CN103962389A - 一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法，在冷却水喷嘴组的正中间位置设置3个并排设置的主冷却水喷嘴，在主冷却水喷嘴两侧的分别各设置1个副冷却水喷嘴，在副冷却水喷嘴两侧再分别设置2个次级冷却水喷嘴，最后在整个冷却水喷嘴组的两端分别设置1个末端冷却水喷嘴，冷却水喷嘴组的主冷却水喷嘴的喷水量最大，副冷却水喷嘴的喷水量次之，次级冷却水喷嘴小于副冷却水喷嘴的喷水量，末端冷却水喷嘴的喷水量最小。本发明将沿轧辊宽度方向从中心点向两侧按流量从大到小梯度布置，针对轧辊在轧制过程中随时间及轧制带钢吨位增加，轧辊中心凸度受热变形最大，热凸度分布曲线从中心点向两侧梯度变小，对应性进行水喷嘴流量布置，最终实现轧制过程的板型跑偏控制目。

Description

一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法

技术领域

本发明涉及一种钢铁生产领域中的轧钢自动控制方法，尤其涉及一种通过对轧机轧辊冷却水喷嘴进行梯度布置来控制轧辊辊型热凸度变化量的方法，实现轧制过程的板型跑偏控制。

背景技术

目前在各家钢铁生产企业中，粗轧机架机组通常由四个轧机组成（以下简称R1轧机、R2轧机、R3轧机和R4轧机），其中R2轧机是最核心的机架。通常情况下R2轧机采用1~5道次轧制，个别情况也采用1~3道次轧制。由于1~5道次或1~3道次都是采用了可逆道次轧制，轧制过程中的板形变化大。

随着钢铁生产技术的日益进步，且为了进一步降低轧辊辊耗，并同时提升产品表面质量，粗轧机架机组的R2轧机试用了高速钢轧辊，由于该轧辊与原来使用的半高速钢轧辊，在轧辊材质、表面硬度、特别是辊型热凸度方面有着很大差异，加上现有的工艺技术水平尚未完全掌握高速钢轧辊的使用特性，如图1所示，导致在上机后经常会发生带钢跑偏、带钢头尾呈C型或S形等板形不良现象，行业内俗称“镰刀弯”，而中间坯一旦产生上述问题后的危害是很大的，比如，产生问题的中间坯，在进入后续的R3轧机时，就会产生撞击R3轧机的轧机导板，造成头部翘头或扣头不能正常咬入轧机，严重的会造成R3轧机和R4轧机之间跑偏，造成废钢事故，据不完全统计，因为R2轧机采用高速钢轧辊，发生的多次因板型跑偏造成的废钢事故中，最为严重的一次将R3轧机的轧机导板全部撞坏，停机时间达到5小时，致使R3轧机不能正常投入使用而空设近一个月。为此R2轧机的高速钢轧辊也基本处于停用状态。

而在现有技术中所使用的普通半高速钢轧辊中，由于使用时间长，现场操作工人对它的工艺特性掌握比较全面，因此，使用也相对比较稳定，在板型控制过程中，为了防止中间坯产生镰刀弯，通常有两种控制方法：第一，控制中间坯两侧的温度差，防止由于温差造成的不对称延伸。控制温差的主要手段是提高板坯加热的均匀性，防止板坯在加热炉炉门口停留过长时间等；第二，针对水平轧机两侧辊缝偏差造成的镰刀弯，现有的操作是对水平轧机进行调平控制，即根据轧制后中间坯的镰刀弯的情况相应地调整水平轧机两侧的辊缝。这种辊缝的调整可以根据操作者的经验也可以由控制系统根据相应的控制方法自动控制。但是采用高速钢轧辊后，轧制的不稳定性就马上暴露出来，如图2所示，对已轧制15000吨带钢后下机的高速钢轧辊抽辊进行辊型测量所得到曲线示意图，从该图中可以发现，高速钢轧辊虽然在表面硬度、辊型曲线方面能参考了老轧辊的一些工艺参数，但是高速钢轧辊在轧制过程中受热发生热凸度变化是比较大的，一般新辊及冷辊的负凸度在(-0.4mm~-0.5mm)左右，轧制15000吨带钢后的负凸度减少到（-0.1mm~-0.2mm）左右，说明轧辊受热变形热凸度在15小时内变化量可达到0.3mm左右，高速钢轧辊的轧制的不稳定性直接困扰着轧线正常生产，通过一段时间的跟踪摸索，比较相同的观点就是新高速钢轧辊，在辊型热凸度变化上面与旧轧辊存在较大差异，当轧辊中部热凸度过大就会造成带钢轧制时产生跑偏废钢问题，这也是现有技术下的工艺没有掌握该特性的主要原因。

而对国外同行业所采用的方法，其归纳如下：

1.通过镰刀弯测量装置测量出轧机本道次轧制后镰刀弯产生的区域和位置，然后调整水平轧机两侧的辊缝来控制下个道次的镰刀弯；

2.通过镰刀弯检测器进行镰刀弯的检测，之后通过镰刀弯控制器对检测到的结果进行对比分析后计算出需要的控制量后，通过调整水平轧机的辊缝进行控制；

3.通过检测出镰刀弯的实际大小，采用两侧不对称的弯辊力来控制镰刀弯。专利JP62033009A所述，通过镰刀弯和辊缝检测装置检测出镰刀弯和对应的辊缝，根据镰刀弯和辊缝的对应关系，调整辊缝控制镰刀弯。

但是上述方法均是对镰刀弯进行检测控制而并没有解决如何消除这种现象。

虽然存在着上述问题，但是不能因噎废食，因为如果能采用高速钢轧辊的话对整个粗轧机组的降低辊耗有很大贡献，且按照这种更替速度的话以后各家钢铁生产企业的R2轧机所采购的轧辊均为高速钢轧辊，原来使用的板型比较稳定的半高速钢轧辊被高速钢轧辊取代只是一个时间问题，因此，必须能熟练掌握使用高速钢轧辊，且高速钢轧辊板型跑偏成为目前所急需解决的难题，故现在迫切需要找到一种能控制高速钢轧辊的辊型热凸度变化规律来控制板型跑偏的有效方法。

发明内容

本发明通过对轧辊上机轧制后，随轧制时间和轧制带钢吨位变化，轧辊辊身受热变化，产生的辊型热凸度造成的带钢跑偏的长时间观察记录后，提供了一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法，通过对轧辊冷却水梯度布置来控制辊型热凸度变化，从而控制板型跑偏，实现稳定轧制是通过水流量变化对应轧辊热凸度变化率，针对性控制凸度变化趋势，最后降低辊型凸度变化对带钢产生的跑偏影响因素。

一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法，具体如下：

1）在轧机的轧机上轧辊的上方设置冷却水喷嘴组；

2）所述的冷却水喷嘴组的位于正中间位置的为3个并排设置的主冷却水喷嘴，在主冷却水喷嘴两侧的分别各设置1个副冷却水喷嘴，在副冷却水喷嘴两侧再分别设置2个次级冷却水喷嘴，最后在整个冷却水喷嘴组的两端分别设置1个末端冷却水喷嘴；

3）将冷却水喷嘴组的各个水喷嘴的喷水量进行重新分布，其中主冷却水喷嘴的喷水量最大，副冷却水喷嘴的喷水量次之，次级冷却水喷嘴小于副冷却水喷嘴的喷水量，而设置两端的末端冷却水喷嘴的喷水量最小。

根据本发明的一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法，其特征在于，所述的冷却水喷嘴组的各个水喷嘴的喷水量，其具体为，位于整个冷却水喷嘴组的正中间位置的3个主冷却水喷嘴的喷水量为145~155L/min，位于主冷却水喷嘴两侧的副冷却水喷嘴的喷水量为135~140L/min，位于副冷却水喷嘴两侧的次级冷却水喷嘴的喷水量为110~115L/min，而位于整个冷却水喷嘴组两端的末端冷却水喷嘴的喷水量为87~92L/min。

根据本发明的一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法，其特征在于，所述的冷却水喷嘴组的各个冷却水喷嘴呈横向并排排列。

本发明的一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法，经过长时间的对高速钢轧辊的观察，我们发现由于轧辊在轧制热带钢时，会产生大量热量，受热的轧辊随轧制量增加，热量会成倍增加，这是由于轧辊中部受热最大，散热也是最差的，所以，轧辊热凸度一般中部是最大的，采用轧辊冷却水就是要将轧辊热量带走，同时控制轧辊热凸度变化量，确保轧辊表面氧化膜正常建立，保证轧制带钢稳定，板型受控。而现有轧机的冷却水布置都是同型号的，不能满足高速钢轧辊的需要，所以根据所在轧机工作状况，掌握其最大的热变形，最终确定采用不同型号规格的水喷嘴，且喷水量从中间最大依次向两边递减的方法来实现轧辊冷却，即控制了轧辊的辊型热凸度。

本发明的一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法，其总结如下，对轧机轧辊冷却水布置方式改变，即在原来机架轧辊冷却水水喷嘴个数不变，而水喷嘴流量大小进行调整，采用一种冷却曲线按梯度控制，就是将沿轧辊宽度方向，从中心点向两侧（工作侧、传动侧）按流量从大到小梯度布置，针对轧辊在轧制过程中，随时间及轧制带钢吨位增加，轧辊中心凸度受热变形最大，热凸度分布曲线从中心点向两侧（工作侧、传动侧）梯度变小特点，对应性进行水喷嘴流量布置，最终达到控制轧辊热凸度变化量，实现轧制过程的板型跑偏控制目的的方法。

使用本发明的一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法，获得了如下有益效果：

1.本发明的一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法，直接防止了现有技术下的高速钢轧辊所存在的带钢跑偏、带钢头尾呈C型或S形等板形不良现象，降低了废钢率，大大提升了钢铁产品的质量；

2.本发明的一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法，使得中间坯在进入后续的R3轧机时，不会再撞击R3轧机的轧机导板，防止了头部翘头或扣头不能正常咬入轧机，大大降低了事故的可能性，有利于安全生产；

3.本发明的一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法，不需要对机架轧辊冷却水，从设备机械、电气结构上进行改造，只是调整冷却水喷嘴，达到了有效控制轧辊热凸度变化造成的带钢跑偏度钢事故，减少了设备改造费用支出，还大大节约了冷却水的使用，有利于节能环保。

附图说明

图1为现有技术下的冷却水喷嘴没有采用梯度冷却的方式而导致带钢跑偏的的带钢运行示意图；

图2为现有技术下的高速钢轧辊的辊型测量后所得到曲线示意图；

图3为采用本发明的一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法的带钢运行示意图。

图中：1-冷却水喷嘴组，A-主冷却水喷嘴，B-副冷却水喷嘴，C-次级冷却水喷嘴，D-末端冷却水喷嘴，2-轧机上轧辊，3-轧机下轧辊，4-带钢。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法做进一步的描述。

实施例

如图3所示，一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法，在轧机的轧机上轧辊2的上方设置冷却水喷嘴组1；

所述的冷却水喷嘴组的位于正中间位置的为3个并排设置的主冷却水喷嘴A，在主冷却水喷嘴两侧的分别各设置1个副冷却水喷嘴B，在副冷却水喷嘴两侧再分别设置2个次级冷却水喷嘴C，最后在整个冷却水喷嘴组的两端分别设置1个末端冷却水喷嘴D；

将冷却水喷嘴组的各个水喷嘴的喷水量进行重新分布，其中主冷却水喷嘴A的喷水量最大，副冷却水喷嘴B的喷水量次之，次级冷却水喷嘴C小于副冷却水喷嘴的喷水量，而设置两端的末端冷却水喷嘴D的喷水量最小。

本实施例中，冷却水喷嘴组的各个水喷嘴的喷水量，其具体为，位于整个冷却水喷嘴组的正中间位置的3个主冷却水喷嘴的喷水量为150L/min，位于主冷却水喷嘴两侧的副冷却水喷嘴的喷水量为137L/min，位于副冷却水喷嘴两侧的次级冷却水喷嘴的喷水量为112L/min，而位于整个冷却水喷嘴组两端的末端冷却水喷嘴的喷水量为89L/min。具体可参考如下表1。

R2轧辊梯度冷却水配置表

表1冷却水流量配置及水喷嘴型号表

冷却水喷嘴组的各个冷却水喷嘴呈横向并排排列。

如图3所示，采用本发明的利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法后的轧机机组冷却水喷嘴梯度冷却，水喷嘴型号按流量大小不等，由总部流量最大向两侧逐渐减少布置，完全控制了轧机上轧辊2和轧机下轧辊3的轧辊中部凸度变化量，确保了轧辊受热后中部凸度量受控，根据高温金属受挤压流动特点，带钢4会在辊缝中沿轧制中心线运行，不会出现带钢往两侧的传动侧或工作侧跑偏，这样就不会出现上述所说的带钢跑偏撞坏设备的废钢事故，也是我们希望看到的板型控制情况。

本发明的一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法，其总结如下，对轧机轧辊冷却水布置方式改变，即在原来机架轧辊冷却水水喷嘴个数不变，而水喷嘴流量大小进行调整，采用一种冷却曲线按梯度控制，就是将沿轧辊宽度方向，从中心点向两侧（工作侧、传动侧）按流量从大到小梯度布置，针对轧辊在轧制过程中，随时间及轧制带钢吨位增加，轧辊中心凸度受热变形最大，热凸度分布曲线从中心点向两侧（工作侧、传动侧）梯度变小特点，对应性进行水喷嘴流量布置，最终达到控制轧辊热凸度变化量，实现轧制过程的板型跑偏控制目的的方法。

通过采用本发明的一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法后的粗轧机组的R2轧机，已全部采用高速钢轧辊，生产近一年来基本没有再发生R2高速钢轧辊跑偏度钢事故。调整轧辊冷却水工艺前后的部分板型跑偏数据见下表：

表2调整轧辊冷却水工艺前后的部分板型跑偏数据

通过以上数据可以看出，在试用R2高速钢轧辊，冷却水工艺没有调整前，带钢轧制的跑偏量为平均（78～564）mm,而经过调整后的轧辊冷却水后带钢平均跑偏量只有（19～73）mm，效果十分明显。

本发明将沿轧辊宽度方向从中心点向两侧按流量从大到小梯度布置，针对轧辊在轧制过程中随时间及轧制带钢吨位增加，轧辊中心凸度受热变形最大，热凸度分布曲线从中心点向两侧梯度变小，对应性进行水喷嘴流量布置，最终实现轧制过程的板型跑偏控制目，本发明适用于各种钢铁生产领域中的采用高速钢轧辊的轧钢自动控制领域。

Claims (6)

1.一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法，其特征在于：

1）在轧机的轧机上轧辊（2）的上方设置冷却水喷嘴组（1）；

2）所述的冷却水喷嘴组（1）的位于正中间位置的为3个并排设置的主冷却水喷嘴（A），在主冷却水喷嘴两侧的分别各设置1个副冷却水喷嘴（B），在副冷却水喷嘴两侧再分别设置2个次级冷却水喷嘴（C），最后在整个冷却水喷嘴组的两端分别设置1个末端冷却水喷嘴（D）；

3）将冷却水喷嘴组（1）的各个水喷嘴的喷水量进行重新分布，其中主冷却水喷嘴（A）的喷水量最大，副冷却水喷嘴（B）的喷水量次之，次级冷却水喷嘴（C）小于副冷却水喷嘴的喷水量，而设置两端的末端冷却水喷嘴（D）的喷水量最小。

2.如权利要求1所述的一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法，其特征在于，所述的位于整个冷却水喷嘴组（1）的正中间位置的3个主冷却水喷嘴（A）的喷水量为145~155L/min。

3.如权利要求1所述的一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法，其特征在于，所述的位于主冷却水喷嘴（A）两侧的副冷却水喷嘴（B）的喷水量为135~140L/min。

4.如权利要求1所述的一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法，其特征在于，所述的位于副冷却水喷嘴（B）两侧的次级冷却水喷嘴（C）的喷水量为110~115L/min。

5.如权利要求1所述的一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法，其特征在于，所述的位于整个冷却水喷嘴组（1）两端的末端冷却水喷嘴（D）的喷水量为87~92L/min。

6.如权利要求1所述的一种利用冷却水喷嘴梯度布置来控制辊型热凸度的方法，其特征在于，所述的冷却水喷嘴组（1）的各个冷却水喷嘴呈横向并排排列。