CN106623445A - 一种用于控制热轧带钢双边浪的层流冷却系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种用于控制热轧带钢双边浪的层流冷却系统及方法，通过在一定的冷却段内，将其冷却集管的两侧边部段的喷嘴孔径按线性规律变化，以改变边部冷却水量分布，从而能够有效减小层冷过程中的带钢边部温降，并能够适应产品宽度的变化，改善带钢横向温度均匀性和平直度，提高板型质量。

Description

一种用于控制热轧带钢双边浪的层流冷却系统及方法

技术领域

本发明涉及热轧带钢板形控制技术，更具体地说，涉及一种用于控制热轧带钢双边浪的层流冷却系统及方法。

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。所谓冷却是在精轧机出口与卷取机间的热输出辊道上下方布置层流冷却系统，其通常包括多个冷却段，每个冷却段有上下多组如图1所述上、下冷却集管1，通过实时控制层流冷却集管1的水量配比及分布，将热轧带钢冷却到工艺要求的卷取温度，使其力学性能和金相组织结构达到所需的质量要求。

在轧后冷却过程中，由于带钢边部通常比中部散热快，即边部温降速度大于中部，使带钢边部温度低于中部，最终会造成一些带钢产品的边浪缺陷，如图2所示的双边浪缺陷。

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。日本专利JP60166117A和JP59232235A均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。日本专利JP2001137943A、JP4109407B2和EP1153673A1则分别公开了一种金属板平坦度控制方法与装置，通过在轧制出口配备加热器，对带钢进行局部补热，提高横向温度均匀性和板形质量。上述专利均是针对冷却过程横向温度不均匀分布带来的板形问题，改善温度均匀性和板形质量，其中都需要安装设备装置，而对于现有的热轧线来说，改造复杂，投资巨大。

中国专利CN102397891A提出了一种等效层流方法，通过在全宽方向采用不同出水管直径，使层流冷却强度沿宽方向呈正弦分布。中国专利CN104174670A又提出了一种宽向可变流量的冷却集管，沿宽度方向分为三个区域，分别采用不同孔径的喷嘴，从而实现水流量宽向变化和宽向冷却的均匀性。实际上，对于宽薄带钢(大宽厚比)来说，温降较大的区域仅限于边部100-250mm的范围内，中部大部分温度是较为均匀的，因时，若采用上述两种方法反而难以实现横向的冷却均匀和温度均匀。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种用于控制热轧带钢双边浪的层流冷却系统及方法，基于热轧带钢生产冷却过程中带钢横向温度分布变化规律，通过改变边部冷却喷嘴径分布，以减小边部温降，从而改善带钢横向温度均匀性和产品平直度，提高板形质量。

一方面，用于控制热轧带钢双边浪的层流冷却系统，包括若干个冷却段，每个冷却段包括多组上、下冷却集管，每组的上、下冷却集管上沿带钢宽带方向均开设有一排喷嘴，至少有两段冷却段的各组上、下冷却集管的喷嘴划分为中间段和两侧边部段，处于中间段的各喷嘴的孔径相同，处于两侧边部段的喷嘴的孔径则均由内部向边部渐变小。

所述的两侧边部段的宽度的计算公式为：

式中：c为两侧边部段的宽度，单位mm；

L为冷却喷嘴总宽度，单位mm；

W_min为产品大纲最小宽度，单位mm；

b为两侧边部段修正量，取值范围为[50,150]，单位mm。

所述的两侧边部段的各喷嘴孔径的计算公式为：

Φ(i)＝a₀+a₁x，0≤x≤c

式中：Φ(i)为从边部开始第i个喷嘴的孔径，单位mm；

x为第i个喷嘴的中心线与从边部开始第一个喷嘴的中心线的间离，单位mm；

a₀、a₁分别为多项式系数。

所述a₀的取值范围为[8.0,16.0]，a₁的取值范围为[0.01,0.03]。

另一方面，一种用于控制热轧带钢双边浪的层流冷却方法，将整个层流冷却系统的至少两段冷却段的各组上、下冷却集管的喷嘴划分为中间段和两侧边部段，将处于中间段的各喷嘴的孔径设计为相同，将处于两侧边部段的喷嘴的孔径则均设计为由内部向边部渐变小，通过上述设计的喷嘴对带钢进行冷却，用以减小带钢边部温降，改善带钢横向温度均匀性和产品平直度。

所述的两侧边部段的宽度的计算公式为：

式中：c为两侧边部段的宽度，单位mm；

L为冷却喷嘴总宽度，单位mm；

W_min为产品大纲最小宽度，单位mm；

b为两侧边部段修正量，取值范围为[50,150]，单位mm。

所述的两侧边部段的各喷嘴孔径的计算公式为：

Φ(i)＝a₀+a₁x，0≤x≤c

式中：Φ(i)为从边部开始第i个喷嘴的孔径，单位mm；

x为第i个喷嘴的中心线与从边部开始第一个喷嘴的中心线的间离，单位mm；

a₀、a₁分别为多项式系数。

所述a₀的取值范围为[8.0,16.0]，a₁的取值范围为[0.01,0.03]。

本发明的一种用于控制热轧带钢双边浪的层流冷却系统及方法，通过在一定的冷却段内，将其冷却集管的两侧边部段的喷嘴孔径按线性规律变化，以改变边部冷却水量分布，从而能够有效减小层冷过程中的带钢边部温降，并能够适应产品宽度的变化，改善带钢横向温度均匀性和平直度，提高板型质量。

附图说明

在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1是现有技术的一组冷却集管的结构示意图；

图2是现有技术的带钢双边浪缺陷示意图；

图3是本发明的一冷却集管的喷嘴孔径变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请参阅图3所示，本发明的用于控制热轧带钢双边浪的层流冷却系统与现有技术相同的是，同样也包括若干个冷却段，每个冷却段包括多组上、下冷却集管1，图3所示即为其中的一上或下冷却集管1的实例示意图。每组的上、下冷却集管1上沿带钢宽带方向均开设有一排喷嘴2。不同的是，至少有两段冷却段的各组上、下冷却集管1的喷嘴2被划分为中间段和两侧边部段，其中，处于中间段的各喷嘴2的孔径相同，处于两侧边部段的喷嘴2的孔径则均由内部向边部渐变小。

所述的两侧边部段的宽度的计算公式为：

式中：c为两侧边部段的宽度，单位mm；

L为冷却喷嘴总宽度，单位mm；

W_min为产品大纲最小宽度，单位mm；

b为两侧边部段修正量，取值范围为[50,150]，单位mm。

所述的两侧边部段的各喷嘴孔径的计算公式为：

Φ(i)＝a₀+a₁x，0≤x≤c

式中：Φ(i)为从边部开始第i个喷嘴的孔径，单位mm；

x为第i个喷嘴的中心线与从边部开始第一个喷嘴的中心线的间离，单位mm；

a₀、a₁分别为多项式系数，均为经验参数。

通过反复试验和多次计算，将所述a₀的取值范围定为[8.0,16.0]，a₁的取值范围定为[0.01,0.03]。

本发明的用于控制热轧带钢双边浪的层流冷却方法，是将整个层流冷却系统的至少两段冷却段的各组上、下冷却集管1的喷嘴划分为中间段和两侧边部段，将处于中间段的各喷嘴的孔径设计为相同，将处于两侧边部段的喷嘴的孔径则均设计为由内部向边部渐变小，通过上述设计的喷嘴对带钢进行冷却，用以减小带钢边部温降，改善带钢横向温度均匀性和产品平直度。

所述的两侧边部段的宽度的计算公式为：

式中：c为两侧边部段的宽度，单位mm；

L为冷却喷嘴总宽度，单位mm；

W_min为产品大纲最小宽度，单位mm；

b为两侧边部段修正量，取值范围为[50,150]，单位mm。

所述的两侧边部段的各喷嘴孔径的计算公式为：

Φ(i)＝a₀+a₁x，0≤x≤c

式中：Φ(i)为从边部开始第i个喷嘴的孔径，单位mm；

x为第i个喷嘴的中心线与从边部开始第一个喷嘴的中心线的间离，单位mm；

a₀、a₁分别为多项式系数，均为经验参数。

通过反复试验和多次计算，将所述a₀的取值范围定为[8.0,16.0]，a₁的取值范围定为[0.01,0.03]。

以某1780热轧为例，产品规格宽度范围为750～1650mm，层流冷却共有18段，冷却喷嘴总宽度为1780mm，喷嘴间距为50mm，中部喷嘴孔径23.0mm。

在本实施例中，取边部区域修正范围b取值为100mm，以上述式(1)可以得到变化喷嘴孔径的两侧边部段的长度：

a₀的取值为11.0，a₁的取值为0.02。

则喷嘴孔径变化规律为：

Φ(i)＝11.0+0.02x

由此可以得到边部喷嘴孔径如下表1所示：

表1

序号	距边部距离mm	喷嘴孔径mm
			1	0	11.0

2	50	12.0
			3	100	13.0
4	150	14.0
			5	200	15.0
6	250	16.0
			7	300	17.0
8	350	18.0
			9	400	19.0
10	450	20.0
			11	500	21.0
12	550	22.0
			13	600	23.0

经试生产证明，采用上述方法后，能够有效改善横向温度均匀性，有效减少双边浪的产生，大大提高产品板形质量，且具有结构简单，使用方便，便于改造和推广等优点。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的说明书仅是本发明众多实施例中的一种或几种实施方式，而并非用对本发明的限定。任何对于以上所述实施例的均等变化、变型以及等同替代等技术方案，只要符合本发明的实质精神范围，都将落在本发明的权利要求书所保护的范围内。

Claims (8)

1.一种用于控制热轧带钢双边浪的层流冷却系统，包括若干个冷却段，每个冷却段包括多组上、下冷却集管，每组的上、下冷却集管上沿带钢宽带方向均开设有一排喷嘴，其特征在于：

至少有两段冷却段的各组上、下冷却集管的喷嘴划分为中间段和两侧边部段，处于中间段的各喷嘴的孔径相同，处于两侧边部段的喷嘴的孔径则均由内部向边部渐变小。

2.如权利要求1所述的一种用于控制热轧带钢双边浪的层流冷却系统，其特征在于：

所述的两侧边部段的宽度的计算公式为：

$c=\frac{L-W_{\min }}{2}+b$

式中：c为两侧边部段的宽度，单位mm；

L为冷却喷嘴总宽度，单位mm；

W_min为产品大纲最小宽度，单位mm；

b为两侧边部段修正量，取值范围为[50,150]，单位mm。

3.如权利要求2所述的一种用于控制热轧带钢双边浪的层流冷却系统，其特征在于：

所述的两侧边部段的各喷嘴孔径的计算公式为：

Φ(i)＝a₀+a₁x，0≤x≤c

式中：Φ(i)为从边部开始第i个喷嘴的孔径，单位mm；

x为第i个喷嘴的中心线与从边部开始第一个喷嘴的中心线的间离，单位mm；

a₀、a₁分别为多项式系数。

4.如权利要求3所述的一种用于控制热轧带钢双边浪的层流冷却系统，其特征在于：所述a₀的取值范围为[8.0,16.0]，a₁的取值范围为[0.01,0.03]。

5.一种用于控制热轧带钢双边浪的层流冷却方法，其特征在于：

将整个层流冷却系统的至少两段冷却段的各组上、下冷却集管的喷嘴划分为中间段和两侧边部段，将处于中间段的各喷嘴的孔径设计为相同，将处于两侧边部段的喷嘴的孔径则均设计为由内部向边部渐变小，通过上述设计的喷嘴对带钢进行冷却，用以减小带钢边部温降，改善带钢横向温度均匀性和产品平直度。

6.如权利要求5所述的一种用于控制热轧带钢双边浪的层流冷却方法，其特征在于：所述的两侧边部段的宽度的计算公式为：

$c=\frac{L-W_{\min }}{2}+b$

式中：c为两侧边部段的宽度，单位mm；

L为冷却喷嘴总宽度，单位mm；

W_min为产品大纲最小宽度，单位mm；

b为两侧边部段修正量，取值范围为[50,150]，单位mm。

7.如权利要求6所述的一种用于控制热轧带钢双边浪的层流冷却系统，其特征在于：

所述的两侧边部段的各喷嘴孔径的计算公式为：

Φ(i)＝a₀+a₁x，0≤x≤c

式中：Φ(i)为从边部开始第i个喷嘴的孔径，单位mm；

x为第i个喷嘴的中心线与从边部开始第一个喷嘴的中心线的间离，单位mm；

a₀、a₁分别为多项式系数。

8.如权利要求7所述的一种用于控制热轧带钢双边浪的层流冷却系统，其特征在于：所述a₀的取值范围为[8.0,16.0]，a₁的取值范围为[0.01,0.03]。