專利名稱：一種生產冷軋相變強化高強度帶鋼的水淬系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及冷軋帶鋼的熱處理裝置，尤其涉及一種冷軋帶鋼的水淬裝置。
背景技術：
隨著工業技術的發展和現代冶金產品性能的提高，冷軋高強鋼和超高強鋼的市場需求越來越大。例如隨著汽車安全性能要求的提高，越來越多的車身用鋼選用高強鋼和超高強鋼，而且近年來石油價格在迅猛增長，汽車減重節能的要求也越來越迫切。這也進一步促進了高強鋼和超高強鋼汽車板的發展。
生產汽車用冷軋高強鋼和超高強鋼的核心技術之一是連續退火后的快速冷卻技術。在冷軋帶鋼退火后快速冷卻技術領域，冷卻速度最快、能夠生產的鋼種強度級別最高的是水淬冷卻技術。但目前已公開的水淬冷卻裝置或方法要么冷卻速度不足或冷卻不均，要么冷卻速度不受控，而且水淬后的帶鋼板形控制困難。公開號為US4330112，
公開日為1982年5月18日，名稱為“連續退火生產線的帶鋼冷去P裝置，，(Apparatus for cooling a steel strip in a continuous annealing line)美國專利公開了一種冷卻裝置及其方法，其如圖I所示，先用水泵12從淬水槽11內抽出冷卻水，經管道送到噴射裝置13噴射到帶鋼兩側表面，對帶鋼進行冷卻，再將帶鋼浸入淬水槽11進行冷卻。然而上述裝置僅適用于低溫帶鋼的水淬生產，其可以將400°C左右的帶鋼冷卻到60 95°C以下，卻很難在正常生產速度下將700°C左右的帶鋼冷卻到90°C以下。而且該裝置冷卻帶鋼所產生的水霧和水蒸氣很容易進入前面的爐子內，使設備嚴重銹蝕。此外，在開始噴射冷卻處，噴射冷卻水容易飛濺，造成帶鋼冷卻不均和板形不良。另外，該裝置直接從水淬槽將冷卻水抽出噴射到帶鋼上下表面，不僅冷卻水的水溫相對較高且不穩定，而且水淬槽內的冷卻水很容易在使用過程中被污染，易造成噴嘴堵塞，增加冷卻的不均勻性，影響帶鋼的性能均勻性、板形質量和表面質量。公開號為EP1300478A1，
公開日為2003年4月9日，名稱為“連續退火機組的加速冷去P裝置和過程，，(Process and device for accelerated cooling in a continuousannealing line)的歐洲專利公開了一種熱水淬+冷水淬的二級冷卻方法，其先采用沸騰水冷卻帶鋼，再采用冷水冷卻帶鋼。由于沸騰水溫度高(溫度在100°C及100°C以上)，除了冷卻速度無法達到冷水淬的冷卻速度外，帶鋼的表面氧化也更為嚴重，隨后的酸洗也更加困難，導致生產成本增高。
發明內容
本發明的目的是提供一種生產冷軋相變強化高強度帶鋼的水淬系統，該水淬系統能夠實現在正常機組速度下將連續退火爐緩冷后630 750°C的帶鋼快速冷卻到90°C以下，并且保證帶鋼均勻冷卻，從而生產出具有優良板形的超高強度帶鋼。本發明根據上述發明目的，提供了一種生產冷軋相變強化高強度帶鋼的水淬系統，其設置于帶鋼連續退火爐緩冷段后，所述水淬系統包括沿帶鋼行進方向依次設置的一密封裝置，其設于帶鋼連續退火爐的爐壁內，所述密封裝置的中間具有一帶鋼行走通道，其左、右兩端部與爐壁密封連接；一對水刀，其設于帶鋼連續退火爐的爐壁內，且分別設于帶鋼兩表面的兩側，所述兩水刀均斜向下設置，水刀的噴射方向與帶鋼的行進方向呈一銳角，所述水刀與一第一冷卻水管連接，所述第一冷卻水管上設有一第一調節閥；兩組噴嘴冷卻裝置，其設于帶鋼連續退火爐的爐壁內，且分別設于帶鋼兩表面的兩側，所述噴嘴冷卻裝置與一第二冷卻水管連接，所述第二冷卻水管上設有一第二調節閥；
一水淬槽，其內盛裝有冷卻水，所述帶鋼連續退火爐的爐壁下端部浸沒于冷卻水中；兩組液面下噴嘴冷卻裝置，其均浸沒地設于所述水淬槽的冷卻水內，并分別設于帶鋼兩表面的兩側，所述液面下噴嘴冷卻裝置與一第三冷卻水管連接，所述第三冷卻水管上設有一第三調節閥；其中，所述密封裝置與水淬槽內的冷卻水液面在所述爐壁內形成一相對密封空間。本技術方案所述的水淬系統通過沿帶鋼行進的方向設置水刀噴冷——噴嘴冷卻裝置噴冷——液面下噴嘴冷卻裝置噴冷+水淬槽浸冷的三段式冷卻裝置，使得帶鋼的冷卻速度大大提高，且冷卻均勻。此外，通過設置密封裝置，使得水淬冷卻所產生的氣霧和水蒸氣不會進入連續退火爐緩冷段，從而造成帶鋼銹蝕和退火爐設備的銹蝕。具體地，帶鋼的水淬過程如下經過緩冷后的帶鋼垂直向下運行(即帶鋼的行進方向，大多退火爐內的帶鋼是垂直向下運行的，這樣可以節省設備空間)，通過帶鋼行走通道進入密封裝置與冷卻水液面形成的相對密封空間內，密封裝置用于防止水淬冷卻所產生的氣霧和水蒸氣進入退火爐緩冷段造成帶鋼銹蝕和退火爐設備銹蝕。在密封裝置下方(即沿帶鋼的行進方向)設置有水刀，由于其斜向下設置，故其噴水出的水流也是斜向下的，與帶鋼行進方向具有一銳角夾角，從而避免有飛濺的水滴在水淬開始前就接觸到帶鋼表面。此外由于水刀的出水口具有一定的寬度，故采用水刀噴水能夠在帶鋼兩側表面噴射沿帶鋼寬度方向均勻、穩定的層狀水柱，保證帶鋼在水淬時均勻地接觸冷卻水進行冷卻。設置于水刀下方的噴嘴冷卻裝置，進一步向帶鋼兩側表面噴射高速水流來冷卻帶鋼，其既可提高帶鋼的冷卻速度，又可保證將在水刀水淬過程中帶鋼表面可能產生的蒸汽氣泡和蒸氣膜快速、均勻地吹離帶鋼表面。在噴嘴冷卻裝置下方設置淬水槽是用于對帶鋼進一步地進行沉浸冷卻，同時在淬水槽的冷卻水液面下設置液面下噴嘴冷卻裝置對帶鋼進行加強冷卻，其在加強帶鋼冷卻的同時進一步將帶鋼表面可能產生的蒸汽氣泡和蒸氣膜快速、均勻地吹離帶鋼表面，提高水淬效果和冷卻均勻性。優選地，所述液面下噴嘴冷卻裝置包括若干排沿帶鋼行進方向依次設置的冷卻噴嘴，其中距冷卻水液面最近的一排噴嘴斜向下設置，噴嘴的噴射方向與帶鋼的行進方向呈一銳角。也就是說，為了使得本技術方案所述的水淬系統具有更好的冷卻效果，優選地將液面下噴嘴冷卻裝置中距離冷卻水液面最近的第一排噴嘴斜向下設置，這樣經由噴嘴噴出的水流也與帶鋼行進方向呈一銳角，從而避免水淬槽液面波動對冷卻均勻性的影響，這樣可以減小噴射+沉浸冷卻造成的液面波動和水花對帶鋼板形的不良影響，進一步提高帶鋼冷卻的均勻性。優選地，所述生產冷軋相變強化高強度帶鋼的水淬系統還包括一第一氣霧排風系統，其與所述相對密封空間連通。為了避免水淬過程所產生的水霧和水蒸氣過多地進入退火爐的水淬快冷段與緩冷段之間的密封裝置，也為了避免水淬所產生的氣霧和水蒸氣粘附到水淬帶鋼表面，影響水淬的均勻性，本技術方案的優選方案設置了與所述相對密封空間連通的第一氣霧排風系統，其將水淬所產生的氣霧和水蒸氣及時排出爐外。之所以將密封裝置與冷卻水液面之間的空間稱為相對密封空間，是因為該密封空間并不是絕對密封的，因為為了帶鋼的順利通過，在密封裝置中間具有帶鋼行走通道，該帶鋼行走通道雖然窄小，但其仍然與相對密封空間是導通的，因此本技術方案中的相對密封空間是指相較于不設置密封裝置，其具有一定的密封作用，可以阻止大部分水淬產生的氣霧逃逸至連續退火爐設 備內，但仍有小部分氣霧可能通過用于帶鋼行走通道逃逸。因此，本發明所述的水淬系統的進一步優選方案是，設置一第二氣霧排風系統，其與所述密封裝置中間的帶鋼行走通道連通，其用于將逃逸到帶鋼行走通道內的小部分氣霧抽出。優選地，所述生產冷軋相變強化高強度帶鋼的水淬系統還包括 一沉沒輥，其浸沒于水淬槽內的冷卻水內，帶鋼繞過沉沒輥改變行進方向；一擠干輥裝置、一邊部帶鋼吹掃裝置以及一熱風烘干器沿沉沒輥后的帶鋼行進方向依次設置。上述擠干輥裝置、邊部帶鋼吹掃裝置和熱風烘干器均用于對經過三段式水淬冷卻的帶鋼表面進行烘干。其中擠干輥裝置可以設置為兩對擠干輥。優選地，所述水淬槽還分別與一補水管和一排水管連通，所述補水管上設有一補水流量調節閥，所述排水管上設有一排放閥。通過補水管向冷卻槽中注水以及通過排水管向外排水，可以實現水淬槽內冷卻水量和水溫的調節。為了實現本發明所述的水淬系統所使用的冷卻水的循環利用，優選地，所述生產冷軋相變強化高強度帶鋼的水淬系統還包括一冷卻水沉淀過濾裝置，其與所述排水管連接；一冷卻水循環處理站，其通過管路與冷卻水沉淀過濾裝置連接；一冷卻水供水管，其分別與所述第一冷卻水管、第二冷卻水管和第三冷卻水管連接，所述冷卻水供水管還與所述冷卻水循環處理站通過管路連接，所述冷卻水供水管與冷卻水循環處理站之間的管路上設有抽水泵。水淬槽中的冷卻水經由排水管進入冷卻水沉淀過濾裝置進行沉淀、過濾處理，然后進入冷卻水循環處理站進行進一步的水質處理，然后由抽水泵送入冷卻水供水管，進而供給與第一冷卻水管、第二冷卻水管和第三冷卻水管分別連接的水刀、噴嘴冷卻裝置和液面下噴嘴冷卻裝置，對帶鋼進行三段式水淬冷卻，從而實現冷卻水的循環利用。本發明所述的生產冷軋相變強化高強度帶鋼的水淬系統通過采用上述技術方案，能夠將經過緩冷的720°C左右的帶鋼快速(I. Omm厚帶鋼的冷卻速度可以達到1000°C /s以上)冷卻到90°C以下，其在鋼板的基板中添加少量合金元素的情況下，可以生產出性能均勻的且具有優良板形的780MPa、980MPa、1180MPa、1280MPa和1470MPa等多種強度級別的超
高強鋼。
圖I是公開號為US4330112的美國專利所公開的技術方案的結構示意圖。圖2是本發明所述的水淬系統的結構示意圖。附圖標記說明11-淬水槽12-水泵13-噴射裝置21-帶鋼22-轉向輥23-爐壁
24-隔板25-密封裝置26-水刀27-第二氣霧排風系統28-第一氣霧排風系統29-噴嘴冷卻裝置30-第二冷卻水管31-第二調節閥32-液面下噴嘴冷卻裝置321-第一排噴嘴33-第三調節閥34-第三冷卻水管35-淬水槽(本技術方案)36-冷卻水37-沉沒輥38-擠干輥39-邊部帶鋼吹掃裝置40-熱風烘干器41-補水管42-排水管43-排放閥44-冷卻水沉淀過濾裝置45-冷卻水循環處理站46-補水流量調節閥47-冷卻水供水管
具體實施例方式以下將結合說明書附圖和實施例對本發明所述的水淬系統做進一步的詳細說明。
如圖2所示，本實施例中的水淬系統設置于帶鋼連續退火爐緩冷段后，隔板24將緩冷段與水淬段隔開來，帶鋼21繞過轉向輥22，從水平的運行方向變換為垂直向下運行，密封裝置25、水刀26、噴嘴冷卻裝置29依次沿帶鋼行進方向設置，且均設于爐壁23內，爐壁23的下端部下方設有水淬槽35，水淬槽35內盛裝有冷卻水36，爐壁23的下端部浸沒于冷卻水36中，在冷卻水36的液面下方設有液面下噴嘴冷卻裝置32。其中密封裝置25與冷卻水36的液面在爐壁23內形成一相對密封空間，第一氣霧排風系統28與該相對密封空間連通。為了使帶鋼21順利通過，密封裝置25的中間具有一帶鋼行走通道，第二氣霧排風系統27與該帶鋼行走通道連通。—對水刀26分別設于帶鋼兩表面的兩側，該兩個水刀相對設置，且均斜向下設置，使得水刀的噴射方向與帶鋼的行進方向呈一銳角，水刀與第一冷卻水管連接(圖2中未示出)，第一冷卻水管上設有第一調節閥(圖2中未示出)。兩組噴嘴冷卻裝置29分別設于帶鋼兩表面的兩側，對帶鋼的兩表面進行快速冷卻，如圖2所示，其中每一組噴嘴冷卻裝置均包括自上而下設置的若干排噴嘴，需要說明的是，雖然如圖2所示，噴嘴冷卻裝置29包括五排噴嘴，但其僅為示例，并不作為對本技術方案的限制，該噴嘴冷卻裝置29與第二冷卻水管30連接，第二冷卻水管上設有第二調節閥31，用于調節噴嘴冷卻裝置29噴射的水量。兩組液面下噴嘴冷卻裝置32，其均浸沒于冷卻水36的液面以下，并分別設于帶鋼兩表面的兩側，該液面下噴嘴冷卻裝置32包括自上而下的若干排噴嘴，其中第一排噴嘴321斜向下設置，第一排噴嘴321的噴射方向與帶鋼的行進方向呈一銳角，需要說明的是，雖然如圖2所示，液面下噴嘴冷卻裝置32包括三排噴嘴，但其僅為示例，并不作為對本技術方案的限制。該液面下噴嘴冷卻裝置32與第三冷卻水管34連接，第三冷卻水管34上設有第三調節閥33，用于調節液面下噴嘴冷卻裝置32的噴水量。水淬槽35內設有沉沒輥37，其將帶鋼21壓在水淬槽35內，對其進行浸冷。帶鋼經過上述水刀26噴冷、噴嘴冷卻裝置29噴冷、液面下噴嘴冷卻裝置32噴冷+水淬槽35浸冷的三段式水淬冷卻后，繞過沉沒輥37進行轉向，然后通過沿帶鋼行進方向依次設置的兩對擠干輥38、邊部帶鋼吹掃裝置39以及熱風烘干器40進行烘干。本實施例中，為了保證水淬槽35內的冷卻水的水量和溫度可調，還分別設置了與水淬槽連接的補水管41和排水管42，其中補水管41的水量通過補水流量調節閥46調節，排水管42的流量通過排放閥43調節。
本實施例中，為了實現對冷卻水的循環利用，還設置了冷卻水沉淀過濾裝置44和冷卻水循環處理站45。其中，冷卻水沉淀過濾裝置44通過排水管42與水淬槽35連接，水淬槽35中的冷卻水36經由排水管42進入冷卻水沉淀過濾裝置44進行沉淀、過濾處理，然后進入與冷卻水沉淀過濾裝置44連接的冷卻水循環處理站45進行進一步的水質處理，然后由抽水泵P送入冷卻水供水管47,進而供給與第一冷卻水管、第二冷卻水管30和第三冷卻水管34分別連接的水刀26、噴嘴冷卻裝置29和液面下噴嘴冷卻裝置32，對帶鋼進行水淬冷卻。本實施例中的帶鋼21的水淬過程如下經過緩冷段緩冷后的帶鋼21經過轉向輥22的轉向垂直向下運行，其通過帶鋼行走通道進入密封裝置25與冷卻水36的液面形成的相對密封空間內，在水淬過程中產生的氣霧和水蒸氣通過與相對密封空間連通的第一氣霧排風系統28和與帶鋼行走通道導通的第二氣霧排風系統27抽出。在密封裝置下方設置的水刀26向帶鋼21的兩側表面噴射斜向下的層狀水柱，從而避免有飛濺的水滴在水淬開始前就接觸到帶鋼表面。設置于水刀26下方的噴嘴冷卻裝置29，進一步向帶鋼兩側表面噴射高速水流來冷卻帶鋼，其既可提高帶鋼的冷卻速度，又可保證將在水刀水淬過程中帶鋼表面可能產生的蒸汽氣泡和蒸氣膜快速、均勻地吹離帶鋼表面。在噴嘴冷卻裝置29下方設置的淬水槽35對帶鋼21進行進一步地沉浸冷卻，同時在淬水槽35的冷卻水液面下設置液面下噴嘴冷卻裝置32對帶鋼21進行加強冷卻，其在加強帶鋼冷卻的同時進一步將帶鋼表面可能產生的蒸汽氣泡和蒸氣膜快速、均勻地吹離帶鋼表面，提高水淬效果和冷卻均勻性。其中第一排噴嘴321斜向下設置，向帶鋼表面噴射斜向下的水流，從而避免水淬槽液面波動對冷卻均勻性的影響，這樣可以減小噴射+沉浸冷卻造成的液面波動和水花對帶鋼板形的不良影響，進一步提高帶鋼冷卻的均勻性。要注意的是，以上列舉的僅為本發明的具體實施例，顯然本發明不限于以上實施例，隨之有著許多的類似變化。本領域的技術人員如果從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種生產冷軋相變強化高強度帶鋼的水淬系統，其設置于帶鋼連續退火爐緩冷段后，其特征在于，所述水淬系統包括沿帶鋼行進方向依次設置的 一密封裝置，其設于帶鋼連續退火爐的爐壁內，所述密封裝置的中間具有一帶鋼行走通道，其左、右兩端部與爐壁密封連接； 一對水刀，其設于帶鋼連續退火爐的爐壁內，且分別設于帶鋼兩表面的兩側，所述兩水刀均斜向下設置，水刀的噴射方向與帶鋼的行進方向呈 一銳角，所述水刀與一第一冷卻水管連接，所述第一冷卻水管上設有一第一調節閥；兩組噴嘴冷卻裝置，其設于帶鋼連續退火爐的爐壁內，且分別設于帶鋼兩表面的兩側，所述噴嘴冷卻裝置與一第二冷卻水管連接，所述第二冷卻水管上設有一第二調節閥； 一水淬槽，其內盛裝有冷卻水，所述帶鋼連續退火爐的爐壁下端部浸沒于冷卻水中；兩組液面下噴嘴冷卻裝置，其均浸沒地設于所述水淬槽的冷卻水內，并分別設于帶鋼兩表面的兩側，所述液面下噴嘴冷卻裝置與一第三冷卻水管連接，所述第三冷卻水管上設有一第三調節閥； 其中，所述密封裝置與水淬槽內的冷卻水液面在所述爐壁內形成一相對密封空間。
2.如權利要求I所述的生產冷軋相變強化高強度帶鋼的水淬系統，其特征在于，所述液面下噴嘴冷卻裝置包括若干排沿帶鋼行進方向依次設置的冷卻噴嘴，其中距冷卻水液面最近的一排噴嘴斜向下設置，噴嘴的噴射方向與帶鋼的行進方向呈一銳角。
3.如權利要求2所述的生產冷軋相變強化高強度帶鋼的水淬系統，其特征在于，還包括一第一氣霧排風系統，其與所述相對密封空間連通。
4.如權利要求3所述的生產冷軋相變強化高強度帶鋼的水淬系統，其特征在于，還包括一第二氣霧排風系統，其與所述密封裝置中間的帶鋼行走通道連通。
5.如權利要求1-4中任意一項所述的生產冷軋相變強化高強度帶鋼的水淬系統，其特征在于，還包括 一沉沒輥，其浸沒于水淬槽內的冷卻水內，帶鋼繞過沉沒輥改變行進方向； 一擠干輥裝置、一邊部帶鋼吹掃裝置以及一熱風烘干器沿沉沒輥后的帶鋼行進方向依次設置。
6.如權利要求5所述的生產冷軋相變強化高強度帶鋼的水淬系統，其特征在于，所述水淬槽還分別與一補水管和一排水管連通，所述補水管上設有一補水流量調節閥，所述排水管上設有一排放閥。
7.如權利要求6所述的生產冷軋相變強化高強度帶鋼的水淬系統，其特征在于，還包括 一冷卻水沉淀過濾裝置，其與所述排水管連接； 一冷卻水循環處理站，其通過管路與冷卻水沉淀過濾裝置連接； 一冷卻水供水管，其分別與所述第一冷卻水管、第二冷卻水管和第三冷卻水管連接，所述冷卻水供水管還與所述冷卻水循環處理站通過管路連接，所述冷卻水供水管與冷卻水循環處理站之間的管路上設有抽水泵。
全文摘要
本發明公開了一種生產冷軋相變強化高強度帶鋼的水淬系統，其包括沿帶鋼行進方向依次設置的一密封裝置，一對水刀，兩組噴嘴冷卻裝置，所述密封裝置、水刀和噴嘴冷卻裝置均設于帶鋼連續退火爐的爐壁內，此外，該水淬系統還包括一水淬槽，其內盛裝有冷卻水，所述帶鋼連續退火爐的爐壁下端部浸沒于冷卻水中；兩組液面下噴嘴冷卻裝置，其均浸沒地設于所述水淬槽的冷卻水內，并分別設于帶鋼兩表面的兩側，所述液面下噴嘴冷卻裝置與一第三冷卻水管連接，所述第三冷卻水管上設有一第三調節閥；其中，所述密封裝置與水淬槽內的冷卻水液面在所述爐壁內形成一相對密封空間。
文檔編號C21D9/52GK102747205SQ20111010195
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月22日 優先權日2011年4月22日
發明者儲雙杰, 張丕軍, 張理揚, 徐樂江, 李俊 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司