特优钢材加工气浴缓冷工艺及装置

摘要

本发明涉及冶金加工技术，属于特优钢材加工气浴缓冷工艺及装置，它是对传统缓冷技术的改进，本发明的工艺特征是：将高温加工成型的钢材堆入特制的气浴缓冷装置的缓冷坑中，盖上保温盖，并在钢材放入缓冷坑之前或之后立即向缓冷坑底部注入冷水，冷水高度不得超过缓冷坑底部的方钢垫铁，根据需要适时向缓冷坑底部加入冷水，通过钢材自身的高温使冷水气化，形成气浴缓冷，35-38小时出缓冷坑；本发明中的特制气浴缓冷装置增设了加水功能，本发明改变了传统装置自然缓慢冷却的方式，可大大提高缓冷效果和效率，提高了缓冷装置的周转利用率，特别适合于特优钢材的加工。

权利要求

1.一种特优钢材加工气浴缓冷工艺，其特征是：将高温加工成型的钢材堆入气浴缓冷装置的缓冷坑中，盖上保温盖，并在钢材放入缓冷坑之前或之后立即向缓冷坑底部注入冷水，冷水高度不得超过缓冷坑底部的方钢垫铁，根据需求适时向缓冷坑底部加入冷水，通过钢材自身的高温使冷水气化，形成气浴缓冷，35-38小时出缓冷坑。

2.用于权利要求1所述特优钢材加工气浴缓冷工艺中的气浴装置，包括有缓冷坑和保温盖，缓冷坑内布置有隔离支架，缓冷坑底部放置有若干方钢垫铁，其特征是：a.所述保温盖上开有散气孔；b.设置有进水管通至缓冷坑的底部。

3.用于权利要求1所述特优钢材加工气浴缓冷工艺中的气浴装置，包括有缓冷坑和保温盖，缓冷坑内布置有隔离支架，缓冷坑底部放置有若干方钢垫铁，其特征是：a.所述保温盖上开有散气孔；b.在缓冷坑底部开有储水槽，该储水槽延伸至缓冷坑外部。

说明书

特优钢材加工气浴缓冷工艺及装置

(一)技术领域：

[0001] 本发明涉及冶金加工设备，是一种特优钢材加工气浴缓冷装置。(二)背景技术：

[0002] 对于特优钢铁材料在加工生产冷却过程中，从高温区(800℃以上)冷却下来会发生组织的转变。钢材的表面和芯部由于冷却速率的不一样，冷却过程中钢材由表及里会得到不同组织，这种组织的变化会产生组织应力。同时钢材表面温降过快，芯部温降较慢，这种温差会产生热应力。二种应力作用的结果，常常会使钢材表面和芯部产生裂纹。这种裂纹的产生随着生产规格的扩大，出现几率增加。因此钢铁材料加工生产冷却过程中，常常采取缓冷措施进行保护处理。

[0003] 缓冷措施的采用，还有一个用途是尽可能消除钢中的氢。因为氢使钢易产生白点、点状偏析、氢脆等严重缺陷，也是焊缝热影响区中发生冷裂的重要因素，常常作为有害元素加以除去。

[0004] 氢以原子或离子的形式溶于钢中，形成间隙式固溶体。氢熔点-262℃，在奥氏体中的溶解度远大于在铁素体中的溶解度；而在铁素体中的溶解度随温度的降低而剧减。随着冶炼装备和工艺技术的进步，钢中的氢含量进一步降低。为消除氢在钢中的有害影响，通常将钢材放在坑里或炉中长时间保温，使钢中的氢有时间扩散逸出。如果冷却不当，钢中的氢不能及时有效地析出，会以间隙原子的扩散方式汇集，在钢材的内部某一位置集中。当其体积膨胀力超过晶界组织强度时会产生中心裂纹。

[0005] 传统的缓冷工艺是将加工成型的高温钢材放入传动缓冷装置中进行(干燥)自然缓慢冷却。传统的缓冷装置包括有缓冷坑和保温盖，缓冷坑内布置有隔离支架，缓冷坑底部放置有若干方钢垫铁，传统的缓冷方式要求缓冷坑充分干燥，让装入的钢材进行自然缓慢冷却。采用传统的缓冷方式，存在以下不足：1.钢材入坑温度较高(600-800℃)，缓冷时钢材冷却速度较慢，钢材在坑内时间较长，缓冷装置的周转利用率低；2.钢材冷却不均，切头率高；3.生产量较大时，需建很多缓冷装置，投资大，占地广；4.因出缓冷装置时钢材温度仍较高，难以保证钢材的缓冷质量，且工人劳动环境差，强度大；5.不能调节钢材在缓冷坑中的冷却速度。(三)发明内容：

[0006] 本发明的目的就是要解决现有缓冷方式缓冷速度慢，效率低，钢材冷却不均，切头率高的问题，提供新的特优钢材加工气浴缓冷工艺及装置。

[0007] 本发明提出的特优钢材加工气浴缓冷工艺方案，其特征是：将高温加工成型的钢材堆入特制的气浴缓冷装置的缓冷坑中，盖上保温盖，并在钢材放入缓冷坑之前或之后立即向缓冷坑底部注入冷水，冷水高度不得超过缓冷坑底部的方钢垫铁，根据需求适时向缓冷坑底部加入冷水，通过钢材自身的高温使冷水气化，形成气浴缓冷，35-38小时出缓冷坑。

[0008] 本发明并针对现有缓冷装置进行了改进，提出以下两种气浴缓冷装置新方案：

[0009] 方案一：一种特优钢材加工气浴缓冷装置，包括有缓冷坑和保温罩，缓冷坑内布置有隔离支架，缓冷坑底部放置有若干方钢垫铁，其特征是：a.所述保温盖上开有散气孔；b.设置有进水管通至缓冷坑的底部。

[0010] 方案二：一种特优钢材加工气浴缓冷装置，包括有缓冷坑和保温盖，缓冷坑内布置有隔离支架，缓冷坑底部放置有若干方钢垫铁，其特征是：a.所述保温盖上开有散气孔；b.在缓冷坑底部开有储水槽，该储水槽延伸至缓冷坑外部。

[0011] 钢材冷却过程，热量的损失实际上是一种通过介质的热交换过程。传统的缓冷装置采用热扩散的自然缓慢冷却。本发明工艺通过改变热交换介质和边界条件，采用传导和对流的热交换方式，大大提高缓冷效果和效率，本发明打破了传统理论不能潮湿缓冷的工艺，既能控制组织转变，又能保证氢的有效扩散逸出。本发明工艺简单，成本低，效果显著，本发明气浴缓冷装置结构简单、实用。本发明可通过加入冷水实现气浴缓冷，具有以下特点：

[0012] 1.解决在生产过程中因缓冷装置缓冷周期长，周转慢，缓冷装置紧张的矛盾。

[0013] 2.解决了工业化生产大规模投资建设缓冷坑的矛盾，以前一个缓冷周期(φ140mm规格)平均时间为48小时，现在缓冷周期平均时间则为35-38小时左右。

[0014] 3.解决了缓冷速度不能控制的问题。

[0015] 4.提高了生产效率，降低了员工的劳动强度。

[0016] 5.钢材缓冷效果明显提高，切头率低，探伤合格率由原来的90％左右提高到99％以上。

[0017] 6.钢材的组织性能得到改善。(四)附图说明：

[0018] 图1是本发明气浴缓冷装置结构之一的主剖视图；

[0019] 图2是本发明气浴缓冷装置结构之一的俯视图；

[0020] 图3是本发明气浴缓冷装置结构之二的主剖视图；

[0021] 图4是本发明气浴缓冷装置结构之二的俯视图。

[0022] 图中：1-保温盖，2-散气孔，3-进水管，4-缓冷坑，5-隔离支架，6-钢材，7-方钢垫铁，8-储水槽。

[0023] (五)具体实施方式：

[0024] 本发明特制有两种气浴缓冷装置：

[0025] 特制气浴缓冷装置结构一，参见图1、图2，它包括有缓冷坑4和保温盖1，缓冷坑4内布置有隔离支架5，缓冷坑4底部放置有若干方钢垫铁7，特别是：所述保温盖1上开有散气孔2；设置有进水管3通至缓冷坑4的底部，即构成特制气浴缓冷装置结构一。

[0026] 特制气浴缓冷装置结构之二，参见图3、图4，它包括有缓冷坑4和保温盖1，缓冷坑4内布置有隔离支架5，缓冷坑4底部放置有若干方钢垫铁7，特别是：所述保温盖1上开有散气孔2；在缓冷坑4底部开有储水槽8，该储水槽8延伸至缓冷坑4外部，即构成特制气浴缓冷装置结构二。

[0027] 例1：采用气浴缓冷装置结构一进行钢材加工气浴缓冷工艺：参见图1，首先通过进水管3向缓冷坑4的底部加入冷水，一般水位控制在方钢垫铁7的2/3高度，最高不得超过方钢垫铁7。然后将高温钢材6(成捆)吊放入缓冷坑4中(搁置在方钢垫铁7上)，盖上保温盖1，并根据需要适时适量通过进水管3向缓冷坑4的底部补水，通过钢材自身的温度使冷水气化，形成气浴缓冷，36小时左右，即可吊出缓冷坑。

[0028] 例2：采用气浴缓冷装置结构二进行钢材加工气浴缓冷工艺：参见图3，首先将高温钢材6(成捆)吊放入缓冷坑4中(搁置在方钢垫铁7上)盖上保温盖1，通过储水槽8的外部入口灌入冷水，(冷水高度不超过储水槽8的高度即可)，并观察水位，适时适量加水，通过钢材自身的温度使冷水气化，形成气浴缓冷，38小时左右，即可吊出缓冷坑。