CN105710131A - 一种热连轧轧辊冷却水出口水量轴向分布的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是针对热连轧生产过程中的轧辊冷却水配置方法的改进，尤其涉及精轧工作辊冷却水水量分布方法改进。主要解决现有热轧精轧工作辊冷却水轴向分布情况下，存在的轧辊中间部位轧制量多，轧辊冷却能力相对不足引起的局部氧化膜厚导致的轧辊表面氧化膜剥落的问题。本发明技术方案：包括以下步骤：1、根据现有产品大纲确定各主要宽度的轧制长度，2、计算轧辊各区域段轧制长度，3、分配入口流量和出口流量，入口流量占总流量约10～30%，出口水量占总流量约70～90%，4、入口流量均匀分布，总冷却宽度：最大轧制宽度+150～250mm，5、将轧辊冷却水按中心对称，将单位宽度水量按大小分2m-1个区间，形成m个台阶分布，各区间宽度分别为C1、C2、…、Cm，6、出口单位宽度流量确定。

Description

一种热连轧轧辊冷却水出口水量轴向分布的方法

技术领域

本发明是针对热连轧生产过程中的轧辊冷却水配置方法的改进，尤其涉及一种热轧精轧工作辊冷却水沿轴向分布的方法。

背景技术

在生产热轧带钢时，轧辊需要进行冷却，首先是保证其使用安全，其次也要保证轧辊有稳定的热膨胀，以便进行板形控制。对于精轧工作辊尤其是前段工作辊，一般使用高速钢、高铬铸铁材质，在使用过程中要通过形成氧化膜来提高轧辊耐磨性能，致密稳定的氧化膜也能保证带钢表面质量。目前国内外制造商如西马克等，对精轧工作辊出口冷却水量沿辊身方向（轴向）均匀分布，使用过程中经常暴露出带钢板形不易控制、板凸度小。轧辊表面尤其是轧辊中部氧化膜剥落，影响高表面质量要求等问题。

高强减薄是目前热轧产品发展方向之一。轧辊表面氧化膜剥落问题是轧制高强度薄规格产品暴露出来的主要问题之一。首先是发生剥落后，带钢表面存在氧化铁皮，不满足汽车结构等高表面质量要求。这种由于轧辊表面氧化膜剥落引起的氧化铁皮一般称辊系铁皮。其次是轧制这些高强薄板时，需要足够的宽度、厚度过渡，即轧制到一定的数量才能稳定生产这些品种，新换的工作辊不能直接轧制这些品种。因此对生产的影响很大，需要更换轧辊，需要将后序的板坯取消（炉后回炉）并重新组织。第三影响成本，加热好板坯成本近100元/吨，发生辊系铁皮后，后续的板坯需要炉后回炉，增加能源成本，已轧的产品由于质量原因要求降级，增加质量成本。

针对这些问题，国内外热轧厂进行攻关解决。中国专利申请201220183612.X公开了《一种防止轧辊表面剥落的冷却水调整装置》，根据轧辊直径变化，调整防剥落水角度，来保证防剥落水效果；中国专利申请200610102366.5公开了《防止镍铬轧辊表面氧化膜剥落的方法》，通过工艺控制与优化，解决了轧制铁素体不锈钢时的镍铬轧辊氧化膜剥落问题；中国专利申请201110123442.1公开了《一种解决热连轧带钢表面柳叶状铁皮压入的方法》，通过计划优化、轧辊冷却水流量控制及工艺优化，解决了带钢表面柳叶状铁皮压入的问题。目前没有查询到解决前述问题的方法。

发明内容

本发明的目的是提出了一种热轧精轧工作辊冷却水沿轴向分布的方法，主要解决现有热轧精轧工作辊冷却水轴向分布情况下，存在的轧辊中间部位轧制量多，轧辊冷却能力相对不足引起的局部氧化膜厚导致的轧辊表面氧化膜剥落的问题。导致轧辊表面氧化膜剥落有三大要素，其一是氧化膜厚度，其二是与轧辊制造工艺相关的氧化膜结合强度，第三是氧化膜承受的应力。在二、三项固定的前提下，超过一定厚度（有时称临界厚度），氧化膜就开始剥落，并不断恶化。一般来说，结合强度越差，承受应力越大，氧化膜临界厚度越薄。第二项受轧辊影响，不能完全受控，第三条由于轧制高强薄板，轧制条件必然恶劣，也无法受控。现场控制氧化膜剥落的主要手段就是降低氧化膜厚度，使带钢都在临界厚度以下工作。

影响氧化膜厚度的因素是氧化速度和氧化时间，一般认为氧化速度与温度成指数关系，氧化量（氧化膜厚度）与氧化时间成幂函数关系。总之都是正相关。经研究分析认为，导致轧辊中部氧化膜剥落原因是由于轧辊中部氧化膜厚度较两侧厚，超过临界厚度。其原因一是由于中间轧制量大，氧化时间长，二是由于带钢中部温度高导致轧辊中部温度高造成氧化速度快。由于中间轧制量大无法控制，可以通过降低轧辊中部温度来降低中部氧化膜生长速度。本发明在保持目前总水量不变的前提下，结合产品大纲和实际生产时，各宽度范围轧制长度，按对应的比例分配冷却水的流量，实现多轧制区域的水量多，少轧制区域的水量少。避免了原工作辊两侧冷却能力富余而工作辊中部能力不足的情况发生。

本发明技术方案：一种热连轧轧辊冷却水出口水量轴向分布的方法，包括以下步骤：

1、根据现有产品大纲确定各主要宽度的轧制长度

1）按设计规格分配表，轧制厚度范围为H0～Hk，轧制宽度范围为B0～Bm；厚度组矩为k个，分别是[H0，H1]，（H1，H2]，…（H(k-1)，Hk],其代表规格分别为h1，h2，…hk；宽度组矩为m个，分别是[B0，B1]，（B1，B2]，…（B（m-1），Bm]，其代表规格分别为b1，b2，…bm；对应生产量为a11，a12，…a1k…amk；

2）计算各宽度轧制长度Lj(j=1～m)

厚度范围（H(i-1)，Hi],宽度范围（B（j-1)，Bj]对应产量为aij，其轧制长度Lij=aij/hi/bj/γ

其中γ为钢密度

Lj=L1j+L2j+Lij+…+Lkj。

2、计算轧辊各区域段轧制长度

各种宽度组矩的带钢，轧辊中部均进行轧制，只有宽规格，轧辊边部区域才参与轧制，

按轧线（轧辊）中心点为对称点，（B（m-1），Bm]轧制长度为Lm；

以轧线（轧辊）中心点为原点，（Bm-2，Bm-1]轧制长度为Lm+Lm-1

……

以轧线（轧辊）中心点为原点，[B0，B1]轧制长度为Lm+Lm-1+…+L1。

3、分配入口流量和出口流量

由于入口作用主要是润滑，出口作用主要是冷却，重点保证出口水量，水量分配为入口流量占总流量约10～30%，出口流量占总流量约70～90%。

4、入口流量为保证润滑效果，均匀分布，总冷却宽度：最大轧制宽度+150～250mm，增加的原因是热膨胀（约1%）、宽度余量（30～50）、侧导板余量。

5、将轧辊冷却水按中心对称，将单位宽度水量按大小分2m-1个区间，形成m个台阶分布，各区间宽度分别为C1、C2、…、Cm，

C1、C2、…、Cm-1分别为B1-f、B2-f、…、Bm-f

Cm为Bm+g

其中：f为100-150，主要考虑带钢边部温度较低，冷却水量可以适当下降；

g为100-200，主要考虑热膨胀（约1%）、宽度余量（30-50）、侧导板余量等。

6、出口单位宽度流量确定

1）若Lm小于等于Lj平均值的40%，取Lm大于等于平均值*40%，以保证连续生产（B（m-1），Bm]宽度规格的必需水量；

2）若L（m-1）小于等于Lj平均值的90%，取L（m-1）大于等于平均值*90%，以保证连续生产（B（m-2），B（m-1）]宽度规格的必需水量；

3）按L1、L2、…、Lm的比例分布m个台阶的单位流量，

Y1：Y2：、…、:Ym=L1/Lm:L2/Lm:、…、:1。

本发明的技术效果：轧辊冷却是为了满足轧制需要的，轧制的带钢宽度分布是有规律的，本发明根据轧制宽度配置轧辊冷却水量，配置后轧制多的区域流量较大，轧制少的区域水量较小。与常规的均匀分布相比，提高了轧辊中间区域的水量，实际上是提高中间区域的冷却能力；减少了边部区域的冷却水量，实际上是降低了边部区域的水量浪费。经检查，采用本发明方法后，轧辊表面氧化膜剥落的问题大大减少，经试验，轧制高强酸洗薄板的连轧块数由原来的QStE420TM牌号2.0mm规格3-5块提高到目前10块以上，最高达到20块。小于等于2.5mm高强酸洗薄板废次降由原来10%以上下降到目前5%。

附图说明

图1为本发明1780产线各宽度组矩轧制量。

图2为本发明1780产线各宽度组矩轧制公里数。

图3为本发明1780产线各宽度组矩修正轧制公里数。

图4为本发明1780产线F1、F2入口轧辊冷却水分布。

图5为本发明1780产线F1出口轧辊冷却水分布。

图6为本发明1780产线F2出口轧辊冷却水分布。

具体实施方式

实施例1：1780产线F1轧辊冷却水量分布

以1780轧线F1机组为例，F1轧辊冷却水总水量1222t/h。设计规格分配表如下：

1、根据现有产品大纲确定各主要宽度的轧制长度

1）按设计规格分配表，轧制厚度范围为1.2～19.0，轧制宽度范围为900～1630；厚度组矩为7个，分别是[1.2，2.0]，（2.0，3.0]，…（10，19],其代表规格分别为1.8，2.5，…，14；宽度组矩为4个，分别是[900，1000]，（1000，1200]，…（1400，1630],其代表规格分别为950，1100，1300，1500；对应生产量为40180，200900，…，0，…，80360。各宽度组矩轧制量如图1；

2）计算各宽度组矩轧制长度如下表：

。

2、计算轧辊各区域段轧制长度

L4=21036397（km）

L3=47601771+21036397=68638168（km）

L2=47141953+47601771+21036397=115780121（km）

L1=19710951+47141953+47601771+21036397=135491073（km）；见图2。

3、分配入口流量和出口流量

由于入口作用主要是润滑，出口作用主要是冷却，重点保证出口水量，水量分配为入口流量占总流量约10～30%，取14%，为168t/h。出口流量占总流量约70～90%，取86%，为1054t/h。

4、入口流量为保证润滑效果，均匀分布，总冷却宽度：1825mm，单位宽度流量为92.05t/h/m，如图4。

5、将轧辊冷却水按中心对称，将单位宽度水量按大小分7-1个区间，形成4个台阶分布，考虑实际轧制合同，喷嘴间距等各区间宽度分别为

C1=803

C2=1095

C3=1387

C4=1825。

6、出口单位宽度流量确定

L4为平均值24.7%，小于40%，需要增加到40以上，现增加一倍。这里

L4=42072794（km），

L3为68638168为平均值80%，需要增加到90%，现增加到85638168

宽度范围	L1	L2	L3	L4
					轧制长度	135491073	115780121	85638168	42072795

这时，L4为平均值44%，L3为平均值90%

L1：L2：L3：L4=3.22：2.75：2.03：1；如图3；

考虑喷嘴型号规格，Y1：Y2：Y3：Y4=3.07：2.67：2：1

单位宽度流量分别为：759t/h/m、660t/h/m、493t/h/m、247t/h/m，如图5。

实施例2：1780产线F2轧辊冷却水量分布

以1780轧线F2机组为例，F2轧辊冷却水总水量1313t/h。设计规格分配表如下：

1、根据现有产品大纲确定各主要宽度的轧制长度

1）按设计规格分配表，轧制厚度范围为1.2～19.0，轧制宽度范围为900～1630；厚度组矩为7个，分别是[1.2，2.0]，（2.0，3.0]，…（10，19],其代表规格分别为1.8，2.5，…，14；宽度组矩为4个，分别是[900，1000]，（1000，1200]，…（1400，1630],其代表规格分别为950，1100，1300，1500；对应生产量为40180，200900，…，0，…，80360。见图1；

2）计算各宽度组矩轧制长度如下表：

2、计算轧辊各区域段轧制长度

L4=21036397（km）

L3=47601771+21036397=68638168（km）

L2=47141953+47601771+21036397=115780121（km）

L1=19710951+47141953+47601771+21036397=135491073（km）。如图2。

3、分配入口流量和出口流量

由于入口作用主要是润滑，出口作用主要是冷却，重点保证出口水量，水量分配为入口流量占总流量约10～30%，取13%，为168t/h，出口流量占总流量约70～90%，取87%，为1145t/h。

4、入口流量为保证润滑效果，均匀分布，总冷却宽度：1825mm，单位宽度流量为92.05t/h/m，如图4。

5、将轧辊冷却水按中心对称，将单位宽度水量按大小分7-1个区间，形成4个台阶分布，考虑实际轧制合同，喷嘴间距等各区间宽度分别为

C1=803

C2=1095

C3=1387

C4=1825。

6、出口单位宽度流量确定

L4为平均值24.7%，小于40%，需要增加到40以上，现增加一倍。这里

L4=42072794（km），

L3为68638168为平均值80%，需要增加到90%，现增加到85638168

宽度范围	L1	L2	L3	L4
					轧制长度	135491073	115780121	85638168	42072795

这时，L4为平均值44%，L3为平均值90%

L1：L2：L3：L4=3.22：2.75：2.03：1；如图3；

考虑喷嘴型号规格，Y1：Y2：Y3：Y4=3.02：2.62：2.04：1

单位宽度流量分别为：819t/h/m、710t/h/m、552t/h/m、271t/h/m

如图6。

Claims (1)

1.一种热连轧轧辊冷却水出口水量轴向分布方法，包括以下步骤：

一、根据现有产品大纲确定各主要宽度的轧制长度：按设计规格分配表，轧制厚度范围为H0～Hk，轧制宽度范围为B0～Bm；厚度组矩为k个，分别是[H0，H1]，（H1，H2]，…（H(k-1)，Hk],其代表规格分别为h1，h2，…hk；宽度组矩为m个，分别是[B0，B1]，（B1，B2]，…（B（m-1），Bm]，其代表规格分别为b1，b2，…bm；对应生产量为a11，a12，…a1k…amk；计算各宽度轧制长度Lj(j=1-m)，厚度范围（H(i-1)，Hi],宽度范围（B（j-1)，Bj]对应产量为aij，其轧制长度Lij=aij/hi/bj/γ；其中γ为钢密度；Lj=L1j+L2j+Lij+…+Lkj；

二、计算轧辊各区域段轧制长度：各种宽度组矩的带钢，轧辊中部均进行轧制，只有宽规格，轧辊边部区域才参与轧制；

按轧线（轧辊）中心点为对称点，（B（m-1），Bm]轧制长度为Lm；

以轧线（轧辊）中心点为原点，（Bm-2，Bm-1]轧制长度为Lm+Lm-1；依此类推，

直到以轧线（轧辊）中心点为原点，[B0，B1]轧制长度为Lm+Lm-1+…+L1；

三、分配入口流量和出口流量：水量分配为入口流量占总流量10～30%，出口流量占总流量70～90%；

四、入口流量均匀分布，总冷却宽度：最大轧制宽度+150～250mm；

五、将轧辊冷却水按中心对称，将单位宽度水量按大小分2m-1个区间，形成m个台阶分布，各区间宽度分别为C1、C2、…、Cm，

C1、C2、…、Cm-1分别为B1-f、B2-f、…、Bm-f

Cm为Bm+g

其中：f为100～150，g为100～200；

六、出口单位宽度流量确定：

1）若Lm小于等于Lj平均值的40%，取Lm大于等于平均值*40%，以保证连续生产（B（m-1），Bm]宽度规格的必需水量；

2）若L（m-1）小于等于Lj平均值的90%，取L（m-1）大于等于平均值*90%，以保证连续生产（B（m-2），B（m-1）]宽度规格的必需水量；

3）按L1、L2、…、Lm的比例分布m个台阶的单位流量，

Y1：Y2：、…、:Ym=L1/Lm:L2/Lm:、…、:1。