要获得准确的冷速，以及控制索氏体率以及珠光体团尺寸。无法准确控制冷速成为线材品种试验室研发的制约因素。

由于国内外中试试验室均采用2辊轧机+水冷箱控制冷却，冷却能力能达到50～200℃/s。双相冷镦钢控冷过程只能采用分段冷却控制双相组织，分段冷却示意图如图1。分段冷却在等温过程中会出现珠光体或贝氏体中温转变组织，无法实现双相组织控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制模拟高线斯太尔摩风冷线冷速的装置，克服了水冷箱冷速过大的缺点，精确控制3～40℃/s冷速范围内匀速冷却，实现了准确模拟高线斯太尔摩风冷能力。

本发明包括内层1、外层2、循环水夹层3、进水管4、出水管5、隔板6、加热装置7、水泵8、流量计9、压力表10。内层1和外层2通过底部隔板6连接形成循环水夹层3，底部隔板6分别与内层1和外层2通过焊接连接。底部隔板6成L型，在内层1和外层2左侧侧壁无隔板,右侧侧壁有隔板。通过水泵8、流量计9和压力表10将储水池11的水经由进水管4，引入夹层3中，再由出水管5排出到储水池11，形成循环回路。内层1内存放匀速冷却液，在外层2底部安装加热装置7。

通过水泵8、流量计9和压力表10，将储水池11的水经由进水管4，引入夹层3中，夹层3放满水后，关闭水泵8、进水管4和出水管5，形成封闭水浴槽。采用加热装置7加热封闭水浴槽温度，通过对流及热传导等传热方式实现控制匀速冷却液温度，实现控制钢板在匀速冷却液中冷速在3～7℃/s范围内。

在中试轧制模拟高线，当需要钢板冷却速度在7～40℃/s范围内时，根据不同厚度或直径钢板/线在不同匀速冷却液温度下获得的冷速曲线可知（见图4），匀速冷却液温度应小于等于50℃。此时，开启水泵8，将储水池11的水，通过流量计9和压力表10，经由进水管4，引入夹层3中，再由出水管5排出到储水池11。所述的匀速冷却液温度控制，是通过流量计9和压力表10控制循环水的流量和压力来实现，测试过程中需要根据钢种的需要来选择相应的流量和压力。

在中试轧制模拟高线，当需要钢板冷却速度在3～7℃/s范围内时，根据图4可知，需要控制匀速冷却液温度高于50℃。此时，关闭水泵8、进水管4和出水管5，形成封闭水浴槽，开启加热装置7。所述的匀速冷却液温度控制，是通过温控装置12控制加热装置7，对封闭水浴槽加热，并通过对流及热传导等传热方式将热量传递给匀速冷却液来实现。

本发明的有点在于，使用该装置能够准确控制钢板冷速在3～40℃/s范围内，实现中试模拟高线斯太尔摩风冷线冷却条件。

附图说明

图1为中试水冷箱分段冷却和发明装置连续冷却曲线示意图。可以发现，双相钢采用水冷箱分段冷却过程容易出现珠光体、贝氏体等中温转变组织，发明装置可以获得较好的双相组织。

图2为中试加热炉、轧机和匀速冷却控制装置示意图。

图3为模拟高线斯太尔摩风冷线冷速的装置示意图。其中，内层1、外层2、循环水夹层3、进水管4、出水管5、隔板6、加热装置7、水泵8、流量计9、压力表10、储水池11、温控装置12。

图4为不同厚度或直径钢板/线在不同匀速冷却液温度下获得的冷速曲线。