三、冷卻技術(shù)
與加熱技術(shù)一樣，從溫度嚴(yán)格控制的必要性來(lái)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(qiáng)度、韌性和焊接性等，因此一直在改進(jìn)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(duì)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(qiáng)度、韌性和焊接性的材質(zhì)控制工藝TMCP(熱機(jī)械控制工藝)在上世紀(jì)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(lái)越廣。
TMCP采用的水冷卻方式主要是移動(dòng)式冷卻方式，即一面使鋼板移動(dòng)，一面進(jìn)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(duì)鋼板進(jìn)行快速冷卻。采用TMCP時(shí)，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(shí)，由于水是從距離鋼板較遠(yuǎn)的位置落下，因此能有效消除水的動(dòng)量產(chǎn)生的汽膜，并在水駐點(diǎn)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(guò)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(guò)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(huì)產(chǎn)生大的動(dòng)量來(lái)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(jìn)行冷卻的方法。該冷卻裝置構(gòu)成簡(jiǎn)單，但難以控制冷卻的均勻性。通過(guò)各種實(shí)驗(yàn)，以噴嘴間距、噴嘴直徑和水量密度等為參數(shù)，對(duì)水冷卻法的特性進(jìn)行了定量化。對(duì)許多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用回歸式進(jìn)行表示，據(jù)此計(jì)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(shuō)來(lái)，采用水冷卻時(shí)，在100～300℃范圍內(nèi)會(huì)出現(xiàn)核沸騰區(qū)域，隨著溫度的升高，熱流束會(huì)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(huì)下降。當(dāng)溫度超過(guò)500℃時(shí)，會(huì)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(huì)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(huì)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(jìn)行冷卻。但是，在熱軋材的冷卻工序中，采用SuperOLAC (超級(jí)在線快速冷卻)進(jìn)行冷卻，不會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)變沸騰區(qū)域，能將整個(gè)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(yàn)測(cè)試信息網(wǎng)》
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