一種用于鋼板在線固溶的鋼板生產(chǎn)方法、裝置及控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼板乳后的在線固溶處理。
【背景技術(shù)】
[0002]固溶熱處理是指將合金加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中后快速均勻冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。主要是改善鋼和合金的塑性和韌性，為沉淀硬化處理作好準(zhǔn)備等。可以使合金中各種相充分溶解，強(qiáng)化固溶體，并提高韌性及抗蝕性能，消除應(yīng)力與軟化，以便繼續(xù)加工或成型。適用于多種特殊鋼，尤其是高錳鋼和奧氏體不銹鋼。對(duì)于過飽和度低的合金，通常選擇較快的冷卻速度；對(duì)于過飽和度高的合金，通常選擇較慢的冷卻速度。
[0003]鋼板的傳統(tǒng)固溶熱處理是采用與乳機(jī)分開的熱處理設(shè)備進(jìn)行離線熱處理，需要再加熱后進(jìn)行快速冷卻。這種生產(chǎn)工藝不僅增加了設(shè)備投資，而且工序繁多，生產(chǎn)周期長，并且鋼板再加熱消耗大量能源，導(dǎo)致鋼材成本增加，滿足不了大批量的快節(jié)奏生產(chǎn)，極大地制約了經(jīng)濟(jì)效益的提高。
[0004]申請(qǐng)?zhí)枮?01110220315.3的專利公開了一種高強(qiáng)度耐磨鋼板的熱處理方法，該技術(shù)方案采用離線熱處理技術(shù)生產(chǎn)耐磨鋼，乳制后的鋼板需要經(jīng)過拋丸、熱處理爐加熱和淬火等一系列工序。
[0005]而在線固溶處理是利用鋼材熱乳后的余熱，控制鋼材乳制后的冷卻速度，使溫度變化過程更接近離線熱處理的溫降過程，達(dá)到相同或相近的鋼材組織和性能，其冷卻過程一般也稱為鋼板在線控制冷卻或直接淬火。其特點(diǎn)如下:
[0006](I)由于鋼板經(jīng)精乳機(jī)乳制后直接進(jìn)入熱矯直機(jī)后在線熱處理設(shè)備，即保證了鋼板進(jìn)入冷卻裝置前的班型，又省去了常規(guī)工藝所需的鋼板重新加熱過程，節(jié)省大量能源。
[0007](2)由于省去了重新加熱工序故減少了熱處理工藝時(shí)間，相應(yīng)提高了熱處理設(shè)備能力，同時(shí)由于熱處理設(shè)備為在線布置，也減少了鋼板生產(chǎn)周期。
[0008](3)由于省去鋼板冷卻后重新加熱過程，故減少了合金元素引起的硬化現(xiàn)象。
[0009](4)保留了控制乳制過程中細(xì)小的再結(jié)晶晶粒和大量變形位錯(cuò)，較離線熱處理晶粒更為細(xì)小均勻，力學(xué)性能更為優(yōu)異。
[0010]鋼板在線控制冷卻及淬火是上世紀(jì)80年代以來發(fā)展迅速的一項(xiàng)冷卻技術(shù)。它是通過在線控制相變組織，細(xì)化組織以及其他強(qiáng)化機(jī)理相結(jié)合，降低合金含量，提高材料的強(qiáng)韌性及焊接性能，從而實(shí)現(xiàn)減量化制造、節(jié)約有限資源和節(jié)能減排的目標(biāo)。但由于存在鋼板冷卻均勻性和板形控制等問題，其潛在能力一直未得到充分發(fā)揮。為此，國內(nèi)外許多學(xué)者和鋼鐵廠研發(fā)人員進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用研究，一些新技術(shù)相繼應(yīng)用到新型高強(qiáng)度冷卻設(shè)備上。
[0011]申請(qǐng)?zhí)枮?01010560843.9的專利公開了一種中厚板直接淬火的裝置及其工藝，該技術(shù)方案采用上下流量可調(diào)的層流冷卻裝置，通過密排形式增加水流密度，通過邊部遮蔽裝置控制寬向溫度均勻性，但是層流冷卻裝置在大水流下很容易在表面形成大量滯留水，影響冷卻均勻性，尤其是寬板；邊部遮蔽裝置的遮蔽量設(shè)置及實(shí)際遮蔽位置控制都是關(guān)鍵性問題，該專利并無涉及。
[0012]申請(qǐng)?zhí)枮?00910091825.8的專利公開了一種適合不同厚度高強(qiáng)韌鋼板的直接淬火工藝，其采用高密度層流冷卻，由上層流集管和下噴射集管組成強(qiáng)冷段、粗冷段和精冷段，強(qiáng)冷段可調(diào)流量比為1:1.4?1:3.0，粗冷段和精冷段流量比固定為1:1.5，可冷卻鋼板厚度范圍為I?50_，但其只有強(qiáng)冷段流量可調(diào)，粗冷段和精冷段流量水比均為固定，鋼板寬度方向流量不可調(diào)，對(duì)于薄板難以很好控制板形，對(duì)于厚板冷卻強(qiáng)度不足時(shí)，該設(shè)備也無法實(shí)現(xiàn)擺鋼冷卻。
[0013]申請(qǐng)?zhí)枮?00810013604.4的專利公開了一種高強(qiáng)韌厚鋼板的在線淬火生產(chǎn)工藝方法，其采用水幕冷卻方式，只適合成品厚度為20?50mm的厚鋼板，對(duì)于較薄規(guī)格的鋼板難以解決因?yàn)槔鋮s不均勻帶來的板形平直度問題，且對(duì)成分要求苛刻，難以在合金鋼生產(chǎn)領(lǐng)域普遍推廣。
[0014]綜上所述，國內(nèi)外針對(duì)乳后在線冷卻存在的一些問題提出了很多很有特色的設(shè)計(jì)和研究成果，對(duì)于解決一些具體問題也取得了很好的效果，但也存在很多設(shè)計(jì)上的缺陷，比如大部分為無約束型冷卻，在高冷速下很難保證冷卻后的板形；一般都安裝在乳機(jī)后或預(yù)矯直機(jī)后及熱矯直機(jī)前；一般都采用DQ+ACC的裝置布置形式，難以達(dá)到全冷卻過程一致的冷卻速度；為了達(dá)到大溫降，大部分裝置要求的水量大，資源浪費(fèi)嚴(yán)重；對(duì)于冷卻區(qū)的鋼板沒有檢測和跟蹤手段，難以實(shí)現(xiàn)精確擺鋼和全自動(dòng)控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于鋼板在線固溶的鋼板生產(chǎn)裝置、方法及控制系統(tǒng)，其利用鋼板在乳制后的乳制余熱，在線對(duì)鋼板進(jìn)行固溶處理，以獲得符合產(chǎn)品要求的特定的鋼板金相組織和各項(xiàng)性能，節(jié)省離線熱處理二次加熱的碳排放和大量能耗。該生產(chǎn)裝置及控制系統(tǒng)投資少，冷卻裝置緊湊節(jié)能，冷卻速率高，可進(jìn)行控制冷卻的鋼板的厚度規(guī)格范圍大，自動(dòng)控制精度高，冷卻后板形良好，不僅可用于鋼板的在線固溶處理，而且對(duì)于需要乳后快速冷卻的工藝、甚至離線淬火工藝都可以應(yīng)用。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)方案是:提供一種用于鋼板在線固溶的鋼板生產(chǎn)方法，其特征是:所述的鋼板生產(chǎn)方法通過在熱矯直機(jī)和冷床之間安裝緊湊型上下流量連續(xù)可調(diào)的分段輥壓全斜噴式快速冷卻裝置實(shí)現(xiàn)均勻冷卻；采用節(jié)能型供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)低供水能力下的大溫降；采用多種冷卻方式及熱矯直機(jī)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)厚度從6?80_的鋼板在線固溶；利用板形控制技術(shù)優(yōu)化冷卻后板形；利用鋼板水中檢測裝置及位置控制方法實(shí)現(xiàn)鋼板在水中的精確定位和跟蹤；利用模型控制技術(shù)、過程控制系統(tǒng)和基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)冷卻過程的全自動(dòng)精確控制。
[0017]其所述的鋼板生產(chǎn)方法在現(xiàn)有熱矯直機(jī)和鋼板冷床之間布置一套快速冷卻裝置，經(jīng)過乳機(jī)控制乳制的鋼板，通過輸送輥道經(jīng)過熱矯直機(jī)矯直后送入本快冷裝置區(qū)域，進(jìn)行在線噴水控制冷卻固溶處理，鋼板在保證板形和冷卻均勻的狀態(tài)下按照預(yù)定的冷卻速率曲線達(dá)到特定的終冷溫度，之后由輥道送往鋼板冷床或返送熱矯直機(jī)再次矯直后送至冷床，進(jìn)行后續(xù)分段定尺等工序處理。
[0018]其所述的鋼板生產(chǎn)方法利用鋼板在乳制后的乳制余熱，在線對(duì)鋼板進(jìn)行固溶處理，以獲得符合產(chǎn)品要求的特定的鋼板金相組織和各項(xiàng)性能，節(jié)省離線熱處理二次加熱的碳排放和大量能耗；熱矯直機(jī)獲得了有效發(fā)揮；對(duì)于快速冷卻區(qū)域長度< 15m的快速冷卻裝置，實(shí)現(xiàn)了冷速3?100°C /s，溫降900°C，厚度規(guī)格6?80mm的在線固溶工藝。
[0019]其所述的鋼板在線固溶的鋼板生產(chǎn)方法有三種工作模式可供選擇，擇一地工作，所述的工作模式為連續(xù)模式、擺動(dòng)模式、空過模式；其中:
[0020]A、連續(xù)模式:鋼板在快速冷卻噴水區(qū)一次性直接通過，其通過速度由現(xiàn)場控制計(jì)算機(jī)給出和控制；
[0021]B、擺動(dòng)模式:當(dāng)鋼板較厚時(shí)，采用一次性直接通過的連續(xù)冷卻模式不能達(dá)到所要求的冷卻溫度時(shí)，則鋼板在快速冷卻噴水區(qū)內(nèi)擺動(dòng)冷卻，其擺動(dòng)速度和幅度固定，擺動(dòng)時(shí)間由現(xiàn)場控制計(jì)算機(jī)給出和控制；
[0022]C、空過模式:
[0023]Cl:對(duì)于某些鋼種不需要快速冷卻，工作模式設(shè)定為快速冷卻不投入，則鋼板通過所述的快速冷卻噴水區(qū)域但不進(jìn)行冷卻，此時(shí)所述的浮動(dòng)框架和位于其上的上輥及上噴水系統(tǒng)抬升到最高位置，以使上、下輥之間的輥縫處于間距最大位置，同時(shí)所述的下噴水系統(tǒng)使用溢流流量或最小保護(hù)流量進(jìn)行供水，以對(duì)各個(gè)下噴頭進(jìn)行冷卻保護(hù)；
[0024]C2:原計(jì)劃采用快速冷卻的鋼板，在通過矯直機(jī)前，操作工根據(jù)板形、溫度等情況進(jìn)行判斷，人為取消快速冷卻，通過操作控制按鈕來通知現(xiàn)場控制計(jì)算機(jī)，則現(xiàn)場控制計(jì)算機(jī)將乳后快速冷卻系統(tǒng)的工作模式重設(shè)定成空過模式；
[0025]C3:當(dāng)所述的板形檢測器檢測到需要冷卻鋼板的頭部形狀不好時(shí)，為了保護(hù)所述噴箱上的噴嘴，所述的乳后快速冷卻系統(tǒng)通過所述的提升機(jī)構(gòu)將所述的浮動(dòng)框架緊急拉起，轉(zhuǎn)入“空過”模式，鋼板直接輸送出快速冷卻噴水區(qū)。
[0026]本發(fā)明提供的用于鋼板在線固溶的