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          中頻電爐鋼鐵生產過程中的冷卻
          發布日期:2013/8/5  瀏覽次數:13045
              與加熱技術一樣,從溫度嚴格控制的必要性來看,熱軋工序和連續退火工序的冷卻技術的發展值得一提。在熱軋工序中,為提高鋼材的強度、韌性和焊接性等,因此一直在改進水冷卻技術。在連續退火工序中,為控制冷軋鋼板的冷卻速度,已應用了各種冷卻技術,如采用氣體射流的對流冷卻、采用輻射管的放射冷卻、采用旋轉軋輥的接觸冷卻和水冷卻等。
          1、水冷卻技術
             在熱軋工序中,采用水冷控制組織,提高鋼材的強度、韌性和焊接性的材質控制工藝TMCP(熱機械控制工藝)在上世紀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,其應用范圍越來越廣。中頻爐
              TMCP采用的水冷卻方式主要是移動式冷卻方式,即一面使鋼板移動,一面進行冷卻的方式。在輸出輥道的上下面設置了各種水噴嘴,從上下兩面對鋼板進行快速冷卻。采用TMCP時,為確保材質均勻和形狀平直,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 中頻電爐
              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,由于水是從距離鋼板較遠的位置落下,因此能有效消除水的動量產生的汽膜,并在水駐點獲得高的冷卻能力。
          (2)噴射冷卻
              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。通過控制空氣量,可以在大的范圍內調整冷卻能力。我們將這種用空氣使水變成粒狀后不會產生大的動量來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行冷卻的方法。該冷卻裝置構成簡單,但難以控制冷卻的均勻性。通過各種實驗,以噴嘴間距、噴嘴直徑和水量密度等為參數,對水冷卻法的特性進行了定量化。對許多實驗數據采用回歸式進行表示,據此計算出各種冷卻方式的冷卻溫度范圍和熱流束的大小。一般說來,采用水冷卻時,在100~300℃范圍內會出現核沸騰區域,隨著溫度的升高,熱流束會增大,在200~300℃范圍內出現最大熱流束,在300~500℃范圍內出現由核沸騰變為膜沸騰的轉變沸騰區域,隨著溫度的升高,熱流束會下降。當溫度超過500℃時,會出現表面形成水蒸汽膜的膜沸騰區域,由于水蒸汽熱阻抗的作用,熱流束會下降。由于冷卻條件的不同,各區域的溫度范圍也不同。在轉變沸騰區域,沸騰的現象是不穩定的,熱流束會發生大的變化。要在該區域內使鋼板均勻冷卻是很困難的,因此幾乎不在該區域對鋼板進行冷卻。但是,在熱軋材的冷卻工序中,采用SuperOLAC(超級在線快速冷卻)進行冷卻,不會出現轉變沸騰區域,能將整個區域保持在核沸騰狀態下,使鋼板均勻、快速冷卻。
          2、氣體射流冷卻技術
               為消除冷軋后鋼板的加工硬化,目前一般是采用連續退火爐對鋼板進行退火。實現了在退火爐內一面使鋼板連續移動,一面進行冶金學上所要求的加熱和冷卻循環。冷卻主要采用氣體射流冷卻技術,使氣體從噴嘴噴出,沖撞到鋼板上進行冷卻。氣體射流方式有配置數個圓孔噴嘴的多孔式氣體射流方式和配置狹縫狀噴嘴的狹縫式氣體射流方式。采用狹縫式氣體射流方式時,噴嘴呈喙狀布置,氣體容易向鋼板寬度方向穿過,使鋼板寬度方向的冷卻均勻。為防止帶材變形,因此可以在帶材溫度高的區域使用這種氣體射流冷卻方式。多孔式氣體射流的每單位冷卻能力高,一般用于預熱帶或最終冷卻帶等板帶和冷卻氣體溫差小的區域。
          3、軋輥冷卻技術
               為提高鋼板的冷卻速度和節能的要求,軋輥冷卻技術已應用于實際。軋輥冷卻的方法是使鋼板直接與水從內部貫穿流過的旋轉軋輥接觸,通過接觸傳熱進行冷卻。軋輥冷卻法的優點是運轉動力比需要使大量氣體循環的氣體射流方式的小。根據軋輥、冷軋鋼板的表面光潔度和介質氣體的傳熱系數,可以近似地計算出軋輥冷卻的接觸傳熱系數。軋輥冷卻的課題是解決軋輥寬度方向的均勻接觸問題。為解決這一問題,在軋輥表面開了吸氣用的小孔,利用吸入壓力使軋輥和鋼板接觸,采用這種抽吸方式使氣體射到鋼板表面,利用氣體的噴射動壓,可使軋輥和鋼板均勻接觸。采用軋輥冷卻的傳熱系數是氣體射流冷卻的5~10倍。近年來,通過對軋輥的水路結構進行改進,提高了軋輥殼體部分的傳熱效率,降低了制造成本。
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