專利名稱：一種淬火機中超薄板淬火冷卻的板形控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種淬火超薄板板形控制技術。具體地說是一種對稱、同步、均勻等速
冷卻的淬火機中超薄板淬火冷卻的板形控制方法。
背景技術：
淬火是鋼板獲得高強度的重要手段。輥式連續(xù)淬火機的主要特點是利用高壓段水 量與水壓的最佳配合噴射在鋼板的表面形成沖擊，以確保帶走最大的熱量，將鋼板以大于 臨界冷卻速度冷卻到馬氏體相變溫度以下。在冷卻過程中，為避免鋼板瓢曲變形，淬火機系 統(tǒng)設計為對鋼板上、下表面保持相同的冷卻速率。對于超薄規(guī)格的鋼板淬火，淬火后板形影 響因素眾多鋼板原始板形、加熱溫度制度、加熱后沿寬度與長度方向溫度的均勻性、噴嘴 的角度和水平度控制、縫隙噴嘴狹縫開口度及均勻性、噴嘴與鋼板距離、淬火過程水流的穩(wěn) 定性、水溫、輥速等，因此僅僅保證鋼板上下表面相同的冷卻速率冷卻，并不能保證淬火后 鋼板的平直。在一定的條件下，有時冷卻速率較大的一面并沒有產(chǎn)生與機理對應變形，進入 一個調控"死區(qū)"，即不管如何極端設定控制參數(shù)，也無法改變鋼板淬火后變形的總趨勢。這 說明過程中存在某一種起決定性作用的系統(tǒng)因素，尚未被掌控。同時，不同成分的鋼板和不 同制造、安裝精度的淬火機，造成了淬火機普遍存在的"極限厚度"。

發(fā)明內容
為了克服現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種淬火機中超薄板淬火冷 卻的板形控制方法。該板形控制方法實現(xiàn)淬火過程中超薄板在同一鉛垂截面上冷卻的對 稱、同步、均勻性，確保超薄規(guī)格板淬火后板形良好。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的 —種淬火機中超薄板淬火冷卻的板形控制方法，其特征在于該板形控制方法利 用淬火機對超薄板進行對稱、同步、均勻等速冷卻，通過調整淬火機輥縫，平移上縫隙噴嘴 水幕，實現(xiàn)超薄板上下縫隙噴嘴的噴水交叉線、超薄板的橫向中心線三線重合，形成超薄板 同一鉛垂截面上冷卻的對稱、同步、均勻性；具體步驟如下 1)將淬火機其余各段噴嘴切斷，只保留縫隙噴嘴段，調整淬火機上下縫隙噴嘴的 水量、水比和輥速，得到超薄板淬火后板形變化規(guī)律； 2)根據(jù)超薄板變形規(guī)律，確定輥縫調整方向，逐步平移上縫隙噴嘴水幕，消除縫隙 噴嘴本身設計、制造和安裝造成的上下水幕水平距離的偏差，使得超薄板到達縫隙噴嘴后 上下縫隙噴嘴的噴水交叉線、超薄板的橫向中心線三線重合，確保超薄板淬火過程中通過 縫隙噴嘴時在同一鉛垂截面上冷卻的對稱、同步、均勻性； 3)開啟淬火機其余各段噴嘴，按照淬火工藝要求操作，使超薄板獲得良好的淬后 板形和力學性能。 本發(fā)明在步驟2)中，如果淬火后板形變形規(guī)律呈現(xiàn)總體上拱，表明上縫隙噴嘴的 水幕先接觸到水，利用板形最佳的淬火工藝參數(shù)，隨后逐步提升輥縫，向后平移上縫隙噴嘴水幕，使得上下水幕與超薄板接觸線形成以超薄板為軸的對稱；反之如果是淬火后板形變
化規(guī)律為頭尾上翹，表明下縫隙噴嘴的水幕先接觸到水，隨后通過逐步降低輥縫，向前平移
上縫隙噴嘴水幕，使得超薄板到達縫隙噴嘴后上下縫隙噴嘴的噴水交叉線、鋼板的橫向中
心線三線重合。 本發(fā)明的機理如下 1、假設在理想的條件下，上下縫隙完全對稱，上下縫隙到鋼板上下表面的距離完 全相等(輥縫完全等于鋼板厚度)，上下水幕面與鋼板表面形成的二面角完全相等，在噴射 速度快、壓力高的條件下，忽略重力對射流射線的影響，則上下入射點應該是對稱的，在同 一個鉛垂面上，如圖l所示，圖1中，1_上縫隙噴嘴、2-下縫隙噴嘴、3_上縫隙水幕、4_下縫 隙水幕、5_上壓輥、6_下壓輥、7_上螺旋輥、8_下螺旋輥、9_鋼板。但是事實上，輥縫在通 常的情況下不可能完全等于鋼板厚度(l)由于鋼板的公稱厚度與實際厚度總有一個差值 (這個差值一般都是未知數(shù))，淬火機為保護精密部件，設有緊急提升保護機構，為了避免 不必要的緊急提升導致的影響，輥逢值設定范圍為控制H+0 3mm，對于超薄板一般設置為 鋼板厚度H+lmm。 (2)為了防止異常變形造成的卡阻或順利導出，同樣需要設定一個合適的 輥縫值，因而上下的幾何位置就不可能完全對稱。 以Hmm(H《8mm)板為例，假設輥逢為hmm，入射角為a (20 ° 30 ° )，則 AABC禾P AA^Q的角Z ACB = Z A丄C^ = a ，直角邊A^ = Lmm， AB = (L+h)mm，鄰邊 BC = (L+h) ctga ，鄰邊B^ = L ctg a ，則上下兩條冷卻線的水平距離CQ = S = (l+h) 'ctga-l'ctga | = h ctg a ，如圖2 (a)所示，圖中，1_上縫隙噴嘴、2-下縫隙噴 嘴、3-上縫隙噴嘴水幕、4-下縫隙噴嘴水幕、5-鋼板。取a =26° ， h = lmm，則上下兩條 線的水平距離S = 2. 05mm。由此可見，在其他條件相等的情況下，lmm的輥逢使下水幕比上 水幕提前S距離噴射到鋼板表面。 在實際條件下由于設備安裝的精度控制水平、長期使用等造成的精度下 降，可能造成噴嘴與鋼板表面距離L'存在偏差AL，噴嘴角度存在A a偏差，假 設以下縫隙噴的實際位置和角度為參考基準，則上下兩條冷卻線的水平距離S'= (L+AL+h) ctg(a ' +A a)-L* ctga ' | ，根據(jù)淬火機安裝精度等初始情況不同使得 下水幕比上水幕距離偏差情況更加復雜，可能出現(xiàn)前文所述的下水幕比上水幕提前S距離 噴射到鋼板表面情況，也可能出現(xiàn)下水幕比上水幕滯后S距離噴射到鋼板表面情況，如圖 2(b)所示。 假定通過調節(jié)水比、輥速及總水量，使上下表面的冷卻速率相等，但上下的冷卻是 不對稱的，即上表面冷卻在先，下表面冷卻滯后(或下表面冷卻在先，上表面冷卻滯后)。這 就是在淬火過程中，有時無論怎樣加大鋼板某一面的冷卻能力，但始終無法改變鋼板彎曲 的趨勢的原因，即"先入為主"，首先接觸水的一面的組織先發(fā)生轉變，起著決定性的作用。 由于鋼板薄，縫隙噴嘴水量大，淬透性越強，單面冷卻即可淬透；且鋼板厚度越薄，對不對稱 的冷卻的反應也就越敏感，即使是不均勻不對稱的冷卻程度較小，也能導致明顯的不均勻 變形，破壞鋼板的平直度。 2、對于超薄板而言，縫隙噴嘴的水量能夠保證鋼板過縫隙噴嘴后即能降低到馬氏 體相變溫度點以下，相變是淬火后鋼板板形影響的主要因素，因此縫隙噴嘴是薄板板形控 制的關鍵。通常只強調淬火過程中保持上下表面以相同的冷卻速率冷卻，這對于控制較厚(H> 10mm)的鋼板淬火時變形的控制是基本可行的，但對于超薄規(guī)格(H《8mm)的鋼板淬 火，只控制上下表面以相同的冷卻速率冷卻是遠遠不夠的，必須保持同一鉛垂截面上對稱、 同步、均勻等速冷卻，因此，在淬火機設備保證寬度方向冷卻均勻的情況下，通過調整淬火 機輥縫，平移上縫隙噴嘴水幕，極大消除上下水幕在鋼板表面上的水平距離S，即消除上下 縫隙噴嘴設計、制造和安裝造成的上下水幕的水平距離的偏差，保證鋼板過縫隙噴嘴時在 同一鉛垂截面上冷卻的對稱、同步、均勻性，同時配以合理的工藝參數(shù)，保證超薄板淬火后 獲得理想的板形和性能，挑戰(zhàn)了淬火的"厚度極限"，取得了超薄板淬火板形控制技術的突 破。 本發(fā)明通過調整淬火機輥縫，平移上縫隙噴嘴水幕，實現(xiàn)超薄板上下縫隙噴嘴的 噴水交叉線、超薄板的橫向中心線三線重合，確保了超薄板同一鉛垂截面上冷卻的對稱、同 步、均勻性。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明在超薄板淬火冷卻時克服了"厚度極限"的影響，實現(xiàn) 淬火過程中超薄板在同一鉛垂截面上冷卻的對稱、同步、均勻性，超薄板淬火后板形良好。


圖1是淬火過程中理想的上下縫隙噴嘴水幕示意圖。 圖2 (a)是不對稱條件下上縫隙水幕先接觸超薄板表面的示意圖； 圖2(b)是不對稱條件下下縫隙水幕先接觸超薄板表面的示意圖。
具體實施例方式
—種本發(fā)明所述的淬火機中超薄板淬火冷卻的板形控制方法，該板形控制方法利 用淬火機對超薄板進行對稱、同步、均勻等速冷卻，通過調整淬火機輥縫，平移上縫隙噴嘴 水幕，實現(xiàn)超薄板上下縫隙噴嘴的噴水交叉線、超薄板的橫向中心線三線重合，形成超薄板 同一鉛垂截面上冷卻的對稱、同步、均勻性；具體步驟如下 1)將淬火機其余各段噴嘴切斷，只保留縫隙噴嘴段，調整淬火機上下縫隙噴嘴的 水量、水比和輥速，得到超薄板淬火后板形變化規(guī)律。 2)根據(jù)超薄板變形規(guī)律，確定輥縫調整方向，逐步平移上縫隙噴嘴水幕，消除縫隙 噴嘴本身設計、制造和安裝造成的上下水幕水平距離的偏差，使得超薄板到達縫隙噴嘴后 上下縫隙噴嘴的噴水交叉線、超薄板的橫向中心線三線重合，確保超薄板淬火過程中通過 縫隙噴嘴時在同一鉛垂截面上冷卻的對稱、同步、均勻性。如果淬火后板形變形規(guī)律呈現(xiàn)總 體上拱，表明上縫隙噴嘴的水幕先接觸到水，利用板形最佳的淬火工藝參數(shù)，隨后逐步提升 輥縫，向后平移上縫隙噴嘴水幕，使得上下水幕與超薄板接觸線形成以超薄板為軸的對稱； 反之如果是淬火后板形變化規(guī)律為頭尾上翹，表明下縫隙噴嘴的水幕先接觸到水，隨后通 過逐步降低輥縫，向前平移上縫隙噴嘴水幕，使得超薄板到達縫隙噴嘴后上下縫隙噴嘴的 噴水交叉線、鋼板的橫向中心線三線重合。 3)開啟淬火機其余各段噴嘴，按照淬火工藝要求操作，使超薄板獲得良好的淬后 板形和力學性能。 本發(fā)明通過調整淬火機輥縫，平移上縫隙噴嘴水幕，實現(xiàn)超薄板上下縫隙噴嘴的 噴水交叉線、超薄板的橫向中心線三線重合，確保了超薄板同一鉛垂截面上冷卻的對稱、同 步、均勻性，超薄板淬火后板形良好。
權利要求
一種淬火機中超薄板淬火冷卻的板形控制方法，其特征在于該板形控制方法利用淬火機對超薄板進行對稱、同步、均勻等速冷卻，通過調整淬火機輥縫，平移上縫隙噴嘴水幕，實現(xiàn)超薄板上下縫隙噴嘴的噴水交叉線、超薄板的橫向中心線三線重合，形成超薄板同一鉛垂截面上冷卻的對稱、同步、均勻性；具體步驟如下1)將淬火機其余各段噴嘴切斷，只保留縫隙噴嘴段，調整淬火機上下縫隙噴嘴的水量、水比和輥速，得到超薄板淬火后板形變化規(guī)律；2)根據(jù)超薄板變形規(guī)律，確定輥縫調整方向，逐步平移上縫隙噴嘴水幕，消除縫隙噴嘴本身設計、制造和安裝造成的上下水幕水平距離的偏差，使得超薄板到達縫隙噴嘴后上下縫隙噴嘴的噴水交叉線、超薄板的橫向中心線三線重合，確保超薄板淬火過程中通過縫隙噴嘴時在同一鉛垂截面上冷卻的對稱、同步、均勻性；3)開啟淬火機其余各段噴嘴，按照淬火工藝要求操作，使超薄板獲得良好的淬后板形和力學性能。
2. 根據(jù)權利要求1所述的淬火機中超薄板淬火冷卻的板形控制方法，其特征在于在 步驟2)中，如果淬火后板形變形規(guī)律呈現(xiàn)總體上拱，表明上縫隙噴嘴的水幕先接觸到水， 利用板形最佳的淬火工藝參數(shù)，隨后逐步提升輥縫，向后平移上縫隙噴嘴水幕，使得上下水 幕與超薄板接觸線形成以超薄板為軸的對稱；反之如果是淬火后板形變化規(guī)律為頭尾上 翹，表明下縫隙噴嘴的水幕先接觸到水，隨后通過逐步降低輥縫，向前平移上縫隙噴嘴水 幕，使得超薄板到達縫隙噴嘴后上下縫隙噴嘴的噴水交叉線、鋼板的橫向中心線三線重合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種淬火機中超薄板淬火冷卻的板形控制方法，該板形控制方法利用淬火機對超薄板進行對稱、同步、均勻等速冷卻，通過調整淬火機輥縫，平移上縫隙噴嘴水幕，實現(xiàn)超薄板上下縫隙噴嘴的噴水交叉線、超薄板的橫向中心線三線重合，形成超薄板同一鉛垂截面上冷卻的對稱、同步、均勻性。該板形控制方法實現(xiàn)淬火過程中超薄板在同一鉛垂截面上冷卻的對稱、同步、均勻性，確保超薄規(guī)格板淬火后板形良好。
文檔編號C21D1/667GK101781700SQ20101012040
公開日2010年7月21日 申請日期2010年3月9日 優(yōu)先權日2010年3月9日
發(fā)明者吳俊平, 姚永寬, 姜輝, 宋耀華, 楊兆根, 王道遠, 盤國力, 馬正貴 申請人:南京鋼鐵股份有限公司