三、冷卻技術(shù)
與加熱技術(shù)一樣,從溫度嚴格控制的必要性來看,熱軋工序和連續(xù)退火工序的冷卻技術(shù)的發(fā)展值得一提。在熱軋工序中,為提高鋼材的強度、韌性和焊接性等,因此一直在改進水冷卻技術(shù)。在連續(xù)退火工序中,為控制冷軋鋼板的冷卻速度,已應(yīng)用了各種冷卻技術(shù),如采用氣體射流的對流冷卻、采用輻射管的放射冷卻、采用旋轉(zhuǎn)軋輥的接觸冷卻和水冷卻等。
1、水冷卻技術(shù)
在熱軋工序中,采用水冷控制組織,提高鋼材的強度、韌性和焊接性的材質(zhì)控制工藝TMCP(熱機械控制工藝)在上世紀80年代由日本率先采用,從此以后,它成為熱軋工藝中不可或缺的技術(shù),其應(yīng)用范圍越來越廣。
TMCP采用的水冷卻方式主要是移動式冷卻方式,即一面使鋼板移動,一面進行冷卻的方式。在輸出輥道的上下面設(shè)置了各種水噴嘴,從上下兩面對鋼板進行快速冷卻。采用TMCP時,為確保材質(zhì)均勻和形狀平直,要求鋼板必須均勻冷卻,因此可以將下列冷卻方式組合使用。
(1)層流冷卻
層流冷卻的方法是降低噴嘴出口流速,使水以層流的形狀從噴嘴噴出,沖撞到鋼板上。層流冷卻用噴嘴有圓管狀層流噴嘴和狹縫式層流噴嘴。采用層流冷卻時,由于水是從距離鋼板較遠的位置落下,因此能有效消除水的動量產(chǎn)生的汽膜,并在水駐點獲得高的冷卻能力。
(2)噴射冷卻納米科技世界論壇, Nanoscience and Nanotechnology
噴射冷卻的方法是將水加壓后噴出,由此利用其與周圍空氣隔絕的作用,使水的粒度變成100~500μm后沖撞到鋼板上。通過控制水量密度,可以獲得較廣的冷卻范圍。
(3)噴霧冷卻
噴霧冷卻的方法是從水噴流的外圍吹加壓空氣,使水成粒狀后與空氣一起沖撞到鋼板上。通過控制空氣量,可以在大的范圍內(nèi)調(diào)整冷卻能力。我們將這種用空氣使水變成粒狀后不會產(chǎn)生大的動量來控制冷卻能力的方法稱作噴霧冷卻。
(4)浸漬冷卻
浸漬冷卻是將鋼板直接浸漬在水槽中進行冷卻的方法。該冷卻裝置構(gòu)成簡單,但難以控制冷卻的均勻性。通過各種實驗,以噴嘴間距、噴嘴直徑和水量密度等為參數(shù),對水冷卻法的特性進行了定量化。對許多實驗數(shù)據(jù)采用回歸式進行表示,據(jù)此計算出各種冷卻方式的冷卻溫度范圍和熱流束的大小。
一般說來,采用水冷卻時,在100~300℃范圍內(nèi)會出現(xiàn)核沸騰區(qū)域,隨著溫度的升高,熱流束會增大,在200~300℃范圍內(nèi)出現(xiàn)最大熱流束,在300~500℃范圍內(nèi)出現(xiàn)由核沸騰變?yōu)槟し序v的轉(zhuǎn)變沸騰區(qū)域,隨著溫度的升高,熱流束會下降。當溫度超過500℃時,會出現(xiàn)表面形成水蒸汽膜的膜沸騰區(qū)域,由于水蒸汽熱阻抗的作用,熱流束會下降。
由于冷卻條件的不同,各區(qū)域的溫度范圍也不同。在轉(zhuǎn)變沸騰區(qū)域,沸騰的現(xiàn)象是不穩(wěn)定的,熱流束會發(fā)生大的變化。要在該區(qū)域內(nèi)使鋼板均勻冷卻是很困難的,因此幾乎不在該區(qū)域?qū)︿摪暹M行冷卻。但是,在熱軋材的冷卻工序中,采用SuperOLAC (超級在線快速冷卻)進行冷卻,不會出現(xiàn)轉(zhuǎn)變沸騰區(qū)域,能將整個區(qū)域保持在核沸騰狀態(tài)下,使鋼板均勻、快速冷卻。
——摘自《試驗測試信息網(wǎng)》