CN102303052A - 一种用于热连轧板带的中间附加冷却设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于热连轧板带的中间附加冷却设备及方法，设置在热连轧一系列机架中相邻两机架之间的该中间附加冷却设备包括转向辊(3)、至少一个冷却装置(4，4’)、长行程活套辊(5)和夹送辊(6)。其中，转向辊(3)和夹送辊(6)沿着板带输送线路前后设置，所述至少一个冷却装置(4，4’)和长行程活套辊(5)设置在转向辊(3)与夹送辊(6)之间。中间附加冷却设备的工作过程主要包括头部穿带、建套、冷却和收套及甩尾步骤。本发明的中间附加冷却设备在不减少产量的基础上，使轧制产品的厚度、宽度范围都大大拓展，轧制产品的附加值获得较大的提升，在实际生产中具有较大的应用价值。

Description

一种用于热连轧板带的中间附加冷却设备及方法

技术领域

本发明涉及一种用于热连轧板带的中间附加冷却设备及方法，尤其涉及一种用于热连轧板带过程中，通过加长冷却距离，使轧件温度得以灵活方便控制的中间附加冷却设备及方法。

背景技术

钢材的控轧控冷工艺主要是用于生产板材的技术。该技术的核心是在轧制过程中通过控制加热温度、轧制过程、冷却条件等工艺参数，改善钢材的强度、韧性、焊接性能。该项技术问世数十年来，经过不断地完善和巩固，已经逐步扩展到结构用钢、管线、型材等各个领域。

控制轧制是控轧控冷的重要组成部分，其作用是将轧件温度控制在一定范围内，以便对轧件进行一定程度的轧制。目前，控制轧制主要包括：轻控轧(Light Controlled Rolling)、深控轧(Deep Controlled Rolling)和临界控轧(Inter Critical Rolling)三种方式。深控轧(DCR)和临界控轧(ICR)为分阶段轧制工艺，通常第一阶段轧制是在奥氏体再结晶区或未再结晶区，轧制温度范围为：860-1100℃；第二阶段轧制是在两相区，轧制温度范围为：830-790℃。由于两阶段轧制温度相差比较大，因此轧件在第一阶段轧制完成后，需要经过附加冷却装置的强制冷却，才能进入轧制第二阶段。

目前，热连轧板带过程中所采取的附加冷却方式主要为甩机架冷却方式。如图1所示，轧件依次通过轧机F1、F2和F3的轧制，完成轧制的第一阶段。随后在轧机F3和F4之间通过喷水等措施对轧件进行冷却降温，但由于机架间冷却长度和冷却强度的限制，在轧件到达轧机F4时，轧件温度尚未降到第二轧制阶段所要求的温度。因此，只得放弃轧机F4的轧制，采用轧机F4空过的方式，以便对轧件继续降温。轧件经过两个机架间的喷水冷却和辐射温降后，才能基本上降到轧制第二阶段所要求的温度，然后再使用余下的轧机F5、F6和F7完成第二阶段的轧制。

上述热连轧板带轧制过程中的附加冷却方式存在诸多不足，如：在轧机有限的冷却距离和有限的冷却速率下，轧件难以冷却到所要求的温度。因此为将轧件温度降到两相区，则需降低轧件运输速度，加长冷却时间。而轧制速度的降低，必然会导致连轧机组轧制产量的下降，下降幅度甚至达到25-30％，极大影响了轧制生产的经济效益。

此外，上述附加冷却方式中采用轧机F4空过，相当于浪费了一架轧机，使得承担第二阶段轧制的仅剩F5、F6和F7三架轧机。实际生产中，一般要求热连轧板带的轧制过程在两相区的总压下率为65％，而且在两相区轧制时还有前道次残余应力的存在，使得轧件变形抗力增加了20％左右。另外，为避免轧制完成后轧件的晶粒长大，通常末道次压下率不超过15％。因此，轧机F5、F6的平均压下率需达到35％左右，使得轧机F5、F6的轧制负荷非常大，电机功率严重过载。故轧制产品的薄宽规格受到很大限制，目前控制轧制所能轧出的板带的最薄厚度只能为4.0mm，使得产品的应用范围受到严重影响。

发明内容

鉴于现有热连轧板带过程中附加冷却技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种用于热连轧板带的中间附加冷却设备及方法，以便在机架之间设置长行程活套辊对轧件进行附加冷却。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于热连轧板带的中间附加冷却设备。设置在热连轧一系列机架中相邻两机架之间的该中间附加冷却设备包括转向辊、至少一个冷却装置、长行程活套辊和夹送辊。其中，转向辊和夹送辊沿着板带输送线路前后设置，所述至少一个冷却装置和长行程活套辊设置在转向辊与夹送辊之间，长行程活套辊平时位于板带输送线路的一侧并能够垂直于板带输送线路运动来顶推板带形成活套，所述至少一个冷却装置平时位于工作位置外并能够由摆动机构摆入工作位置。

优选地，长行程活套辊平时位于板带输送线路的上方。

优选地，所述至少一个冷却装置有两台。

优选地，所述至少一个冷却装置是水冷装置。

优选地，摆动机构采用液压缸带动连杆机构。

一种用于热连轧板带的中间附加冷却方法，包括下列步骤：

步骤a，完成第一阶段轧制后，板带头部以第一阶段轧制中最后一个轧机的轧速作为头部穿带速度从所述轧机输出，沿着板带输送线路经过转向辊到达夹送辊；

步骤b，板带头部到达夹送辊后被制动，第一阶段轧制中最后一个轧机继续以轧速向前输送板带，被垂直于板带输送线路运动的长行程活套辊顶推形成活套，当活套长度达到所要求的长度时，夹送辊输送板带头部进入第二阶段轧制中第一个轧机；

步骤c，摆入至少一个冷却装置对输送到所述中间附加冷却设备中的板带进行冷却；

步骤d，当板带尾部离开第一阶段轧制中倒数第二个轧机时，第一阶段轧制中最后一个轧机减速至停止，下游轧机仍按正常速度进行轧制，长行程活套辊垂直于板带输送线路返回初始位置，第一阶段轧制中最后一个轧机恢复运动，继续向前输送板带尾部进行甩尾。

优选地，在步骤b中，板带被垂直于板带输送线路运动的长行程活套辊顶推形成活套，在形成活套的过程中保持板带张力恒定。

优选地，在步骤b中，夹送辊向前输送板带头部进入第二阶段轧制中第一个轧机时，第一阶段轧制中最后一个轧机和第二阶段轧制中第一个轧机的速度保持秒流量平衡。

优选地，在步骤c中，摆入冷却装置后，在恒定的套量和恒定的板带张力条件下，各架轧机按秒流量相等的原则对板带进行轧制。

优选地，在步骤d中，长行程活套辊垂直于板带输送线路返回初始位置的过程中，保持板带张力恒定。

本发明一种用于热连轧板带的中间附加冷却设备及方法与现有的附加冷却设备及方法相比，具有以下优点：

(1)本发明的附加冷却设备在附加冷却段内即可使轧件温度冷却至两相区，使得轧机F4-F7全部投入到两相区轧制中，避免了传统方法中轧机F4空过的做法，增加了热连轧机组的轧制能力，扩大了可轧产品厚度范围，大大提高了产品的附加值。

(2)热连轧机组在进行铁素体不锈钢轧制时，本发明的附加冷却设备可以充分调节上下游机架间轧件的温度，使轧件温度从轧机F3出口时的1030℃冷却到900℃，然后再进入轧机F4进行轧制，避开了粘辊温度敏感区，大大减少了轧制过程中粘辊现象的发生。

(3)热连轧机组在进行超低碳钢铁素体区轧制时，也可采用本发明的附加冷却设备调节上下游机架间的轧件温度，使轧件在进入轧机F4时温度降至850℃，以便在下游机架中进行铁素体区轧制。

(4)由于本发明的附加冷却设备中长行程活套辊存套量相对比较大，若精轧机组在轧制过程中发生堆钢倾向，可利用此套吸收多余流量，充分缓解精轧机组的堆钢问题。

附图说明

图1示出普通控制轧制模式及机架间附加冷却设备的组成结构；

图2是本发明一个实施例的中间附加冷却设备的结构示意图；

图3是图2所示的中间附加冷却设备的工作方法中头部穿带过程示意图；

图4是图2所示的中间附加冷却设备的工作方法中建套过程示意图；

图5是图2所示的中间附加冷却设备的工作方法中冷却过程示意图；

图6是图2所示的中间附加冷却设备的工作方法中收套及甩尾过程示意图。

具体实施方式

下面通过实施例和附图，对本发明一种用于热连轧板带的中间附加冷却设备及方法做详细描述。

如图2所示，用于热连轧板带的中间附加冷却设备主要包括转向辊3、至少一个冷却装置4和/或4’、长行程活套辊5和夹送辊6。在此，以冷却装置有两个为例，即包括第一冷却装置4和第二冷却装置4’。转向辊3和夹送辊6沿着热连轧板带的输送线路前后设置，第一冷却装置4、长行程活套辊5和第二冷却装置4’均活动设置在转向辊3和夹送辊6之间。

转向辊3设置在轧机出口卫板1和机架间活套挑2的后面。轧机出口卫板1在穿带及甩尾时起导卫作用，避免发生缠辊等事故。机架间活套挑2在普通轧制模式(即非加长冷却)下，使机架间形成套量并保持带钢张力恒定。转向辊3主要用于在中间附加冷却设备运行时，调整带钢传送方向，使带钢经转向辊3调整后向下运动。

夹送辊6设置在转向辊3的后面，轧机入口导板7的前面，且夹送辊6与轧机出口卫板1、机架间活套挑2、转向辊3、轧机入口导板7都处在热连轧板带的传送线路上。夹送辊6主要用于在附加冷却装置开始运行时，对带钢头部进行制动，以便形成初始套量。另外，当套量建立到设定值时，夹送辊6还用于拉动带钢向前运动，将带钢经轧机入口导板7喂入机架F4的辊缝中。

长行程活套辊5平时位于热连轧板带传送线路的一侧，当机架间逐渐形成套量时，长行程活套辊5向下或向上运动，顶推带钢形成活套，并使带钢保持一定张力。因此，长行程活套辊5是用来控制机架间的活套长度，即控制对热连轧板带进行附加冷却的长度。

第一冷却装置4和第二冷却装置4’平时位于工作位置之外，当附加冷却装置开始运行并且已达到设定套量时，由摆动机构将第一冷却装置4和第二冷却装置4’移送至带钢形成的活套两侧的工作位置上，以便同时对带钢进行冷却。其中，摆动机构优选采用液压缸带动连杆机构。第一冷却装置4和第二冷却装置4’可以选用现有的冷却装置，优选采用水冷装置。

本发明的中间附加冷却装置工作过程如下：

步骤1，头部穿带：如图3所示，完成第一阶段轧制后，带钢头部以轧机F3的出口速度作为头部穿带速度，从轧机F3输出，经过轧机出口卫板1、机架间活套挑2和转向辊3到达夹送辊6。

步骤2，建套：如图4所示，带钢头部到达夹送辊6后，夹送辊6立即制动，使带钢头部停止运动。轧机F3继续以轧速向前输送带钢，同时长行程活套辊5由电机驱动而垂直于带钢输送线路运动来顶推带钢，使带钢形成一个活套，在成套过程中保持带钢张力恒定。当活套长度达到所要求的冷却长度时，夹送辊6开始向前输送带钢头部，直至带钢头部进入轧机F4，轧机F4与轧机F3速度保持秒流量平衡，由此建套完成。

步骤3，冷却：如图5所示，建套完成后，摆入第一冷却装置4和第二冷却装置4’，摆动运动可由液压缸带动连杆机构实现。在上述恒定的套量及恒定的带钢张力条件下，各架轧机按秒流量相等的原则进行轧制。当带钢输送到附加冷却设备时，由第一冷却装置4和第二冷却装置4’对带钢进行冷却降温，以达到下一阶段轧制所要求的温度。

步骤4，收套及甩尾：如图6所示，当带尾离开轧机F2时，开始收套。轧机F3减速直至停止(制动状态)，下游机架仍按正常速度进行轧制，同时，长行程活套辊5垂直于带钢输送线路返回，在此过程中保持带钢张力恒定。当长行程活套辊5恢复到初始位置时，轧机F3恢复运动，继续向前输送带钢尾部，进行正常甩尾。

本发明的附加冷却装置在两个机架之间设置了一个长行程活套辊，灵活增加了带钢冷却距离，使所有机架都可以投入使用，避免了机架的浪费。且可根据需要确定活套辊行程，即带钢冷却长度足够长，无需靠降速来保证冷却温度，因此产量不受影响。

另外，由于F4轧机投入到了第二阶段轧制，使该阶段的轧制由三个机架变为四个机架，故每道次压下率由普通甩机架冷却方法的35％下降到27％，轧制产品的最薄厚度可达到2mm，使得轧制产品的厚度、宽度范围都大大拓展。

由于产品规格的延伸，填补了两阶段控轧控冷高强韧产品规格(2-4mm)的空缺，使得吨钢产品的附加值可望提高300元/吨，按每年生产此类产品30万吨考虑，则大约可获得9000万元的附加利润。而该技术的增量投资不超过1000万元，投入产出极其合适。若再用于铁素体不锈钢轧制或铁素体碳素钢轧制，还会带来更大的收益。因此，本发明的附加冷却装置具有较大的实用价值。

本发明的中间附加冷却设备和方法除了如上面实施例所述作为控制轧制中间附加冷却之用外，还可用做以下用途：

在本发明另一个实施例中，作为铁素体不锈钢轧制时调节上下游机架的轧制温度，避免粘辊之用。铁素体不锈钢轧制时由于高温下材质很软，氧化膜很薄，较容易发生粘辊现象，发生粘辊的温度范围为900-1030℃，因此若能避开这一温度范围进行轧制，则意味着基本上不发生粘辊。本发明的中间附加冷却设备及方法可使轧件温度从F3轧出的1030℃冷却到900℃后进入F4后的下游机架轧制，避开了粘辊温度敏感区。

在本发明又一个实施例中，作为超低碳钢铁素体区轧制时调节上下游机架的轧制温度，实现铁素体碳素钢轧制之用。铁素体区轧制工艺具有材质软、轧制能耗低、冷轧后材料表面及深冲性均有改善的优势，是现代热轧先进工艺之一。本发明的中间附加冷却设备和方法可使轧件温度从F3出口温度冷却到850℃后进入F4后的下游机架轧制，进行铁素体区轧制。现有精轧机组若实现铁素体轧制，通常采用将上下游机架拉开距离(20m)来布置附加冷却装置。

在本发明又一个实施例中，用在精轧机组中缓解精轧机堆钢问题。相比传统精轧机组，由于本发明的中间附加冷却设备中长行程活套辊的存套量相对大，若精轧机组发生堆钢倾向，可利用此套吸收多余流量，大大缓解精轧机堆钢问题。

以上借助实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于热连轧板带的中间附加冷却设备，其特征在于，设置在热连轧一系列机架中相邻两机架之间的该中间附加冷却设备包括转向辊(3)、至少一个冷却装置(4，4’)、长行程活套辊(5)和夹送辊(6)，其中，转向辊(3)和夹送辊(6)沿着板带输送线路前后设置，所述至少一个冷却装置(4，4’)和长行程活套辊(5)设置在转向辊(3)与夹送辊(6)之间，长行程活套辊(5)平时位于板带输送线路的一侧并能够垂直于板带输送线路运动来顶推板带形成活套，所述至少一个冷却装置(4，4’)平时位于工作位置外并能够由摆动机构摆入工作位置。

2.根据权利要求1所述的中间附加冷却设备，其特征在于，长行程活套辊(5)平时位于板带输送线路的上方。

3.根据权利要求1所述的中间附加冷却设备，其特征在于，所述至少一个冷却装置(4，4’)有两台。

4.根据权利要求1或3所述的中间附加冷却装置，其特征在于，所述至少一个冷却装置(4，4’)是水冷装置。

5.根据权利要求1所述的中间附加冷却设备，其特征在于，摆动机构采用液压缸带动连杆机构。

6.一种用于热连轧板带的中间附加冷却方法，包括下列步骤：

步骤a，完成第一阶段轧制后，板带头部以第一阶段轧制中最后一个轧机的轧速作为头部穿带速度从所述轧机输出，沿着板带输送线路经过转向辊(3)到达夹送辊(6)；

步骤b，板带头部到达夹送辊(6)后被制动，第一阶段轧制中最后一个轧机继续以轧速向前输送板带，被垂直于板带输送线路运动的长行程活套辊(5)顶推形成活套，当活套长度达到所要求的长度时，夹送辊(6)输送板带头部进入第二阶段轧制中第一个轧机；

步骤c，摆入至少一个冷却装置(4，4’)对输送到所述中间附加冷却设备中的板带进行冷却；

步骤d，当板带尾部离开第一阶段轧制中倒数第二个轧机时，第一阶段轧制中最后一个轧机减速至停止，下游轧机仍按正常速度进行轧制，长行程活套辊(5)垂直于板带输送线路返回初始位置，第一阶段轧制中最后一个轧机恢复运动，继续向前输送板带尾部进行甩尾。

7.根据权利要求6所述的中间附加冷却方法，其特征在于，在步骤b中，板带被垂直于板带输送线路运动的长行程活套辊(5)顶推形成活套，在形成活套的过程中保持板带张力恒定。

8.根据权利要求6所述的中间附加冷却方法，其特征在于，在步骤b中，夹送辊(6)向前输送板带头部进入第二阶段轧制中第一个轧机时，第一阶段轧制中最后一个轧机和第二阶段轧制中第一个轧机的速度保持秒流量平衡。

9.根据权利要求6所述的中间附加冷却方法，其特征在于，在步骤c中，摆入冷却装置(4，4’)后，在恒定的套量和恒定的板带张力条件下，各架轧机按秒流量相等的原则对板带进行轧制。

10.根据权利要求6所述的中间附加冷却方法，其特征在于，在步骤d中，长行程活套辊(5)垂直于板带输送线路反向运动回初始位置的过程中，保持板带张力恒定。

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