[发明专利]一种高速线材风雾混合控制冷却方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对高速线材进行控制冷却的方法及装置，属于轧钢线材控制冷却方法及设备技术领域。

背景技术

目前，高速线材轧制吐丝成圈后普遍采用斯太尔摩风冷线进行冷却，这种工艺方法在控制高速线材组织性能方面取得了显著效果，是一种较为完善的高速线材风冷工艺。斯太尔摩风冷线全长一般为60~100m，设有7~12台大功率风机，布置在风冷辊道下方，以吹风冷却、自然空冷和保温缓冷等形式控制线材的相变过程。斯太尔摩运输线有三种控制冷却方式：标准型、延迟型和缓慢型。标准型斯太尔摩冷却的运输速度为0.25~1.3m/s，冷却速度为4~10℃/s，适用于高碳钢线材。缓慢型冷却运输速度为0.05~1.3m/s，冷却速度为0.25~10℃/s，适用于低碳钢及低合金钢线材。延迟型冷却的运输速度为0.05~1.3m/s，冷却速度为1~10℃/s，可以用于各种线材的生产。斯太尔摩冷却工艺的主要优点是：线材的冷却速度可以进行人为控制，比较容易地保证线材的质量；与其他各种控制冷却工艺相比，斯太尔摩工艺较为稳妥、可靠，三种类型的控制冷却方法适用的钢种范围很大，基本能满足当前现代化高线生产的需要。近年来，为满足高质量线材生产的需要，人们又从以下几个方面对斯太尔摩风冷线进行了改进：增加风冷辊道长度，延长冷却时间；采用大风量的风机并增加风机数量，提高冷却速度，从650℃~800℃范围内，最大风冷速度已提高到17℃/s，以此提高线材的强度；各段输送辊道均为爬坡式，每段辊道的头尾交界处设置相对落差200~250mm，以分开线圈之间的距离；在输送辊道上设有振动辊，用来改变输送辊道上线圈的重叠位置，以改善搭接点温度均衡；采用电动“佳灵”装置，强化线圈两侧搭接点处的风冷，降低线材同圈性能差。尽管采用以上诸多改进措施，但仍然难以满足某些高品质线材生产的需要，其主要原因是风冷的冷却速度相对较低的缘故。

近年来出现的ED法及EDC法，也称散卷热水浴法，是将吐丝后的线圈连续散卷浸入热水槽中进行冷却，经过一段时间的热水浴后，再进入风冷运输辊道进行风冷，以此进行相变控制。这种控冷方法与斯太尔摩风冷相比，冷却强度增加，冷却范围扩大，冷却更均匀，特别适用于高、低碳钢和某些低合金钢。但该方法的缺点是线材经过热水浴后可能产生红锈，冷却设备相对比较复杂，设备投资增加。

中国专利号CN101480669B公开了一种高速线材轧机斯太尔摩线冷却方法及冷却装置，该方法在斯太尔摩运输辊道下方和上方分别设置若干台风机，通过增加风量提高冷却速度，解决线材搭接点组织性能不均的问题。由于该方法仍然以吹风冷却为手段，虽然加大风量以后冷却速度有所增加，但受到风冷冷却速度极限的限制，仍然难以满足某些品种对高速冷却的需要。

中国专利号CN1287921C公开了一种线材轧机斯太尔摩冷却线上的喷雾冷却装置及使用方法，利用该方法可以在提高斯太尔摩线的冷却强度的同时解决搭接点组织性能不均的问题。但该方法只是在吐丝机出口、斯太尔摩风机前的一段空冷辊道的上方对称地设置气雾冷却器，从线圈上方重点向线圈搭接点处喷雾冷却，以解决搭接点性能不均匀问题，没有对线圈整体实施喷雾冷却。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高速线材风雾混合控制冷却方法及装置，这种方法利用喷雾冷却提高线材出吐丝机后在高温段的冷却速度，防止晶粒长大，同时又避免形成脆性组织，并结合后期的吹风冷却控制低温段的相变过程，从而得到细小的晶粒组织和弥散的析出物，提高线材的强度。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种高速线材风雾混合控制冷却方法：

（1）在吐丝机出口处以及1#~2#风机辊道的上方安装上喷头，上喷头与上水管道和上气管道相连接，上喷头将压缩空气和水混合成雾滴后向下喷出，冷却线材的上表面；

（2）在1#~2#风机辊道的下方安装下喷头，下喷头与上水管道和上气管道相连接，下喷头将压缩空气和水混合成雾滴后向上喷出，冷却线材的下表面；

在以上过程中，通过分别控制压缩空气与水的流量和流量比控制上喷头和下喷头喷出的雾量及雾滴尺寸，实现对线材冷却速度的控制；

（3）在喷雾冷却之后再采用风机进行吹风冷却控制线材的相变过程。