CN104741389B - 一种通过改变冷却水喷射宽度控制热轧带钢平直度的方法 - Google Patents

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Abstract

一种通过改变冷却水喷射宽度控制热轧带钢平直度的方法,涉及一种专门适用于金属轧机或其加工产品的控制设备或方法，用于热轧线层流冷却系统，包括如下步骤：根据带钢产品的宽度B（单位mm）、边浪宽度c（单位mm）、设备总冷却宽度L（单位mm），依照公式S=L‑B+c确定单边遮蔽宽度S，并通过封堵对应冷却集管的集管喷嘴，改变冷却水喷射宽度。本发明的方法通过封堵冷却集管两侧一定范围内的喷嘴，改变冷却水喷射宽度，可以有效控制热轧带钢平直度，并且能够适应产品宽度的变化，提高板形质量和产品的成材率。本发明的方法用于现有的热轧线改造，可以在有效地改善冷却过程中带钢横向温度均匀性的同时，省略加热器或挡板装置，节约热轧线改造成本。

Description

一种通过改变冷却水喷射宽度控制热轧带钢平直度的方法
技术领域
本发明涉及一种专门适用于金属轧机或其加工产品的控制设备或方法，尤其适用于通过改变冷却水喷射宽度控制热轧带钢平直度的方法。
背景技术
热轧带钢生产工艺通常主要包括加热、粗轧、精轧、冷却和卷取等工序，随着不同热轧带钢产品的开发，轧后冷却工艺已成为热轧带钢生产的关键环节之一。在热轧带钢生产中，为了获得良好的材料性能，通常需要采取水冷的方法将温度控制到一定范围内。现代热连轧机输出辊道冷却系统一般采用层流冷却方式，如图1所示的热轧线示意图所示，层流冷却设备沿带钢的长度方向配置。中国发明专利“一种用于热轧带钢生产线的轧后冷却系统”（发明专利号：ZL201010221518.X授权公告号：CN101890437B）公开了一种用于热轧带钢生产线的轧后冷却系统，在轧线上沿钢板轧制运行方向依次排列密度不同集水管的冷却装置，其特征在于在轧机后设置超快速冷却区和层流冷却区,超快速冷却区采用密集管流结构,共设2组，上、下集管分别对应布置在每根乳辊的上、下方,并与高压水管相接，该集管喷嘴为倾斜喷射式缝隙结构；层流冷却区粗冷段集管组数量为5～10组，加密冷却段集管组数量为5～10组，精冷段组数量为2～3组；层流冷却段下集管采用喷管喷嘴，布置在每个辊道间隙中，与常压供水管路连接；该系统可以根据生产产品和轧机参数的不同调整冷却强度，能满足带钢从轧后800～1000℃快速冷却至200～750℃的温度区间的要求。中国发明专利“一种带钢的冷却装置及其冷却控制方法”（发明专利号：ZL200710092671.5授权公告号：CN101381806B）公开了一种带钢的冷却装置及其冷却控制方法。该冷却装置主要由冷却段由强力冷却区、粗调冷却区、精调冷却区组成，每个冷却区由若干冷却段构成，各冷却段长度相同，且均由上部层流冷却集管和下部喷射集管组成。该带钢冷却装置可以灵活地实现多种模式的冷却,可以实现多品种带钢对冷却控制的要求，满足热轧多相钢、超细晶粒钢等产品需求。
上述超快速冷却和多样化冷却的技术方案，都是用于带钢纵向平均温度控制的。在轧后冷却过程中，边部温降速度通常大于中部，使带钢边部温度低于中部，最终造成成品的边浪板形缺陷。对于带钢横向温度差异带来的边浪板形缺陷，通常的解决方法是提高冷却过程横向冷却的均匀性。通过PCT国际申请进入中国的发明专利“金属板平坦度控制方法”（PCT国际申请号：PCT/JP2000/008093中国发明专利号：ZL00802897.4授权公告号：CN1278792C）公开了一种金属板平坦度控制方法和实施该方法的装置，通过在轧制出口配备加热器，对带钢进行局部补热，通过测定金属板宽度边缘部与宽度中央部表面温度，基于所测定的表面温度，控制金属板宽度边缘部、中心部的加热温度，提高横向温度均匀性和板形质量。
日本专利JP60166117A和JP59232235A公开了一种高温钢板的冷却方法，即在冷却过程中，采用挡板装置对钢板边部一定范围内的冷却水进行遮蔽，减小边部冷却能力和边部温降，提高带钢横向温度均匀性和板形。中国发明专利“一种中厚板层流冷却链式边部遮蔽装置控制方法”（发明专利号：ZL200910010734.7授权公告号：CN101502849B）公开了一种中厚板层流冷却链式边部遮蔽装置控制方法，能够实现对单组集管边部遮蔽挡板位置的准确控制；从而提高钢板宽方向的温度控制均匀性。
上述专利中针对冷却过程横向（板宽方向）温度不均匀分布带来的板形问题，上述专利提出的改善温度均匀性和板形质量的技术方案，不论是局部补热还是对钢板边部的冷却水进行遮蔽，都需要加装复杂的设备装置，对于现有的热轧线改造来说，工程复杂，投资巨大。
发明内容
考虑以上发明存在的问题，本发明的目的在于提供一种经济实用的冷却边部遮蔽方法，同时能够适应产品宽度的变化，改善冷却过程带钢横向温度均匀性，从而提高板形质量。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种通过改变冷却水喷射宽度控制热轧带钢平直度的方法，用于热轧线层流冷却系统，所述的层流冷却系统包括若干沿带钢长度方向配置的冷却段，每个冷却段包含多组沿带钢宽度方向分布的集管喷嘴，其特征在于包括如下步骤：
S10：获取轧制带钢产品的宽度B和轧机冷却系统的总冷却宽度L；
S12：根据待轧制带钢产品的历史轧制数据，或者待轧制带钢产品的轧制试验数据，确定未采取边部遮蔽措施前带钢产品的边浪宽度c；
S20：根据带钢产品的宽度B、设备总冷却宽度L和边浪宽度c，依照以下公式确定单边遮蔽宽度S：
S=(L-B)2+c （1）
式中，B为带钢产品的宽度B，取值范围600～2100mm，c为边浪宽度，取值范围100～300mm，L为设备总冷却宽度，取值范围800～2300mm；
S30：分别从带钢宽度方向的两侧，按照步骤S20确定的单边遮蔽宽度S，封堵对应冷却集管的集管喷嘴，改变冷却水喷射宽度。
本发明的通过改变冷却水喷射宽度控制热轧带钢平直度的方法的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的步骤S20之后包括以下步骤：
S21：根据带钢的宽度范围，将总冷却宽度划分为n个宽度区间；将冷却集管沿带钢长度方向对应划分为n个冷却区段，使每个冷却区段的冷却宽度Li对应一个划分的宽度区间，其中，n=2～6，i=1～n；
S22：对应所述的n个冷却区段，分别对应其冷却宽度Li确定单边遮蔽宽度Si，使冷却水沿带钢的宽度方向形成由内部到边部的流量梯度，层流冷却能力在带钢边部逐步减小；各冷却区段的单边遮蔽宽度Si依照以下公式确定：
Si=(L-Li)2 （2）
式中，Si为第i冷却区段的单边遮蔽宽度，取值范围100～300mm，L为总冷却宽度，取值范围800～2300mm，Li为第i冷却区段的冷却宽度，取值范围500～1900mm。
本发明的通过改变冷却水喷射宽度控制热轧带钢平直度的方法的一种更好的技术方案，其特征在于所述的步骤S30使用旋塞封堵冷却集管的集管喷嘴；通过调节旋塞的开度，使冷却水沿带钢的宽度方向形成由内部到边部的流量梯度，实现冷却能力在边部的单边遮蔽宽度S范围内逐步减小的冷却模式。
本发明的有益效果是:
1、本发明的方法通过封堵冷却集管两侧一定范围内的喷嘴，改变冷却水喷射宽度，可以有效控制热轧带钢平直度，并且能够适应产品宽度的变化，提高板形质量和产品的成材率。
2、与现有的带钢进行局部补热或者采用挡板装置遮蔽边部冷却水的控制热轧带钢平直度方法相比，本发明的方法用于现有的热轧线改造，可以在有效地改善冷却过程中带钢横向温度均匀性的同时，省略加热器或挡板装置，节约热轧线改造成本。
附图说明
图1是热轧生产线示意图；
图2是层流冷却装置的冷却段示意图；
图3是本发明通过封堵集管喷嘴改变冷却水喷射宽度的示意图；
图4是冷却水沿带钢的宽度方向形成由内部到边部的流量梯度的示意图；
图5是某产品采用本发明的方法前后的成材率变化示意图；
图6是某品种带钢采用本发明的方法前后的横向温度分布曲线图，其中，曲线a为采用本发明的方法前的带钢横向温度分布，曲线b为采用本发明的方法后的带钢横向温度分布。
图中，100-加热炉，200-粗轧机，300-精轧机，400-轧机后测温装置，420-卷取前测温装置，500-分段式层流冷却装置，510-未封堵集管喷嘴，520-封堵的集管喷嘴，600-卷取机，610-带钢，F1～F7-热轧机架，N-粗冷区，M-主冷区，J-精冷区。
具体实施方式
为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地详细描述。
本发明的通过改变冷却水喷射宽度控制热轧带钢平直度的方法,用于热轧线层流冷却系统，在图1所示的热轧生产线的实施例中，依次通过加热炉100，粗轧机200和精轧机300的带钢610，通过热轧机架F1～F7之后进入层流冷却系统500。该实施例的层流冷却系统为分段式层流冷却装置500，如图2所示，包括若干沿带钢长度方向配置的冷却段，如图2中的粗冷区N，主冷区M，精冷区J，每个冷却段包含多组沿带钢宽度方向分布的冷却集管（如图2中的1-17）。每一组冷却集管包括沿带钢宽度方向分布的一排或多拍集管喷嘴，参见图3。未封堵集管喷嘴510，封堵的集管喷嘴520，卷取机600，，粗冷区N，主冷区M，精冷区J，轧机后测温装置400，卷取前测温装置420，
本发明的通过改变冷却水喷射宽度控制热轧带钢平直度的方法,包括如下步骤：
S10：根据待轧制带钢产品的历史轧制数据，或者待轧制带钢产品的轧制试验数据，确定未采取边部遮蔽措施前带钢产品的边浪宽度c；
S20：根据带钢产品的宽度B、设备总冷却宽度L和边浪宽度c，依照以下公式确定单边遮蔽宽度S：
S=(L-B)2+c （1）；
S30：分别从带钢宽度方向的两侧，按照步骤S20确定的单边遮蔽宽度S，封堵对应冷却集管的集管喷嘴，改变冷却水喷射宽度，以便减小带钢边部冷却能力和温降，提高横向温度均匀性，如图3所示。在实际生产线上，可以利用焊接方式或者使用木塞，对冷却集管边部单边遮蔽宽度S范围内的集管喷嘴进行封堵。
由于一条热轧生产线通常需要生产众多宽度规格的产品，为了能够适应不同的宽度规格，需要采用差异封堵方式，即每组集管边部堵塞宽度不同，最终在边部一定宽度范围内，形成由内部到边部，冷却能力逐步减小的冷却方式。本发明的通过改变冷却水喷射宽度控制热轧带钢平直度的方法采用差异封堵的一个实施例如图4所示，步骤S20之后还包括以下步骤：
S21：根据带钢的宽度范围，将总冷却宽度划分为n个宽度区间；将冷却集管沿带钢长度方向对应划分为n个冷却区段，使每个冷却区段的冷却宽度Li对应一个划分的宽度区间，其中，n=2～6，i=1～n；在图4所示的实施例中，n=4，i=1～4。
S22：对应所述的n个冷却区段，分别对应其冷却宽度Li确定单边遮蔽宽度Si，使冷却水沿带钢的宽度方向形成由内部到边部的流量梯度，层流冷却能力在带钢边部逐步减小；在图4所示的实施例中，冷却水流量沿带钢的宽度方向的逐步递减，从100%逐步递减到25%。
各冷却区段的单边遮蔽宽度Si依照以下公式确定：
Si=(L-Li)2 （2）
式中，Si为第i冷却区段的单边遮蔽宽度，取值范围100～300mm，L为总冷却宽度，取值范围800～2300mm，Li为第i冷却区段的冷却宽度，取值范围500～1900mm。
根据本发明的通过改变冷却水喷射宽度控制热轧带钢平直度的方法的一个优选的实施例，在所述的步骤S30使用旋塞封堵冷却集管的集管喷嘴；通过调节旋塞的开度使冷却水沿带钢的宽度方向形成由内部到边部的流量梯度，实现冷却能力在边部的单边遮蔽宽度S范围内逐步减小的冷却模式。采用旋塞封堵冷却集管的集管喷嘴可以更好地适应产品品种的变化，比焊接封堵方式有更大的灵活性。
在热轧带钢生产中，精轧出口平直度良好的带钢，经过冷却之后，可能表现出平直度缺陷，影响下游工序操作和用户使用。为了改善产品平直度，针对某热轧带钢产品中存在的此类问题，考虑轧后工序对平直度的影响规律，实施本发明的通过改变冷却水喷射宽度控制热轧带钢平直度的方法，收到了良好效果。图5是2012年6月开始实施本发明的方法前后该产品的成材率变化，由于改善了产品平直度，产品的成材率明显提高。
实施例
本发明的通过改变冷却水喷射宽度控制热轧带钢平直度的方法的两个具体实施例如下：
实施例一：
将本方法应用于某热轧生产，产品规格宽度范围为750～1650mm，层流冷却总宽度为1780mm，需要通过边部遮蔽改善平直度缺陷的产品规格范围为1150～1340mm。为了改善热轧过程带钢的横向温度均匀性和平直度，实施冷却边部遮蔽。取L1=1050mm，L2=1150mm，L3=1250mm，L4=1450mm。由公式1和2，可计算得到不同冷却段的单边遮蔽宽度Si分别为：S1=365mm，S2=265mm，S3=165mm，S4=65mm。
对于冷却后存在平直度缺陷的某热轧不锈钢产品BN1D，规格2.3*1250，共计23卷，按上述方法实施冷轧边部遮蔽控制。
表1所示为采用本发明的通过改变冷却水喷射宽度控制热轧带钢平直度的方法前后产品的平直度。
表1旧方法和本发明的方法下的带钢平直度
序号 采用方法 卷数 平均平直度（I）
1 旧方法 34 124.5
2 新方法 23 15.8
实施例二：
将本发明的方法应用于某热轧生产，产品规格宽度范围为750～1650mm，层流冷却总宽度为1780mm，需要通过边部遮蔽改善平直度缺陷的产品规格范围为950～1250mm。为了改善热轧过程带钢的横向温度均匀性和平直度，实施冷却边部遮蔽。取L1=850mm，L2=950mm，L3=1050mm，L4=1150mm。由式由公式1和2，可计算得到不同冷却段的单边遮蔽宽度Si分别为：S1=365mm，S2=265mm，S3=165mm，S4=65mm。
对于冷却后存在平直度缺陷的某热轧不锈钢产品BN1D，规格2.3*1250，共计17卷，按上述方法实施冷轧边部遮蔽控制。表2所示为遮蔽前后产品的平直度平均值。
表2旧方法和本发明的方法下的带钢平直度
序号 采用方法 卷数 平均平直度（I）
1 旧方法 29 85.6
2 新方法 17 5.9
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的技术方案，而并非用作为对本发明的限定，任何基于本发明的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种通过改变冷却水喷射宽度控制热轧带钢平直度的方法，用于热轧线层流冷却系统，所述的层流冷却系统包括若干沿带钢长度方向配置的冷却段，每个冷却段包含多组沿带钢宽度方向分布的集管喷嘴，其特征在于包括如下步骤：S10：获取轧制带钢产品的宽度B和轧机冷却系统的总冷却宽度L；
S12：根据待轧制带钢产品的历史轧制数据，或者待轧制带钢产品的轧制试验数据，确定未采取边部遮蔽措施前带钢产品的边浪宽度c；
S20：根据带钢产品的宽度B、设备总冷却宽度L和边浪宽度c，依照以下公式确定单边遮蔽宽度S：
S＝(L-B)/2+c (1)
式中，B为带钢产品的宽度B，取值范围600～2100mm，c为边浪宽度，取值范围100～300mm，L为设备总冷却宽度，取值范围800～2300mm；
S21：根据带钢的宽度范围，将总冷却宽度划分为n个宽度区间；将冷却集管沿带钢长度方向对应划分为n个冷却区段，使每个冷却区段的冷却宽度Li对应一个划分的宽度区间，其中，n＝2～6，i＝1～n；
S22：对应所述的n个冷却区段，分别对应其冷却宽度Li确定单边遮蔽宽度Si，使冷却水沿带钢的宽度方向形成由内部到边部的流量梯度，层流冷却能力在带钢边部逐步减小；各冷却区段的单边遮蔽宽度Si依照以下公式确定：
Si＝(L-Li)/2 (2)
式中，Si为第i冷却区段的单边遮蔽宽度，取值范围100～300mm，L为总冷却宽度，取值范围800～2300mm，Li为第i冷却区段的冷却宽度，取值范围500～1900mm；
S30：分别从带钢宽度方向的两侧，按照步骤S20确定的单边遮蔽宽度S，封堵对应冷却集管的集管喷嘴，改变冷却水喷射宽度。
2.根据权利要求1所述的通过改变冷却水喷射宽度控制热轧带钢平直度的方法，其特征在于所述的步骤S30使用旋塞封堵冷却集管的集管喷嘴；通过调节旋塞的开度使冷却水沿带钢的宽度方向形成由内部到边部的流量梯度，实现冷却能力在边部的单边遮蔽宽度S范围内逐步减小的冷却模式。
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