冷床工作原理

流態(tài)冷床法(Kobe process)

熱軋線材從沸騰粒子流態(tài)床中通過時(shí)得到冷卻的在線控制冷卻方法，又稱流態(tài)層法或粒子沸騰床法。它是德國(guó)奧伯豪森冶金公司研制的。1967年日本神戶鋼鐵公司第6線材廠安裝了兩套流態(tài)冷床，生產(chǎn)硬線、冷鐓鋼及不銹鋼線材。在日本稱此法為KP法(Kobe Patenting)。

流態(tài)冷床法的基本原理是:利用一定速度的氣流吹動(dòng)沸騰床上的固體顆粒，使之處于懸浮運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，依靠煤氣在流態(tài)層中的燃燒，使流態(tài)層具有要求的溫度，線材從中通過時(shí)冷卻，完成奧氏體的分解轉(zhuǎn)變。

工藝過程是:線材出精軋機(jī)后先入水冷導(dǎo)管進(jìn)行急冷，冷卻到650~750℃，經(jīng)成圈器成圈后落入流態(tài)床中。流態(tài)床用流動(dòng)的、導(dǎo)熱性好的粒料(鋯砂，含ZrO267.2%;SiO232.8%)作媒介，用鼓風(fēng)機(jī)攪動(dòng)這些顆粒呈懸浮運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如同鉛浴池中的鉛液沸騰一樣。被煤氣加熱的流態(tài)層即可作為加熱或冷卻介質(zhì)，同線材進(jìn)行熱交換。奧氏體的分解溫度同流態(tài)層的溫度關(guān)系很大。當(dāng)流態(tài)層溫度為250℃時(shí)，奧氏體分解溫度為550~600℃，同鉛浴淬火相似;當(dāng)流態(tài)層溫度為300℃時(shí)，奧氏體分解溫度約為500℃左右，比鉛浴淬火還低。因此，處理后的線材強(qiáng)度可以等于或大于鉛浴淬火者的強(qiáng)度，這是其他各種線材軋后控冷索氏體化處理方法所不及的。其他優(yōu)點(diǎn)是冷卻溫度比較均勻，溫差不大于5~10℃，而且不具有粘著性，不會(huì)像鉛浴或鹽浴處理時(shí)出現(xiàn)掛鉛、掛鹽現(xiàn)象;流態(tài)顆粒對(duì)設(shè)備無侵蝕作用，生產(chǎn)成本也不太高。缺點(diǎn)是設(shè)備比較多且復(fù)雜、車間噪聲大、粉塵大、維修不方便和線材二次氧化較重。

計(jì)算鋼材在冷床的冷卻時(shí)間，是確定冷床尺寸面積的重要依據(jù)。

計(jì)算方法一般有按照傳熱學(xué)公式計(jì)算、和參考實(shí)測(cè)值的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法。

本文根據(jù)獲得的實(shí)測(cè)值，進(jìn)行數(shù)學(xué)回歸后得到回歸模型，編制了冷卻時(shí)間計(jì)算程序。包括鋼板冷卻時(shí)間計(jì)算、中小型棒材冷卻時(shí)間計(jì)算和大型棒材冷卻時(shí)間計(jì)算。同時(shí)編制了冷床尺寸計(jì)算程序。程序的界面截圖如下：

計(jì)算舉例：

已知鋼板厚度20mm，入冷床溫度870℃，出冷床溫度為150℃，環(huán)境溫度按照50℃計(jì)算，求鋼板在冷床的應(yīng)冷卻時(shí)間是多少。

采用程序計(jì)算結(jié)果為：鋼板在冷床的應(yīng)冷卻時(shí)間為62.8min，如下圖所示。

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