CN102366763A - 控制带材的轧制温度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种控制带材的轧制温度的方法，包括：当带材的头部经过温度传感器时，温度传感器检测带材头部的温度T₁，其中，沿带材传送方向布置有温度传感器、喷水调温集管和轧机；当带材的下一部分经过温度传感器时，温度传感器检测带材的下一部分的温度T₂；计算温度T₂与T₁之差ΔT；当ΔT大于第一阈值时，根据ΔT、带材的下一部分的辐射温降、带材的下一部分的辊道接触温降和带材的下一部分的水冷温降计算喷水调温集管的喷水流量，并基于计算的喷水流量调整喷水调温集管的喷水流量。根据本发明可以有效地控制带材在轧制时头尾温差，提高轧制质量。

Description

控制带材的轧制温度的方法

技术领域

本发明属于轧制控制领域，更具体的讲，涉及一种控制带材的轧制温度的方法。

背景技术

在板带热连轧过程中，带钢轧制温度是直接影响产品尺寸精度、力学性能以及轧机负荷合理分配的重要因素之一。合理的终轧温度可以使带钢获得良好的组织和性能。另外，带钢全长终轧温度均匀一致，才能保证整条带钢的机械性能及厚度的均匀一致。如果终轧温度不达标或者带钢头尾温度不均，就会造成整卷带钢的组织性能不合格等质量问题，这样必然会影响企业的经济效益。而且降低带钢的头尾温差，对于提高质量有明显的效果。总之，终轧温度是影响钢板组织和性能的最主要因素之一。

目前国际、国内对控制热轧带钢头尾温差的方法，普遍采用对加热炉进行改造，增加加热炉宽度方向上的烧嘴，调节供热来人为改变带钢头尾温差，使得带钢前部温度低，后部温度高，以保证随着轧制进行，后部进入轧机的温度与前部一致，但由于加热炉是一个空腔传热环境，不能精确控制前后温差，也就是不能较为精确控制粗轧开轧温度，而且对加热炉的改造成本极高。

当前另一种控制方式是带钢在经过除鳞水的时候，人为或是通过自动手段干预带钢某些段不接受除鳞，或者降低除鳞水压或流量。这种方式可能造成除鳞不净，影响最终产品质量。

因此，需要一种有效地控制带材在轧制时头尾温差的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制带材的轧制温度的方法，从而保证整条带材的每个部分在进入轧机时温度保持一致。

本发明的一方面提供一种控制带材的轧制温度的方法，其特征在于所述方法包括步骤：(a)当带材的头部经过温度传感器时，温度传感器检测带材头部的温度T₁，其中，沿带材传送方向布置有温度传感器、喷水调温集管和轧机；(b)当带材的第i部分经过温度传感器时，温度传感器检测带材的第i部分的温度T₂，i为大于1的整数，带材的第1部分为带材的头部；(c)计算温度T₂与T₁之差ΔT；(d)当ΔT大于第一阈值时，根据ΔT、带材的第i部分的辐射温降、带材的第i部分的辊道接触温降和带材的第i部分的水冷温降计算喷水调温集管的喷水流量，并基于计算的喷水流量调整喷水调温集管的喷水流量。

由于i为大于1的整数，因此i可以取至少一个值。而带材的第1部分为带材的头部，带材的第i部分为带材的头部之后的部分，因此可以对带材的头部之后的任意至少一个部分进行温度控制处理，从而能够整体上实现头尾温度的均衡。

可选地，所述方法还包括步骤：(e)当ΔT小于等于第一阈值并且大于第二阈值时，i＝i+1，执行步骤(b)；(f)当ΔT小于等于第二阈值时，使得T₁＝T₁+ΔT，i＝i+1，并执行步骤(b)，其中，步骤(a)还包括：将i初始为2。

可选地，所述方法还包括步骤：(g)当ΔT不大于第一阈值时，i＝i+1，执行步骤(b)，其中，步骤(a)还包括：将i初始为2。

可选地，步骤(f)还包括：提高带材的传送速度。

可选地，在步骤(f)中，ΔT与带材的传送速度成反比。

可选地，带材的第i部分是带材的第i-1部分之后的任意部分。

可选地，带材的第i部分是在所述带材的第i-1部分经过温度传感器之后过了预定时间时或带材被传送了预定距离时经过温度传感器的带材的部分。

可选地，第一阈值为正值。

可选地，在步骤(d)中根据ΔT、带材的第i部分的辐射温降、带材的第i部分的辊道接触温降和带材的第i部分的水冷温降计算喷水调温集管的喷水流量的步骤包括：确定所述辐射温降和所述辊道接触温降；将ΔT减去所述辐射温降以及所述辊道接触温降得到所述水冷温降；根据所述水冷温降计算所述喷水流量。

可选地，所述辐射温降是指带材的第i部分在经过温度传感器之后、到达喷水调温集管之前由于热辐射造成的温降。

可选地，所述辐射温降由T_Δr表示，其中，

$T_{\mathrm{\Δr}}=\mathrm{Cnst}\×(\frac{1}{H}+\frac{1}{W})\×\left(\frac{{(T_2+273)}^4-{(T_a+273)}^4}{C_P\·D_d}\right)\×\mathrm{\Δt}$

其中，Cnst表示热辐射系数，H表示带材进入轧机前的厚度，W表示带材进入轧机前的宽度，T_a表示周围环境温度，C_P表示带材的比热，D_d表示带材的的密度，Δt表示空冷时间。

可选地，空冷时间Δt由下面的等式计算：

Δt＝LD/V

其中，LD表示温度传感器与喷水调温集管的距离，V表示辊道的线速度。

可选地，所述辊道接触温降是指带材的第i部分在经过温度传感器之后进入轧机之前由于与辊道接触造成的温降。

可选地，所述辊道接触温降由T_Δc表示，其中，

$T_{\mathrm{\Δc}}=2\mathrm{Kc}\frac{T_2-\mathrm{Tr}}{H{D}_d{C}_p}\sqrt{\frac{L}{V}}$

其中，Kc表示辊道的热传导系数，Tr表示辊道温度，H表示带材进入轧机前的厚度，D_d表示带材的密度，C_P表示带材的比热，L表示带材与辊道的接触长度，V表示辊道的线速度。

可选地，所述水冷温降是指带材的第i部分在进入轧机之前由于喷水调温集管的喷水造成的温降。

可选地，所述水冷温降由T_Δw表示，其中，

$T_{\mathrm{\Δw}}=\frac{T_2{K}_s{F}_s{P}_s}{{\mathrm{HVD}}_d{C}_p}$

其中，K_s表示水冷系数，F_s表示所述喷水流量，P_s表示为冷却水压力，H表示带材进入轧机前的厚度，V表示辊道的线速度，D_d表示带材的密度，C_p表示带材的比热。

可选地，第一阈值大于第二阈值。

本发明的另一方面提供一种控制带材的轧制温度的方法，其特征在于所述方法包括步骤：(a)当带材的头部经过温度传感器时，温度传感器检测带材头部的温度T₁，其中，沿带材传送方向布置有温度传感器、喷水调温集管和轧机；(b)当带材的下一部分经过温度传感器时，温度传感器检测带材的下一部分的温度T₂；(c)计算温度T₂与T₁之差ΔT；(d)当ΔT大于第一阈值时，根据ΔT、带材的下一部分的辐射温降、带材的下一部分的辊道接触温降和带材的下一部分的水冷温降计算喷水调温集管的喷水流量，并基于计算的喷水流量调整喷水调温集管的喷水流量。

可选地，所述方法还包括步骤：(e)当ΔT小于等于第一阈值并且大于第二阈值时，执行步骤(b)；(f)当ΔT小于等于第二阈值时，使得T₁＝T₁+ΔT，并执行步骤(b)。

可选地，所述方法还包括步骤：(g)当ΔT不大于第一阈值时，执行步骤(b)。

可选地，步骤(f)还包括：提高带材的传送速度。

可选地，在步骤(f)中，ΔT与带材的传送速度成反比。

可选地，带材的下一部分是带材的前一部分之后的任意部分。

可选地，带材的下一部分是在所述带材的前一部分经过温度传感器之后过了预定时间时或带材被传送了预定距离时经过温度传感器的带材的部分。

可选地，第一阈值为正值。

可选地，在步骤(d)中根据ΔT、带材的下一部分的辐射温降、带材的下一部分的辊道接触温降和带材的下一部分的水冷温降计算喷水调温集管的喷水流量的步骤包括：确定所述辐射温降和所述辊道接触温降；将ΔT减去所述辐射温降以及所述辊道接触温降得到所述水冷温降；根据所述水冷温降计算所述喷水流量。

可选地，所述辐射温降是指带材的下一部分在经过温度传感器之后、到达喷水调温集管之前由于热辐射造成的温降。

可选地，所述辊道接触温降是指带材的下一部分在经过温度传感器之后进入轧机之前由于与辊道接触造成的温降。

可选地，所述水冷温降是指带材的下一部分在进入轧机之前由于喷水调温集管的喷水造成的温降。

根据本发明的控制带材的轧制温度的方法，可以使得带材的头部的开轧温度与带材的其他各个部分开轧温度基本一致，保证了整条带材的机械性能及厚度的均匀一致。

将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：

图1示出根据本发明的实施例的带材轧制的示图；

图2示出根据本发明的实施例的控制带材的轧制温度的方法的流程图。

具体实施方式

以下，将参照附图更充分地描述本发明的示例性实施例，示例性实施例在附图中示出。然而，可以以许多不同的形式实施示例性实施例，并且本发明不应被解释为局限于在此阐述的示例性实施例。相反，提供这些实施例从而使本公开将会彻底和完整，并将完全地将示例性实施例的范围传达给本领域的技术人员。

图1示出根据本发明的实施例的带材轧制的示图。

如图1所示，沿着带材行进方向，依次布置有温度传感器101、喷水调温集管102、轧机103。

温度传感器101用于检测带材在进入轧机之前的温度。喷水调温集管102进行喷水以对带材进行降温。轧机103用于对待轧的带材进行轧制。

优选地，喷水调温集管102的喷水方向朝向带材的行进方向。此外，优选地，喷水调温集管102的喷水角度与轧制平面成45至60度。

此外，在喷水调温集管102和轧机103之间还可设置除鳞箱(未示出)。

图2示出根据本发明的实施例的控制带材的轧制温度的方法的流程图。

在步骤201，在带材头部经过温度传感器101时，温度传感器101检测带材头部的温度。此时检测的温度被称为温度T₁。

在步骤202，当带材的下一部分经过温度传感器101时，温度传感器101检测带材的该部分的温度。此时检测的温度被称为T₂。

带材的下一部分可以是带材的前一部分之后的任意部分(例如，前一部分之后的与前一部分相邻的部分或不相邻的部分)。例如，当带材头部作为带材的前一部分时，带材的下一部分可以是带材头部之后的任意部分。

优选地，带材的下一部分是在带材的前一部分经过温度传感器101之后过了预定时间时或带材被传送了预定距离时(即，距离前一部分预定距离)经过温度传感器101的带材的部分。

例如，当带材头部作为带材的前一部分时，带材的下一部分可以是带材头部经过温度传感器101之后过了预定时间时或带材被传送了预定距离时所对应的带材的部分。

在步骤203，计算温度T₂与T₁之差ΔT＝T₂-T₁。

在步骤204，确定ΔT是否大于第一阈值Th1(例如，10摄氏度)。

优选地，第一阈值Th1为正值。

当在步骤204确定ΔT大于Th1时，在步骤205，根据ΔT、辐射温降、辊道接触温降和水冷温降计算喷水调温集管102的喷水流量，并将喷水调温集管102的喷水流量调整为计算的喷水流量。随后，执行步骤202。

此时，ΔT可被表示如下：

ΔT＝T_Δr+T_Δc+T_Δw                 (1)

其中，T_Δr为辐射温降，T_Δc为辊道接触温降，T_Δw水冷温降。

具体地说，在ΔT、辐射温降T_Δr、辊道接触温降T_Δc已知的情况下，可以根据等式(1)确定水冷温降T_Δw，进一步可根据确定的水冷温降T_Δw来确定喷水调温集管102的喷水流量。

辐射温降是指带材的预定部分在经过温度传感器101之后到达喷水调温集管102之前由热辐射(即，空冷)造成的温降。

辐射温降T_Δr可被表示为：

$T_{\mathrm{\Δr}}=\mathrm{Cnst}\×(\frac{1}{H}+\frac{1}{W})\×\left(\frac{{(T_2+273)}^4-{(T_a+273)}^4}{C_P\·D_d}\right)\×\mathrm{\Δt}---\left(2\right)$

其中，Cnst表示热辐射系数，H表示带材进入轧机前的厚度(即，入口厚度)，W表示带材进入轧机前的宽度，T_a表示周围环境温度，C_P表示带材的比热，D_d表示带材的密度，Δt表示空冷时间。

可根据温度传感器101与喷水调温集管102的距离、带材传送速度来确定空冷时间Δt。

Δt＝LD/V                   (3)

其中，LD表示温度传感器101与喷水调温集管102的距离，V表示辊道的线速度(即，带材的传送速度)。

辊道接触温降T_Δc是指带材的预定部分在经过温度传感器101之后进入轧机之前由于与辊道接触造成的温降。

辊道接触温降T_Δc可被表示如下：

$T_{\mathrm{\Δc}}=2\mathrm{Kc}\frac{T_2-\mathrm{Tr}}{H{D}_d{C}_p}\sqrt{\frac{L}{V}}---\left(4\right)$

其中，Kc表示辊道的热传导系数，Tr表示辊道温度，H表示带材进入轧机前的厚度，D_d表示带材的密度，C_P表示带材的比热，L表示带材与辊道的接触长度，V表示辊道的线速度。

水冷温降T_Δw是指带材的预定部分在进入轧机之前由于喷水调温集管102的喷水造成的温降。

水冷温降T_Δw可被表示如下：

$T_{\mathrm{\Δw}}=\frac{T_2{K}_s{F}_s{P}_s}{{\mathrm{HVD}}_d{C}_p}---\left(5\right)$

其中，K_s表示水冷系数，F_s表示喷水流量，P_s表示为冷却水压力，H表示带材进入轧机前的厚度，V表示辊道的线速度，D_d表示带材的密度，C_p表示带材的比热。

在公式(1)、(2)、(4)、(5)中，除了参数F_s之外的其他参数都是已知的，因此可以计算得到喷水流量F_s。

当在步骤204确定ΔT不大于Th1时，在步骤206确定ΔT是否大于第二阈值Th2(例如，负10摄氏度)。第二阈值Th2小于第一阈值Th1。

当在步骤206确定ΔT大于第二阈值Th2时，返回步骤202，针对带材的另一下一部分(即，相对于前面描述的“下一部分”的下一部分)执行本方法。

当在步骤206确定ΔT不大于第二阈值Th2时，在步骤207改变T₁的值，即，T₁＝T₁+ΔT，随后，返回步骤202。

优选地，当ΔT不大于第二阈值Th2时，提高带材的传送速度。

优选地，当ΔT不大于第二阈值Th2时，ΔT越小，带材的传送速度越高。

下面的表1示出ΔT与带材传送速度的一个示例。

表1

档位	1	2	3	4
					传送速度V(m/s)	0＜V≤0.2	0.2＜V≤0.4	0.4＜V≤0.6	0.6＜V≤0.8
ΔT(℃)	-12＜ΔT≤-10	-36＜ΔT≤-12	-50＜ΔT≤-36	ΔT≤-50

在表1示出的示例中，将带材传送速度划分为四个档位，并且将小于第二阈值Th2的温度的范围划分为四个温度区间，每个温度区间对应于一个档位。在每个档位，ΔT与传送速度成反比，即，每个档位对应一个速度与ΔT之间的反比例系数，这样可以实现更精细化的控制。

虽然表1的示例对带材传送速度和温度划分区间，然而也可以不对带材传送速度和温度划分区间，直接确定ΔT与带材传送速度的映射关系。

应该理解，在理想连轧情况下，根据本发明的图2所示的流程可以不存在结束的情况。

此外，在带材较短的情况下，在步骤205、206、207之后可以不执行步骤202。换句话说，仅执行一次步骤202。

可选地，在步骤205、206、207之后，还包括步骤208(未示出)。在步骤208确定是否结束流程。例如，通过确定是否存在带材的下一部分来确定是否结束流程。当存在带材的下一部分时，不结束流程；当不存在带材的下一部分时，结束流程。当在步骤208确定不结束流程时，进行步骤202。

在另一实施例中，当在步骤204确定ΔT不大于Th1时，返回步骤202，不再执行步骤206和207。换句话说，仅对ΔT大于Th1的情况进行处理，在其他情况下不进行温度控制。

下面示出一个当ΔT大于Th1时计算喷水流量的示例。

在该示例中，已知的参数如下：

T₁＝1065℃；

T₂＝1042℃；

Cnst＝0.00000005；

H＝34mm；

W＝1050mm；

T_a＝28℃；

C_P＝636J/(kg℃)；

D_d＝7.15kg/mm3；

LD＝1.5m；

V＝1.5m/s；

Kc＝0.00007；

Tr＝48℃；

L＝4.18m；

K_s＝0.008；

P_s＝12Mpa。

根据上面的参数可以确定：

ΔT＝1065-1042＝23℃；

根据等式(3)：

Δt＝1s；

根据等式(2)：

$T_{\mathrm{\Δr}}=0.00000005\×(\frac{1}{34}+\frac{1}{1050})\×\left[\frac{{(1065+273)}^4-{(28+273)}^4}{636\×7.15}\right]\×\left(\frac{1.5}{1.5}\right)$

根据等式(4)：

$T_{\mathrm{\Δc}}=2\×0.00007\×\left[\frac{1065-48}{34\×636\×7.15}\right]\×\sqrt{\frac{4.18}{1.5}}$

根据等式(1)：

T_Δw＝ΔT-(T_Δr+T_Δc)≈21℃

根据等式(5)：

$F_s=\frac{21\mathrm{HV}{D}_d{C}_p}{T_2{K}_s{P}_S}$

$\frac{21\×34\×1.5\×636\×7.15}{1065\×0.008\×12}$

$=30.48m^3$

应该理解，上面的计算喷水流量的示例仅是示例性，可以根据具体的条件下的各个参数来确定喷水流量。

根据本发明的控制带材的轧制温度的方法，可以使得带材的头部的开轧温度与带材的其他各个部分开轧温度基本一致，保证了整条带材的机械性能及厚度的均匀一致。根据本发明的带材可以是带钢、钛带等各种板带待轧制材料。

尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (17)

1.一种控制带材的轧制温度的方法，其特征在于所述方法包括步骤：

(a)当带材的头部经过温度传感器时，温度传感器检测带材头部的温度T₁，其中，沿带材传送方向布置有温度传感器、喷水调温集管和轧机；

(b)当带材的第i部分经过温度传感器时，温度传感器检测带材的第i部分的温度T₂，i为大于1的整数，带材的第1部分为带材的头部；

(c)计算温度T₂与T₁之差ΔT；

(d)当ΔT大于第一阈值时，根据ΔT、带材的第i部分的辐射温降、带材的第i部分的辊道接触温降和带材的第i部分的水冷温降计算喷水调温集管的喷水流量，并基于计算的喷水流量调整喷水调温集管的喷水流量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法还包括步骤：

(e)当ΔT小于等于第一阈值并且大于第二阈值时，i＝i+1，执行步骤(b)；

(f)当ΔT小于等于第二阈值时，使得T₁＝T₁+ΔT，i＝i+1，并执行步骤(b)，

其中，步骤(a)还包括：将i初始为2。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法还包括步骤：

(g)当ΔT不大于第一阈值时，i＝i+1，执行步骤(b)，

其中，步骤(a)还包括：将i初始为2。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤(f)还包括：提高带材的传送速度。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(f)中，ΔT与带材的传送速度成反比。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，带材的第i部分是带材的第i-1部分之后的任意部分。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，带材的第i部分是在所述带材的第i-1部分经过温度传感器之后过了预定时间时或带材被传送了预定距离时经过温度传感器的带材的部分。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一阈值为正值。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(d)中根据ΔT、带材的第i部分的辐射温降、带材的第i部分的辊道接触温降和带材的第i部分的水冷温降计算喷水调温集管的喷水流量的步骤包括：

确定所述辐射温降和所述辊道接触温降；

将ΔT减去所述辐射温降以及所述辊道接触温降得到所述水冷温降；

根据所述水冷温降计算所述喷水流量。

10.根据权利要求1或9所述的方法，其特征在于，所述辐射温降是指带材的第i部分在经过温度传感器之后、到达喷水调温集管之前由于热辐射造成的温降。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述辐射温降由T_Δr表示，其中，

$T_{\mathrm{\Δr}}=\mathrm{Cnst}\×(\frac{1}{H}+\frac{1}{W})\×\left(\frac{{(T_2+273)}^4-{(T_a+273)}^4}{C_P\·D_d}\right)\×\mathrm{\Δt}$

其中，Cnst表示热辐射系数，H表示带材进入轧机前的厚度，W表示带材进入轧机前的宽度，T_a表示周围环境温度，C_P表示带材的比热，D_d表示带材的的密度，Δt表示空冷时间。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，空冷时间Δt由下面的等式计算：

Δt＝LD/V

其中，LD表示温度传感器与喷水调温集管的距离，V表示辊道的线速度。

13.根据权利要求1或9所述的方法，其特征在于，所述辊道接触温降是指带材的第i部分在经过温度传感器之后进入轧机之前由于与辊道接触造成的温降。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述辊道接触温降由T_Δc表示，其中，

$T_{\mathrm{\Δc}}=2\mathrm{Kc}\frac{T_2-\mathrm{Tr}}{H{D}_d{C}_p}\sqrt{\frac{L}{V}}$

其中，Kc表示辊道的热传导系数，Tr表示辊道温度，H表示带材进入轧机前的厚度，D_d表示带材的密度，C_P表示带材的比热，L表示带材与辊道的接触长度，V表示辊道的线速度。

15.根据权利要求1或9所述的方法，其特征在于，所述水冷温降是指带材的第i部分在进入轧机之前由于喷水调温集管的喷水造成的温降。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述水冷温降由T_Δw表示，其中，

$T_{\mathrm{\Δw}}=\frac{T_2{K}_s{F}_s{P}_s}{{\mathrm{HVD}}_d{C}_p}$

其中，K_s表示水冷系数，F_s表示所述喷水流量，P_s表示为冷却水压力，H表示带材进入轧机前的厚度，V表示辊道的线速度，D_d表示带材的密度，C_p表示带材的比热。

17.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，第一阈值大于第二阈值。

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