一种用于钢板在线固溶的钢板生产方法、装置及控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金技术领域，尤其涉及一种钢板乳后的在线固溶处理。
【背景技术】
[0002]固溶热处理是指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速均匀冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。主要是改善钢和合金的塑性和韧性，为沉淀硬化处理作好准备等。可以使合金中各种相充分溶解，强化固溶体，并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工或成型。适用于多种特殊钢，尤其是高锰钢和奥氏体不锈钢。对于过饱和度低的合金，通常选择较快的冷却速度；对于过饱和度高的合金，通常选择较慢的冷却速度。
[0003]钢板的传统固溶热处理是采用与乳机分开的热处理设备进行离线热处理，需要再加热后进行快速冷却。这种生产工艺不仅增加了设备投资，而且工序繁多，生产周期长，并且钢板再加热消耗大量能源，导致钢材成本增加，满足不了大批量的快节奏生产，极大地制约了经济效益的提高。
[0004]申请号为201110220315.3的专利公开了一种高强度耐磨钢板的热处理方法，该技术方案采用离线热处理技术生产耐磨钢，乳制后的钢板需要经过抛丸、热处理炉加热和淬火等一系列工序。
[0005]而在线固溶处理是利用钢材热乳后的余热，控制钢材乳制后的冷却速度，使温度变化过程更接近离线热处理的温降过程，达到相同或相近的钢材组织和性能，其冷却过程一般也称为钢板在线控制冷却或直接淬火。其特点如下:
[0006](I)由于钢板经精乳机乳制后直接进入热矫直机后在线热处理设备，即保证了钢板进入冷却装置前的班型，又省去了常规工艺所需的钢板重新加热过程，节省大量能源。
[0007](2)由于省去了重新加热工序故减少了热处理工艺时间，相应提高了热处理设备能力，同时由于热处理设备为在线布置，也减少了钢板生产周期。
[0008](3)由于省去钢板冷却后重新加热过程，故减少了合金元素引起的硬化现象。
[0009](4)保留了控制乳制过程中细小的再结晶晶粒和大量变形位错，较离线热处理晶粒更为细小均匀，力学性能更为优异。
[0010]钢板在线控制冷却及淬火是上世纪80年代以来发展迅速的一项冷却技术。它是通过在线控制相变组织，细化组织以及其他强化机理相结合，降低合金含量，提高材料的强韧性及焊接性能，从而实现减量化制造、节约有限资源和节能减排的目标。但由于存在钢板冷却均匀性和板形控制等问题，其潜在能力一直未得到充分发挥。为此，国内外许多学者和钢铁厂研发人员进行了大量的实验和应用研究，一些新技术相继应用到新型高强度冷却设备上。
[0011]申请号为201010560843.9的专利公开了一种中厚板直接淬火的装置及其工艺，该技术方案采用上下流量可调的层流冷却装置，通过密排形式增加水流密度，通过边部遮蔽装置控制宽向温度均匀性，但是层流冷却装置在大水流下很容易在表面形成大量滞留水，影响冷却均匀性，尤其是宽板；边部遮蔽装置的遮蔽量设置及实际遮蔽位置控制都是关键性问题，该专利并无涉及。
[0012]申请号为200910091825.8的专利公开了一种适合不同厚度高强韧钢板的直接淬火工艺，其采用高密度层流冷却，由上层流集管和下喷射集管组成强冷段、粗冷段和精冷段，强冷段可调流量比为1:1.4?1:3.0，粗冷段和精冷段流量比固定为1:1.5，可冷却钢板厚度范围为I?50_，但其只有强冷段流量可调，粗冷段和精冷段流量水比均为固定，钢板宽度方向流量不可调，对于薄板难以很好控制板形，对于厚板冷却强度不足时，该设备也无法实现摆钢冷却。
[0013]申请号为200810013604.4的专利公开了一种高强韧厚钢板的在线淬火生产工艺方法，其采用水幕冷却方式，只适合成品厚度为20?50mm的厚钢板，对于较薄规格的钢板难以解决因为冷却不均匀带来的板形平直度问题，且对成分要求苛刻，难以在合金钢生产领域普遍推广。
[0014]综上所述，国内外针对乳后在线冷却存在的一些问题提出了很多很有特色的设计和研究成果，对于解决一些具体问题也取得了很好的效果，但也存在很多设计上的缺陷，比如大部分为无约束型冷却，在高冷速下很难保证冷却后的板形；一般都安装在乳机后或预矫直机后及热矫直机前；一般都采用DQ+ACC的装置布置形式，难以达到全冷却过程一致的冷却速度；为了达到大温降，大部分装置要求的水量大，资源浪费严重；对于冷却区的钢板没有检测和跟踪手段，难以实现精确摆钢和全自动控制。
【发明内容】
[0015]本发明所要解决的技术问题是提供一种用于钢板在线固溶的钢板生产装置、方法及控制系统，其利用钢板在乳制后的乳制余热，在线对钢板进行固溶处理，以获得符合产品要求的特定的钢板金相组织和各项性能，节省离线热处理二次加热的碳排放和大量能耗。该生产装置及控制系统投资少，冷却装置紧凑节能，冷却速率高，可进行控制冷却的钢板的厚度规格范围大，自动控制精度高，冷却后板形良好，不仅可用于钢板的在线固溶处理，而且对于需要乳后快速冷却的工艺、甚至离线淬火工艺都可以应用。
[0016]本发明的技术方案是:提供一种用于钢板在线固溶的钢板生产方法，其特征是:所述的钢板生产方法通过在热矫直机和冷床之间安装紧凑型上下流量连续可调的分段辊压全斜喷式快速冷却装置实现均匀冷却；采用节能型供水系统实现低供水能力下的大温降；采用多种冷却方式及热矫直机联动实现厚度从6?80_的钢板在线固溶；利用板形控制技术优化冷却后板形；利用钢板水中检测装置及位置控制方法实现钢板在水中的精确定位和跟踪；利用模型控制技术、过程控制系统和基础自动化系统实现冷却过程的全自动精确控制。
[0017]其所述的钢板生产方法在现有热矫直机和钢板冷床之间布置一套快速冷却装置，经过乳机控制乳制的钢板，通过输送辊道经过热矫直机矫直后送入本快冷装置区域，进行在线喷水控制冷却固溶处理，钢板在保证板形和冷却均匀的状态下按照预定的冷却速率曲线达到特定的终冷温度，之后由辊道送往钢板冷床或返送热矫直机再次矫直后送至冷床，进行后续分段定尺等工序处理。
[0018]其所述的钢板生产方法利用钢板在乳制后的乳制余热，在线对钢板进行固溶处理，以获得符合产品要求的特定的钢板金相组织和各项性能，节省离线热处理二次加热的碳排放和大量能耗；热矫直机获得了有效发挥；对于快速冷却区域长度< 15m的快速冷却装置，实现了冷速3?100°C /s，温降900°C，厚度规格6?80mm的在线固溶工艺。
[0019]其所述的钢板在线固溶的钢板生产方法有三种工作模式可供选择，择一地工作，所述的工作模式为连续模式、摆动模式、空过模式；其中:
[0020]A、连续模式:钢板在快速冷却喷水区一次性直接通过，其通过速度由现场控制计算机给出和控制；
[0021]B、摆动模式:当钢板较厚时，采用一次性直接通过的连续冷却模式不能达到所要求的冷却温度时，则钢板在快速冷却喷水区内摆动冷却，其摆动速度和幅度固定，摆动时间由现场控制计算机给出和控制；
[0022]C、空过模式:
[0023]Cl:对于某些钢种不需要快速冷却，工作模式设定为快速冷却不投入，则钢板通过所述的快速冷却喷水区域但不进行冷却，此时所述的浮动框架和位于其上的上辊及上喷水系统抬升到最高位置，以使上、下辊之间的辊缝处于间距最大位置，同时所述的下喷水系统使用溢流流量或最小保护流量进行供水，以对各个下喷头进行冷却保护；
[0024]C2:原计划采用快速冷却的钢板，在通过矫直机前，操作工根据板形、温度等情况进行判断，人为取消快速冷却，通过操作控制按钮来通知现场控制计算机，则现场控制计算机将乳后快速冷却系统的工作模式重设定成空过模式；
[0025]C3:当所述的板形检测器检测到需要冷却钢板的头部形状不好时，为了保护所述喷箱上的喷嘴，所述的乳后快速冷却系统通过所述的提升机构将所述的浮动框架紧急拉起，转入“空过”模式，钢板直接输送出快速冷却喷水区。
[0026]本发明提供的用于钢板在线固溶的