[发明专利]一种连铸坯热送过程表面淬火工艺冷却水流量的确定方法

说明书

本发明提供一种连铸坯热送过程表面淬火工艺冷却水流量的确定方法，包括：在连铸坯热送过程表面淬火工艺的水冷区域给予冷却水流量，测量连铸二冷各区出口位置、矫直区出口位置以及连铸坯热送过程表面淬火水冷结束位置的铸坯温度；建立连铸阶段铸坯凝固传热数值模型和连铸坯热送过程表面淬火阶段铸坯传热数值模型；计算不同工艺条件下连铸坯温度场，提取到矫直区出口位置的多个连铸坯温度场；求解各冷却初始温度下连铸坯表面达到冷却目标温度所需冷却水流量；测量矫直区出口位置的铸坯表面中心温度，计算铸坯表面达到目标冷却温度所需冷却水流量。保证良好的连铸坯热送过程表面淬火效果和较高的热装温度，避免热送裂纹发生使热送热装过程顺利进行。

技术领域

本发明属于连铸坯热送热装技术领域，具体涉及一种连铸坯热送过程表面淬火工艺冷却水流量的确定方法。

背景技术

高效而节能的生产出高质量产品是钢铁企业一直追求的目标。连铸坯热送热装技术有效利用了铸坯本身余热，减少铸坯在炉时间，从而降低吨钢煤气消耗量，达到节约能源、提高生产效率的目的。目前，连铸坯热送热装技术已经得到广泛的认可和使用，但是，将该技术应用于含铝钢等微合金钢时容易造成热送裂纹问题。为了解决热送裂纹问题，连铸坯表面淬火工艺被引入铸坯热送热装过程。冷却水流量是铸坯表面淬火工艺中的重要控制参数，它是影响铸坯表层降温速度的主要因素，直接决定了铸坯表面淬火工艺应用效果，对解决铸坯热送裂纹问题至关重要。

热送裂纹现象在实际生产中时有发生。限于现有生产条件，难以保证热装温度在A_r3(A_r3为奥氏体开始向铁素体转变的临界温度，在此温度以上钢材为奥氏体组织；A_r1为奥氏体向珠光体转变的开始温度，下同)以上，一般在A_r1～A_r3温度范围，对于亚共析钢，此时钢材组织一般为奥氏体+沿晶界网状铁素体组织。对于一些含有Al、Nb、V、B等合金元素的钢种，当热装温度在A_r1～A_r3温度范围时，轧后钢板裂纹发生率明显提高，表面质量问题严重。有研究表明，进入两相温度区，合金元素以氮化铝(AlN)、碳氮化铌(NbCN)等碳氮化物颗粒的形式沿奥氏体晶界大量析出，晶界处的细小析出物会降低晶界的结合力；同时，此温度段也是两相共存区，沿晶界析出的铁素体薄层有利于微裂纹的产生；再有，在铸坯热送热装过程中，铸坯表面与内部的温度差异使得相变不同步，从而产生热应力以及组织应力；以上因素共同作用造成了微合金钢的热送裂纹问题。

连铸坯表面淬火工艺是解决微合金钢热送裂纹问题的有效方法之一。连铸坯表面淬火工艺是指：在铸坯矫直后，对铸坯表层喷水冷却，之后的输送过程中利用较高的铸坯心部温度使铸坯表层回温，从而得到适宜的表面组织和较高的热装温度。达涅利公司在意大利ABS工厂针对含铝钢第一次使用连铸坯表面淬火工艺，实验显示，铸坯表面淬火工艺的应用提高了微合金钢在热送过程中的塑性，降低了热送裂纹发生率。

中国专利“CN 1022289668 A”公布了一种实现高强度低合金钢连铸坯直接送装的方法，该方法给出了连铸坯冷却速度的控制范围为2～5℃，并根据钢的温度是否高于A_r3将冷却速度范围分为两段，铸坯表面冷却的目标温度在500℃左右，限定了回温时间。中国专利“CN 103341607 A”公布了一种微合金元素厚板坯直装的方法，专利给出的针对Q345B、AH32厚板坯表面淬火工艺参数除了冷却速度、冷却时间、冷却目标温度外，还要求铸坯出矫直区时温度为900～950℃。

中国专利“CN 103302262 A”公开了一种连铸坯表面淬火工艺装置，即在连铸坯火焰切割输送轨道上安装数个喷水组，平行于输送辊方向1～3排，垂直于输送辊方向4～10列喷嘴，喷水冷却时使铸坯表面温度迅速降低到600℃以下，达到避免表面裂纹的目的。中国专利“CN 204711141 U”公布了一种防止连铸坯在低温脆性区出现裂纹的装置，装置方案为：使用支架支撑冷却水条，并在冷却水条下表面安装喷嘴，使用电磁流量计和自动调压阀调节冷却水流量，通过喷水冷却避免铸坯出现低温脆性，从而消除热送裂纹现象。