日本钢铁生产中的加热和冷却技术(三)
作者:张银环   来源:技术中心 发布时间:2010年05月06日 点击数:

2、气体射流冷却技术
  为消除冷轧后钢板的加工硬化,目前一般是采用连续退火炉对钢板进行退火。实现了在退火炉内一面使钢板连续移动,一面进行冶金学上所要求的加热和冷却循环。冷却主要采用气体射流冷却技术,使气体从喷嘴喷出,冲撞到钢板上进行冷却。
  气体射流方式有配置数个圆孔喷嘴的多孔式气体射流方式和配置狭缝状喷嘴的狭缝式气体射流方式。采用狭缝式气体射流方式时,喷嘴呈喙状布置,气体容易向钢板宽度方向穿过,使钢板宽度方向的冷却均匀。为防止带材变形,因此可以在带材温度高的区域使用这种气体射流冷却方式。多孔式气体射流的每单位冷却能力高,一般用于预热带或最终冷却带等板带和冷却气体温差小的区域。
3、轧辊冷却技术
为提高钢板的冷却速度和节能的要求,轧辊冷却技术已应用于实际。轧辊冷却的方法是使钢板直接与水从内部贯穿流过的旋转轧辊接触,通过接触传热进行冷却。轧辊冷却法的优点是运转动力比需要使大量气体循环的气体射流方式的小。
  根据轧辊、冷轧钢板的表面光洁度和介质气体的传热系数,可以近似地计算出轧辊冷却的接触传热系数。轧辊冷却的课题是解决轧辊宽度方向的均匀接触问题。为解决这一问题,在轧辊表面开了吸气用的小孔,利用吸入压力使轧辊和钢板接触,采用这种抽吸方式使气体射到钢板表面,利用气体的喷射动压,可使轧辊和钢板均匀接触。采用轧辊冷却的传热系数是气体射流冷却的5~10倍。近年来,通过对轧辊的水路结构进行改进,提高了轧辊壳体部分的传热效率,降低了制造成本。
四、今后的发展趋势
  为减轻车身重量、节约能耗和提高防碰撞的安全性,今后汽车业对高强度钢板的需求将越来越大。将钢板从再结晶温度快速冷却(例如,150℃/s以上),可以生产出高强度钢板。如此快的冷却速度如果采用以往的以氮气为主要成分的气体射流冷却是不可能实现的,因此采用了喷雾冷却或浸渍冷却等方式,但缺点是表面会发生氧化,需要酸洗处理。/e
  为实现在保持还原气氛的条件下进行快速冷却,人们期待着使用氢作冷却剂的气体射流冷却。由于氢的传热系数比氮大,因此在相同喷流条件下能获得高的冷却性能。由此可知,在氢浓度高的情况下,其传热系数是采用氮进行气体射流的2倍以上。采用氢气体射流时,通过优化喷嘴布置和喷出速度,可获得700W/(m2•K)以上的传热系数。
  提高炉内气体的氢浓度可以提高气体射流的冷却能力,但由于氢是燃烧性强的气体,从安全性来考虑,日本的大型退火炉不采用这种方法。但是,在欧洲有些大型退火炉采用了氢浓度高的气体射流。今后,在不使用水的干气氛下对钢板进行快速冷却的技术是人们所期待的。
五、结束语
  钢铁生产工艺中的加热和冷却技术已按照各工艺要求进行了不断的改进和开发,今后还应根据新的工艺要求,不断进行开发。尤其是,为进一步提高材质的均匀性和强度特性等产品质量,因此对快速加热和冷却技术的要求越来越高,对考虑到环保的节能与低污染加热和冷却技术的要求也将越来越高。为此,应进一步研究传热现象,改进现有技术,并将加热和冷却技术更好地融合到电磁技术领域和热化学领域,以满足各种工艺要求。

——摘自《试验测试信息网》