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中钢网新闻中心钢市纵横行业技术轧制工艺的新一代快速冷却技术

轧制工艺的新一代快速冷却技术

分享打印 2010-03-09 10:01 编辑:安易     来源: 中钢网     字体: [大][中][小]    

  为了满足生产具有高强度和良好焊接性能及用于大尺寸结构的结构钢的要求,同时降低成本,日本JFE钢开发了新一代加速冷却技术,称为超级OLAC技术。

  加速冷却与控制轧制一起是控轧控冷工艺(TMCP)的技术核心。在20世纪90年代初,通过采用TMCP工艺实现了轧制钢板的高强度和良好的焊接性能,开始了在造船业上的应用。然而,近年来随着对钢材质量的要求越来越严格,JFE钢开展了相关基础研究,研发出了建立在全新概念之上的加速冷却工艺。

  发生在钢板冷淬过程中的热传递和沸腾现象可以分为两种模式:泡核沸腾和薄膜状沸腾。在泡核沸腾中,冷却水与钢板直接接触,热是通过气泡的产生而被传递出去的。与此相反,在薄膜状沸腾中,在钢板与冷却水之间形成了一层蒸汽薄膜,热要通过这层蒸汽薄膜传递出去。显然,泡核沸腾的冷却能力要好一些。钢板开始冷却的时候,表面温度很高,薄膜状沸腾占主导地位。然而,随着表面温度的降低,蒸汽薄膜变得不稳定,在局部区域,冷却水开始直接与钢板接触,逐渐转变成泡核沸腾。在发生瞬间沸腾时,薄膜状沸腾和泡核沸腾同时存在,其冷却能力随着冷却的进行而增加。这就意味着在冷却前存在的任何一点温度差都会随着冷却过程的进行而被扩大。对于传统的喷雾冷却或者层流冷却来说,如果为了加强冷却速率而增加冷却水流动速度,就会发生瞬间沸腾,结果就导致冷却不稳定;随着冷却的进行,温度偏差就会增大,造成钢板质量的不稳定。

  为了解决这个问题,JFE西日本制铁所福山地区厚板厂采用了超级OLAC技术,其根本特点是避开了过渡沸腾和薄膜状沸腾,使得从冷却一开始起就在整个钢板的表面都达到泡核沸腾。OLAC冷却系统的喷嘴与钢板的距离比较近,以一定的角度、朝一个方向即沿轧制方向将一定压力的水喷射到板面,将板面残存水与钢板之间形成的气膜吹扫掉,从而达到钢板和冷却水之间的完全接触,实现泡核沸腾。同时,钢板底部的冷却则是从水槽附近的浓密排列的喷嘴喷水冷却,使得钢板顶部和底部都同时实现具有高冷却能力的泡核沸腾。OLAC技术不仅提高了钢板和冷却水之间的热交换效率,达到理论极限冷却速率,而且可以实现钢板的均匀冷却,大大抑制了钢板由于冷却不均所引起的翘曲及质量不稳定。

  由于OLAC系统具有很强的冷却能力,同时又具有很好的冷却均匀性,而且它既可以实现加速冷却,又可以实现在线直接淬火。一套系统兼有直接淬火和加速冷却两种功能,是新一代控制冷却系统的重要特征。

  国内东北大学也提出了应用于中厚板轧机的超快速冷却系统的设计方案。该方案由约20米长的冷却段组成,全部采用喷嘴倾斜布置的压力喷射式超快速冷却集管。鞍钢也已经决定,在其4300中厚板轧机上采用全新的高速冷却系统。

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