CN104846166A - 一种连铸铸坯在线淬火设备及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连铸铸坯在线淬火设备及其工艺，用于连铸设备生产线上对铸坯进行淬火，包括淬火辊道、水槽和进水管，所述水槽沿铸坯拉坯方向设置，所述淬火辊道位于水槽内，所述进水管与水槽连通，所述水槽两端设置有铸坯进口和铸坯出口，所述铸坯进口和铸坯出口均设置有开关门板。铸坯切割成定尺后通过连铸淬火辊道传送至水槽内，进水管向水槽内补水以保证淬火过程中铸坯被水完全浸没；淬火一段时间后开启后闸门，待淬火辊道将铸坯送出水槽后后闸门关闭，进水管继续向水槽内补水至指定高度。本发明能够很好的完成连铸过程中需要处理的铸坯的淬火工艺，同时具有投资小，结构简单、后期维护方便、实用性较强的特点。

Description

一种连铸铸坯在线淬火设备及其工艺

技术领域

本发明涉及金属凝固和连续铸造技术领域，特别涉及一种连铸铸坯在线淬火设备及其工艺。

背景技术

轧钢生产轧材的表面质量取决于在热轧过程中轧件晶粒边界析出物的数量和形态。析出物会在材料热变形过程中阻碍晶界移动，从而在这些位置产生机械应力，当这些位置的机械应力超过极限应力时就会出现裂纹，热轧轧材的温度的650-1000℃的范围内，在这一个温度范围内，诸如AlN，BN，VCN及NbCN等N析出物会严重降低金属的延展性。

为了避免上述现象的发生，采用表面淬火是一种十分稳妥且灵活的措施。经过表面淬火后，铸坯表面的温度可以冷却到300℃以下。显微镜试验显示，经过淬火处理后，在约20mm的铸坯表面会形成细密的回火马氏体结构层。与未经冷却处理的内部组织相比，表面的这层结构要精细很多。在铸坯由淬火箱经过火切机，进入出坯辊道的过程中，其表面因冷却形成的马氏体层会被铸坯中心传导出的热量进行回火。经过这样一个过程，在铸坯外表层就可以形成一层致密稳定的结构。经过这样的处理，铸坯在加热后，会形成很好的晶粒尺寸，而且在晶粒边界仅有少量的AlN析出。从而避免了在热轧过程中，由于AlN析出所造成的奥氏体晶粒边界延展性的显著降低。

一些钢铁企业采取为了提高轧材的成才率，实现特殊钢热送，希望在热送之前对铸坯进行表面淬火处理，这样即使那些对热脆性敏感的钢种，经过淬火处理后，热送时也不会产生问题。经过表面淬火后，有的厂家已经基本上实现了100％热送，而不必担心浇铸条件及操作延误造成影响。

申请号为201410355167.X的中国专利公开了一种将铸坯缓冷到500-600℃时进行淬火的工艺，淬火后的铸坯加热至170-200℃进行保温回火。该专利是将连铸坯下线后，缓冷到500-600℃在进行淬火，不能实现铸坯在线淬火和热送。

中国专利201420270663.0公开了一种热处理淬火装置,根据该专利所述，该装置包括冷凝箱、水槽、出水管和进水管，所述出水管和进水管分别位于水槽两侧，所述进水管一端与冷凝箱连通，进水管的另一端伸入水槽底部，所述出水管一端与冷凝箱连通，出水管另一端设置在水槽侧面上部，所述出水管与水槽的侧面连接处对应设有能使出水管和水槽连通的出水孔，所述水槽内靠近进水管处设有导流板，所述导流板上设有若干导流孔。该热处理淬火装置采用冷凝器，使得冷却水能够进行循环冷却，采用多管进水和出水，并在水槽内增设带有导流孔的导流板，增加了水流的波动，增加了冷却效率，提高了冷却效果。但该淬火热处理装置主要针对线下部件或零件进行处理，无法用于连铸生产过程。

中国专利201320366648.1公开了一种连铸板坯表面淬火装置，根据该专利所述，在连铸切割输送辊道相邻的输送辊之间设置上下两组喷嘴组。该装置能将微合金钢种出扇形段后的高温板坯表面温度快速降至600℃以下，有效抑制粗大的Nb、V、Ti、Al、B等微合金元素的氮化物或碳氮化物在奥氏体晶界析出，从而避免微合金钢热送轧制后钢板表面微裂纹的发生。但是这种喷淋淬火的方式容易造成铸坯表面喷淋不均从而引起铸坯表面淬火效果不一致。喷淋状态不稳定，铸坯质量不稳定，实用性较差。

中国专利201420486096.2公开了一种用于厚板直接淬火装置的顶喷装置，根据该专利所述，该装置安设于淬火冷却设备的入口及出口处，包括进水管、冷却集管、开关阀及喷嘴；可改善钢板温度和性能的均匀性，排水效果好，能够消除钢板表面的逆流现象，可以将直接淬火冷却设备入口的冷却水清除干净。该淬火处理方式同为轧钢区域淬火热处理装置，不能对连铸坯进行淬火处理，无法达到连铸坯淬火处理的效果。

中国专利201420143456.9公开了一种喷淋淬火装置，根据该专利所述，该装置用于对支重轮表面进行淬火处理，其包括喷淋室，在所述喷淋室的内壁上设有喷嘴，在所述喷淋室的底部装有底板，所述底板与所述喷淋室的内壁相接触，形成密封环境。喷嘴呈阵列排布，在所述喷淋室外围设有喷淋罐，与所述喷嘴相连接，所述喷嘴通过PLC控制喷涂量和喷涂速度。线外淬火热处理，主要针对某些部件及零件，无法应用到连铸过程中。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种连铸铸坯在线淬火设备及其工艺，目的在于有效抑制粗大的Nb、V、Ti、Al、B等微合金元素的氮化物或碳氮化物在奥氏体晶界析出，从而避免微合金钢热送轧制后钢板表面微裂纹的发生。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供如下技术方案：

一种连铸铸坯在线淬火设备，用于连铸设备生产线上对铸坯进行淬火，包括淬火辊道、水槽和进水管，所述水槽沿铸坯拉坯方向设置，所述淬火辊道位于水槽内，所述进水管与水槽连通，所述水槽两端设置有铸坯进口和铸坯出口，所述铸坯进口和铸坯出口均设置有开关门板。

采用上述结构，在连铸设备生产线上设置设置淬火设备，铸坯在淬火辊道停留的过程中浸没在水槽中进行淬火，淬火均匀，保证生产的连续性，以及避免微合金钢热送轧制后钢板表面微裂纹的发生；其中淬火辊道为连铸设备自带的辊道，水槽内的淬火辊道与外部的辊道平齐。

连铸铸坯进入加热炉前，在连铸切割输送辊道上进行表面快速降温，温度快速降低至600℃以下，在连铸切割后辊道相邻的输送辊之间设置一淬火水槽，对铸坯进行在线淬火，有效抑制粗大的Nb、V、Ti、Al、B等微合金元素的氮化物或碳氮化物在奥氏体晶界析出，从而避免微合金钢热送轧制后钢板表面微裂纹的发生。

作为优选：所述进水管上方连接有喷水管，所述喷水管位于水槽上方，沿水槽长度方向设置，并与水槽平行，喷水管上开设有喷水缝或喷水孔。设置在上方便于从铸坯上方补水，使其整体淬火均匀性好，进水管也可以与水槽底面或者侧面连接。同时进水管可设置在水槽底部和长度方向的两侧。

作为优选：所述水槽为上方敞口的长方体型，所述喷水管的长度与水槽长度相等。

作为优选：所述水槽底部设置有排渣管，排渣管下方设置有铁皮渣收集斗。

作为优选：排渣管上设置有阀门，所述铁皮渣收集斗底部和侧壁开设有漏水孔。

通过铁皮渣收集斗对铸坯的氧化铁皮进行收集，避免到处散落。

作为优选：所述进水管上设置有调节阀，所述水槽内设置有液位计，所述液位计和调节阀均与连铸设备的控制系统连接。通过实时的液位监测，实现补水。

作为优选：所述开关门板为自动或手动升降闸门。

作为优选：所述水槽设置在连铸设备的切割机后方。

本发明同时还提供一种连铸铸坯在线淬火设备的淬火工艺，所述淬火设备包括淬火辊道、水槽和进水管，所述水槽沿铸坯拉坯方向设置，所述淬火辊道位于水槽内，所述进水管与水槽连通，水槽的铸坯进口和铸坯出口分别设置有前闸门和后闸门；所述淬火工艺以下步骤：

先将铸坯切割成定尺；然后将铸坯通过连铸设备的辊道传送至水槽前方，水槽前闸门开启，淬火辊道将铸坯送入水槽后前闸门关闭，进水管向水槽内补水以保证淬火过程中铸坯被水完全浸没；淬火完成后开启后闸门，待淬火辊道将铸坯送出水槽后，后闸门关闭，进水管向水槽内补水至指定高度。

作为优选：在所述水槽内设置液位检测计，在进水管上设置调节阀，液位检测计和调节阀均与控制系统连接，当液位检测计检测到水槽液位低于设定液位时，控制系统开启调节阀进行补水。

作为优选：所述铸坯在水槽内静止3-5分钟水浴淬火，淬火过程中保证水槽内水面高出铸坯上表面50mm以上。静止一端时间使其充分淬火。

如上所述，本发明的有益效果是：

1、连铸在线淬火装置设计结构简单、操作步骤简单，可实现铸坯全自动在线淬火处理，维护清理方便，保证铸坯表面淬火的均匀性，实用性较强。可实时选择淬火处理或非淬火处理。

2、将微合金钢种出扇形段后的高温板坯表面温度快速降至600℃以下，有效抑制粗大的Nb、V、Ti、Al、B等微合金元素的氮化物或碳氮化物在奥氏体晶界析出，从而避免微合金钢热送轧制后钢板表面微裂纹的发生。

3、节约用水，有效收集氧化物铁皮渣。

附图说明

图1为本发明中连铸铸坯在线淬火设备的结构示意图；

图2为本发明中连铸铸坯在线淬火设备的正视图；

图3为本发明中连铸铸坯在线淬火设备的剖视图；

图4为本发明的工艺流程图。

零件标号说明

1         连铸设备

2         水槽

3         进水管

4         淬火辊道

5         喷水管

6         排渣管

7         前闸门

8         后闸门

9         铸坯

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

本实施例中所提及的方位，以从后至前的方向为喷射方向。

如图1至图3所示，本发明提供一种连铸铸坯在线淬火设备，该淬火设备设置在连铸设备1生产线上，包括淬火辊道4、水槽2和进水管3，水槽2沿铸坯9拉坯方向设置在连铸设备1上，水槽2位于连铸设备1的切割机后方，淬火辊道4位于水槽2内，进水管3与水槽2连通，水槽2的铸坯进口和铸坯出口分别设置有前闸门7和后闸门8。

本例中水槽2为上方敞口的长方体形，长度大于最长铸坯9定尺的长度，水槽2高度大于淬火辊道4直径和最大铸坯9厚度之和，水槽2宽度宽于淬火辊道4的宽度。进水管3设于水槽2中部上方，进水管3上方连接有喷水管5，喷水管5位于水槽2上方，沿水槽2长度方向设置，并与水槽2平行，喷水管5上开设有喷水缝或喷水孔。喷水管5的长度与水槽2长度相等。进水管3也可设于水槽2底部或长度方向的两侧。

为了便于清理和收集氧化铁皮，水槽2底部中心设置有排渣管6，排渣管6下方设置有铁皮渣收集斗(图中未示出)。排渣管6上设置有手动阀门，铁皮渣收集斗底部和侧壁开设有漏水孔。

进水管3上设置有调节阀，水槽2内设置有液位计，液位计和调节阀均与连铸设备1的控制系统连接。开关门板为自动或手动升降闸门。通过液位计实时监测水槽2内液面，当水位低于设定值时，进行补水，保证水槽2内液面高度。

如图4所示：本发明同时提供一种连铸铸坯在线淬火设备的淬火工艺，包括上述的连铸铸坯在线淬火设备，其工艺步骤如下：

水槽2内初始状态装满水或达到设定的水位，铸坯9在切割机上按一定定尺切割后，切割后辊道输送铸坯9到淬火辊道4，连铸在线淬火设备上检测装置检测到铸坯9到来，可以采用红外检测等手段，水槽2自动或手动升降的前闸门7开启，液位下降，当液位降到低于设定液位时，进水管3调节阀自动打开往水槽2内补水，铸坯9完全进入水槽2后，前闸门7关闭，补水使水槽2内的水面必须要高于铸坯50mm以上，绝不能让铸坯9任何部位裸露到水面外，本例中取100mm左右。铸坯9停止在水槽2内合适位置静止3-5分钟水浴淬火。铸坯9充分淬火之后，开启后闸门8，启动淬火辊道4将铸坯9输送到出坯辊道，铸坯9离开淬火辊道4后闸门8关闭，进水管3继续往水槽2内补水直至达到液位设定液位高度。

淬火产生的氧化铁皮渣可以通过排渣管6排出，下方可设铁皮渣收集斗收集。

需要说明的是，任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种连铸铸坯在线淬火设备，用于连铸设备生产线上对铸坯进行淬火，其特征在于：包括淬火辊道、水槽和进水管，所述水槽沿铸坯拉坯方向设置，所述淬火辊道位于水槽内，所述进水管与水槽连通，所述水槽两端设置有铸坯进口和铸坯出口，所述铸坯进口和铸坯出口均设置有开关门板。

2.根据权利要求1所述的一种连铸铸坯在线淬火设备，其特征在于：所述进水管上方连接有喷水管，所述喷水管位于水槽上方，沿水槽长度方向设置，并与水槽平行，喷水管上开设有喷水缝或喷水孔。

3.根据权利要求2所述的一种连铸铸坯在线淬火设备，其特征在于：所述水槽为上方敞口的长方体型，所述喷水管的长度与水槽长度相等。

4.根据权利要求1所述的一种连铸铸坯在线淬火设备，其特征在于：所述水槽底部设置有排渣管，排渣管下方设置有铁皮渣收集斗。

5.根据权利要求4所述的一种连铸铸坯在线淬火设备，其特征在于：所述排渣管上设置有阀门，所述铁皮渣收集斗底部和侧壁开设有漏水孔。

6.根据权利要求1所述的一种连铸铸坯在线淬火设备，其特征在于：所述进水管上设置有调节阀，所述水槽内设置有液位计，所述液位计和调节阀均与连铸设备的控制系统连接。

7.根据权利要求1或2所述的一种连铸铸坯在线淬火设备，其特征在于：所述水槽设置在连铸设备的切割机后方，所述水槽底部和两侧均设置有进水管。

8.一种连铸铸坯在线淬火设备的淬火工艺，其特征在于：所述淬火设备包括淬火辊道、水槽和进水管，所述水槽沿铸坯拉坯方向设置，所述淬火辊道位于水槽内，所述进水管与水槽连通，水槽的铸坯进口和铸坯出口分别设置有前闸门和后闸门；所述淬火工艺以下步骤：

先将铸坯切割成定尺；然后将铸坯通过连铸设备的辊道传送至水槽前方，水槽前闸门开启，淬火辊道将铸坯送入水槽后前闸门关闭，进水管向水槽内补水以保证淬火过程中铸坯被水完全浸没；淬火完成后开启后闸门，待淬火辊道将铸坯送出水槽后后闸门关闭，进水管向水槽内补水至指定高度。

9.根据权利要求8所述的一种连铸铸坯在线淬火设备的淬火工艺，其特征在于：在所述水槽内设置液位检测计，在进水管上设置调节阀，液位检测计和调节阀均与控制系统连接，当液位检测计检测到水槽液位低于设定液位时，控制系统开启调节阀进行补水。

10.根据权利要求9所述的一种连铸铸坯在线淬火设备的淬火工艺，其特征在于：所述铸坯在水槽内静止3-5分钟水浴淬火，淬火过程中保证水槽内水面高出铸坯上表面50mm以上。