层流冷却方式对中厚板温度场影响的数值模拟

针对“首钢”中厚板轧后冷却设备的布置特点,在分析中厚板轧后冷却传热特点的基础上,利用有限差分法模拟了轧后不同层流冷却方式对中厚板温度场分布的影响.模拟结果表明:中厚板内外温差随着冷却速度的增加而加大;同等冷却速度下,为了达到相同的终冷温度,不同的层流冷却方式对中厚板厚度方向的冷却速度和温度分布产生重要的影响.为了达到相同的冷却速度,且在不加大中厚板内外温差的情况下,使喷淋冷却水变稀并且间断开启集管的方式是中厚板冷却的最佳方式.     

中厚板轧后冷却的过程控制

中厚板终轧后只能靠前馈模型控制钢板的冷却过程,普通的温度模型计算存在较大误差,针对这一问题,推导了中厚板控制冷却过程的差分模型·结合首钢中板厂控制冷却系统的改造,通过采用两次修正计算和自学习修正计算,从系统上保证了温度控制的精度·提出了热交换系数的计算方法·针对中厚板控制冷却特点,给出了层流冷却过程控制模型的自学习算法·通过采用自学习算法,进一步提高了模型的控制精度·控制冷却系统在首钢顺利投产,系统终冷温度控制合格率在96 5%以上·     

超快冷下X70管线钢热轧工艺及显微组织

研究了14.2 mm X70管线钢轧后经超快冷+层流冷却、层流冷却两种冷却制度后的显微组织及力学性能,讨论了超快冷+层流冷却下实验钢强韧化机制.结果表明:两种冷却制度下实验钢力学性能均满足API SPEC 5L X70要求,超快冷+层流冷却下实验钢强度、塑性及韧性较高,综合力学性能良好;不同冷却制度下显微组织均为贝氏体铁素体+针状铁素体+M-A岛混合组织,其中超快冷+层流冷却下针状铁素体、M-A岛组织更加细化;超快冷+层流冷却下实验钢主要强韧化机制为细晶强化与纳米析出强化;实验钢理想轧后冷却工艺为:820~840℃终轧+超快冷至450~500℃+层流冷却至350~400℃+卷取.     

中厚板轧后高密度管层流快冷控制模型

根据鞍钢厚板厂投产的国内第一套中厚板轧后高密度管层流控冷装置的特点,结合理论分析,建立了一套适用于中厚板轧后快冷的控制用数学模型.该模型由层流冷却预设定冷却模式、各预设定冷却模式下终冷返红温度预报模型、终冷返红温度修正模型、自学习模型等组成,且该套模型已在鞍钢厚板厂投入使用.     

ADCOS-PM工艺下中厚板冷却速度控制方法

以国内某4300mm中厚板生产线轧后先进冷却系统为研究对象,对中厚板轧后冷却过程中冷却速度的影响因素及控制方法进行研究.分析了换热、喷嘴形式及集管水流密度等因素对冷却速度的影响,确定出不同厚度规格钢板的冷却速度控制范围.建立了冷却速度计算模型,并结合自学习方法实现对冷却速度的高精度控制.利用该控制系统对12MnNiVR进行轧后冷却过程控制,结果表明被控钢板具有较高的冷却速度控制精度.     

热轧带钢轧后高强度冷却过程的换热系数分析

为了研究基于层流冷却(加强型冷却)和采用有压射流冷却水进行冷却(超快冷)这两种技术方案下冷却强度的差异,采用数值计算方法得到了不同水流密度和冷却方式下带钢表面换热系数,并进行对比分析.结果表明:在水流密度相同时,超快冷的换热系数显著高于加强型冷却;在加强型冷却方式下随着水流密度的提高,带钢表面换热系数也随之升高,当达到一定值后,再次提高水流密度,换热系数会随之降低,但在超快冷方式下,换热系数并未出现明显的下降趋势.     

超快速冷却装置的开发及其在管线钢生产中的应用

考虑到传统层流冷却装置的冷却能力低、冷却均匀性差,无法满足中厚板低成本减量化的生产需求,因此开发出超快速冷却装置.超快速冷却装置的喷嘴与钢板的距离较近,以一定的角度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,实现核沸腾,进而大幅度提高冷却效率和冷却均匀性.将超快速冷却装置应用于国内某宽厚板生产线,并在此冷却装置上开发出低成本管线钢.与传统层流冷却装置生产的管线钢相比,采用超快冷工艺可大幅降低管线钢的合金含量并提高板形合格率.     

变速轧制下超快冷系统工艺温度在线实时修正策略

结合某现场超快速冷却系统，具体分析了带钢运行速度变化对轧后冷却过程换热系数与冷却时间的影响规律.根据速度运行机制，开发了速度在线修正计算策略，实现了轧后冷却区带钢速度计算值与实际值的吻合;并在此基础上开发的工艺温度在线循环计算策略，消除了速度波动对温度控制的影响，提高了温度控制精度.将该温度在线实时修正策略应用于现场，实现了超快冷出口温度与卷取温度的精确控制，工艺温度命中率在96%以上，有效消除速度对温度波动的影响，完全满足新产品、新工艺的工业化试制及大批量生产.     

控轧温度区间对含Nb热轧多相钢组织和性能的影响

以含Nb微合金化试验钢为研究对象,通过3个不同精轧温度区间的轧制+层流冷却、空冷、超快冷的TMCP工艺获得了含有铁素体、贝氏体、马氏体以及少量残余奥氏体的显微组织.分析了控轧温度区间对含Nb微合金化试验钢显微组织和力学性能的影响.结果表明,在控冷工艺参数相近的情况下,随着精轧开轧温度和终轧温度的降低,试验钢的抗拉强度减小,屈服强度、延伸率和强塑积增大.其中采用850～800℃的温度区间精轧+层流冷却、空冷、超快冷的TMCP工艺时,试验钢的屈服强度、延伸率和强塑积分别达到了513MPa,35%和25235MPa.%的最大值.     

超快冷工艺下780MPa级工程机械用钢的组织与性能

对780MPa级工程机械用钢进行了现场批量生产试制,对其组织与性能进行了研究.通过合理的成分设计,采用控制轧制和超快冷+层流冷却的两阶段冷却路径控制,获得了良好的组织与性能.结果表明:终轧后采用超快冷+层流冷却工艺,超快冷的出口温度在650℃,卷取温度在570℃,试验钢的屈服强度大于685 MPa,抗拉强度大于785 MPa,并具有良好的冲击性能、成形性能及焊接性能.试验钢的组织为铁素体+少量珠光体,同时,在铁素体的基体上,存在大量10nm左右的弥散析出或相间析出(Nb,Ti)(C,N),有效提高了试验钢的强度.     

超快速冷却工艺对中低碳钢组织性能的影响

基于UFC-ACC设计理念,结合超快速冷却机理及其在中厚板产品处理过程中的技术实现,针对中低碳钢采用不同轧制方式,分析超快冷后钢板力学性能变化,得出较优超快冷冷却规程;同时,对比不同工艺条件下的金相组织,结合理论计算,总结出超快速冷却条件下中低碳钢组织性能演变规律.从分析结果看,中低碳钢冲击韧性明显提高,其他力学性能也有较大改善;此外,UFC-ACC冷后机体大部分为细小均匀的F+P组织,并能保持原奥氏体中的高密度位错,使钢板性能优于普通ACC处理后钢板.     

超快冷工艺对钢板心部异常带状组织的抑制作用

采用OM、TEM和EMPA方法对比研究了超快冷工艺及终轧温度对355 MPa级钢板心部异常带状组织的影响.结果表明,950℃高温终轧及超快冷钢板(UC1钢)心部带状组织完全消失,900℃终轧及超快冷钢板(UC2钢)心部则形成了微弱带状组织,而轧后15℃/s层流冷却钢板(LC钢)心部则形成了包括马氏体/奥氏体低温相的严重带状组织.热力学计算显示,钢板心部偏析降低铁素体相变温度144℃,从而提高消除带状组织所需临界冷速到8℃/s.温度计算得到UC1和UC2钢板心部冷速分别达12.1和13.4℃/s,而LC钢板心部冷速只有5.5℃/s,表明超快冷足以抑制心部带状组织,但降低终轧温度削弱了这个效果,而层流冷速则无法抑制带状组织.     

超快冷终冷温度对轴承钢棒材组织性能影响

以GCr15轴承钢棒材为研究对象,研究了超快速冷却终冷温度对其组织性能的影响.研究发现:高温终轧后以大于100℃/s的冷却速度超快速冷却到一定温度后缓冷到室温,随着超快冷段终冷温度降低,珠光体球团直径和片层间距减小;终冷温度过高只能使晶界碳化物厚度减薄但不能抑制其呈网状析出,降低终冷温度到715℃以下就可以得到抑制了网状碳化物析出的细片层珠光体型组织;随着终冷温度继续降低显微硬度增加并有退化珠光体产生,其显微硬度可达到426 HV.     

热轧带钢X80超快冷出口温度高精度控制方法

针对X80管线钢超快冷生产过程,基于传热学基本理论,建立了超快冷温度控制模型.通过对带钢超快冷过程温度场模拟,开发了X80管线钢超快冷控制策略,得出超快冷以均匀模式开启初始组态并采用正向增开策略有利于超快冷精度的提高及带钢芯表温差的减小.针对工艺条件波动对控制精度的影响,开发了超快冷自适应系统,实现了带钢超快冷出口温度实时及卷间修正.现场应用取得良好效果,为控冷工艺的实施提供支撑.     

超快冷终冷温度对桥梁钢组织性能的影响

两阶段轧制后,采用超快冷对实验钢进行冷却,研究了超快冷终冷温度对高强桥梁钢组织性能的影响.结果表明,超快冷终冷温度显著影响实验钢的组织特征,随着超快冷终冷温度的降低,实验钢的显微组织由粒状贝氏体为主逐渐演变为板条贝氏体为主,且M/A尺寸显著细化.明确了超快冷终冷温度对实验钢力学性能的影响规律,且在236℃的超快冷终冷温度条件下,实验钢的屈服强度、抗拉强度、屈强比、-40℃冲击功和延伸率分别为745MPa,961MPa,078,1665J和168%,实现了强度、韧性和塑性的平衡,同时获得了低屈强比.     

前置式超快冷方式下DP700的生产工艺

基于前置式超快冷(UFC)系统,在热轧生产线上开发减量化的双相钢(DP)生产工艺.结合大量实验室热轧实验,摸索出DP钢在超快冷方式下的冷却工艺.现场工业生产得到的DP钢抗拉强度在700MPa以上,屈强比为0.51～0.60,伸长率为22%～28%.实验室和生产线上试制结果表明,采用前置式UFC生产DP钢,可以少用或者不用(微)合金,降低成本且提高焊接性能.     

H型钢超快速冷却控制系统的开发与应用

对H型钢超快速冷却设备作了简要介绍.通过基础自动化中信号传递和液压缸的协同工作,使超快冷系统能适应不同规格H型钢的冷却要求.根据钢种开发及生产工艺要求,针对超快速冷却过程,建立了空冷和水冷温降模型.通过模块化设计,实现了过程温度的控制;通过模型自学习,使超快速冷却工艺逐步合理.从运行情况来看,腹板和翼缘温度差值可以降至30℃,协同工作的两个液压缸中磁尺数值大致吻合,从而使超快速冷却系统具有良好的可控性以及高精度和低故障率.     

中厚板轧后快速冷却系统控制策略与控制模型

针对轧板厂原有冷却系统冷却能力弱的实际情况,为了提高产品质量和生产效率,专门为轧板厂生产线设计了一套全新的轧后快速冷却系统.系统集成了多种先进的控制策略和控制模型,同时采用了西门子高性能控制器,实现了整个系统的全自动控制.现场应用结果表明,冷却系统功能完善,控制精度高,钢板性能得到了很大改善.