热轧带钢超快速冷却技术及应用

　　1、前言

　　钢铁业的发展与人们的生产、生活息息相关。我国钢产量的迅速增加，导致了资源严重不足；受国际金融危机的影响，钢铁行业的竞争日益强烈，“降本增效”已经成为钢铁业发展的主要课题。用户为减少钢材使用量，对高性能钢的需求日益加大。2005年国家出台的《钢铁产业发展政策》的第八条也要求着力提高钢材使用效率，高强度、韧性、成形等性能钢的使用已经成为国家目标。

　　2、超快速冷却的作用

　　C-Mn钢（或添加微量Nb、Ti），采用直接热轧加超快速冷却，利用细晶强化与相变强化相结合的机制，提高强度、韧性、成形性等性能。

　　使用超快速冷却生产的钢材与传统的析出强化型高强钢、Cr-Mo合金化热轧双相钢、热处理双相钢或TRIP钢相比，具有成本低廉、环境负荷小、易于再生等“生态环境材料”的特点，符合钢铁工业的可持续发展战略要求。

　　3、超快速冷却装置的原理及布置

　　超快速冷却（UFC）装置是通过减小出水口孔径，加密出水口，增加水压，以保证小流量的水流也能有足够的能量和冲击力击破水膜。根据其特点，可以认为超快速冷却系统通过流体直接冲击换热表面，使流动边界和热边界层大为减薄，从而大大提高了热/质传递效率，因此其具有射流冲击换热的特性。从换热机理来看，是通过扩大单相强制对流区的面积，减小膜沸腾换热区，来提高整个冷却系统的换热强度，从而达到热带钢超快速冷却的目的。

　　在精轧机组机架后增设一段超快速冷却装置，对经过精轧机组轧制后的钢材实现超快速冷却，得到所要求的控制温度。经过精轧变形的钢材内部积累大量的诸如位错等缺陷，经超快速冷却在这些区域快速形核，最终形成细小的晶粒组织。

　　在现有的精调段之前（在粗调段的后半段）增设一段超快速冷却装置，该段与前一段超快速冷却及常规层流冷却系统配合使用，完善轧后控制冷却系统的功能，实现双相钢、TRIP钢、超级钢等钢种的生产。

　　3.1 在粗轧机出口增设一段超快速冷却装置

　　在粗轧机出口增设一段超快速冷却装置：间距30～40mm布孔，出水口直径3～5mm，冷却水带有 2～10 bar 的压力，向淋浴头一样喷向钢板。
    这种超快速冷却装置的作用在于：
　　1）控制入精轧机的带坯温度；
　　2）在带坯温度过高时，提高生产效率；
　　3）提高钢材表面质量；
　　4）提高深冲性能。

　　为了确保韧性和焊接性，以获得高强度，超快速冷却技术将发挥极为重要的作用。福山厂厚板车间于1980年在世界上首次将快速冷却技术应用于厚板生产，1998年开发了采用新的水流控制技术实现最大理论冷却速度的“Super－OLAC”装置。快速冷却时的高速冷却速度不仅可以通过强化相变提高强度，而且还有助于组织的细化，并在减少合金元素的同时，还能提高韧性。应用这些最先进的快速冷却装置的TMCP技术已能生产各种高强度管线钢。

　　福山热轧钢材厂开发的超快速冷却装置（Super QLAC-H），冷却速度可以达到700℃/s（厚度3mm），安装于轧机的出口，对钢板实行全面、均匀的冷却，该设备可以大幅度提高冷却温度控制精度，从而提高钢材的质量（通过晶粒细化、均匀化达到高强高韧化、焊接性稳定、加工性能提高）。

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