CN110523786A - 一种用于带钢的均匀冷却型层流冷却系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于带钢的均匀冷却型层流冷却系统和方法，包括有轧制模块和冷却模块；轧制模块，用于对中间带坯进行轧制形成带钢；冷却模块，包括有第一冷却区和第二冷却区；用于获取轧制后的带钢，通过第一冷却区和第二冷却区分别对带钢进行水冷；第一冷却区包括有至少一个加密冷却单元和普通冷却单元；在同一水流压力下，加密冷却单元的单位面积水流密度大于普通冷却单元的单位面积水流密度，是保证带钢冷却效果和性能的主要冷却设备。第二冷却区为精调冷却区，可以对带钢温度精细调整。本发明在对带钢进行层流冷却过程中，通过在第一冷却区的加密层流冷却段设置小口径的喷嘴，能够对带钢进行均匀冷却。

Description

一种用于带钢的均匀冷却型层流冷却系统和方法
技术领域
本发明属于热连轧带钢生产工艺技术领域，涉及对热连轧带钢的冷却，特别是涉及一种用于带钢的均匀冷却型层流冷却系统和方法。
背景技术
在热连轧带钢的生产过程中，需要对从精轧机中轧制出的带钢进行层流冷却，从而保证生产出的带钢的性能。层流冷却的基本原理是通过控制层流冷却系统的集管开启数量和冷却水流量等，保证带钢进入卷取机后的卷取温度，从而改善带钢的金相组织及性能。钢板从精轧机中轧制出后温度较高，在层流冷却系统中的温度变化较大，在冷却过程中钢板的组织性能等也会发生较大变化，直接影响生产出的带钢的质量，因此，层流冷却系统的设置形式和控制方法会影响带钢的质量。
在热连轧带钢生产线上，层流冷却设备长度长，用水量大，对最终的带钢成品性能、板形至关重要。层流冷却设备一般设置机旁高位水箱，分为若干组，每组设置若干集管，每组集管数可不相同。层流冷却设备集管上设置U型鹅颈管，冷却水通过集管进入，从U型鹅颈管流出，对精轧机轧制后的钢板进行水冷。而目前热连轧层流冷却设备均采用U型鹅颈管，容易产生宽度方向冷却水量不均，进而造成带钢宽度方向冷却不均匀，出现局部应力集中，卷取后在空冷的过程中应力释放不均匀，导致浪形、翘曲和拱背等板形质量问题出现。同时由于鹅颈管口径较大，水质稍差就容易堵塞，或发生锈蚀，从而造成出水不均匀，引起带钢冷却不均匀。
现有技术中，针对管线钢和高强钢在生产过程中的冷却，常规层流冷却设备达不到相应的冷却效率。常用的解决办法就是将压力为0.3MPa的高压力强力冷却设备设置于层流冷却前部，来实现更高的冷却效率，满足厚规格管线钢、高强钢的要求。但由于强力冷却设备的水压高于常规层流冷却的水压0.07～0.1MPa，需单独设置高压供水系统，增加了工程投资。在生产其他普通钢种时，高压供水系统仍投入使用，也增加了运行成本。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于带钢的均匀冷却型层流冷却系统和方法，用于解决现有技术中存在的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于带钢的均匀冷却型层流冷却系统，包括有轧制模块和冷却模块；
所述轧制模块，用于对中间带坯进行轧制形成带钢；
所述冷却模块，包括有第一冷却区和第二冷却区；用于获取轧制后的带钢，通过所述第一冷却区和第二冷却区分别对所述带钢进行水冷；所述第一冷却区包括有至少一个加密冷却单元和普通冷却单元；同一水流压力下，所述加密冷却单元的单位面积水流密度大于所述普通冷却单元的单位面积水流密度。
可选地，所述加密冷却单元包括有用于出水的加密冷却集管；所述普通冷却单元包括有用于出水的普通冷却集管；所述加密冷却集管的出水口直径小于所述普通冷却集管的出水口直径。
可选地，所述第一冷却区包括有一组以上冷却集管单元；每组冷却集管单元中的加密冷却集管数量为普通冷却集管的2至4倍。
可选地，所述加密冷却单元在水流压力0.07～0.1MPa时的单位面积水流密度为60～180(m3/h)/m2；所述普通冷却单元在水流压力0.07～0.1MPa时的单位面积水流密度为30～60(m3/h)/m2。
可选地，所述加密冷却集管至少包括有用于出水的喷嘴，所述喷嘴的出水口直径为Φ4～8mm；所述普通冷却集管至少包括有用于出水的U形鹅颈管，所述U形鹅颈管的出水口直径为Φ20～30mm。
本发明还提供一种用于带钢的均匀冷却型层流冷却方法，所述方法包括有：
对中间带坯进行轧制，获取轧制后的带钢；
通过第一冷却区和第二冷却区分别对所述带钢进行水冷；
其中，所述第一冷却区包括有至少一个加密冷却单元和普通冷却单元；同一水流压力下，所述加密冷却单元的单位面积水流密度大于所述普通冷却单元的单位面积水流密度。
可选地，所述带钢经过第一冷却区中的加密冷却单元冷却后，再经过第一冷却区中的普通冷却单元进行冷却，完成所述第一冷却区对所述带钢的冷却；
或者，所述带钢经过第一冷却区中的普通冷却单元冷却后，再经过第一冷却区中的加密冷却单元进行冷却，完成所述第一冷却区对所述带钢的冷却。
可选地，所述带钢经过第一冷却区中的加密冷却单元冷却后，再经过第一冷却区中的普通冷却单元冷却后，再经过第一冷却区中的加密冷却单元进行冷却，完成所述第一冷却区对所述带钢的冷却。
可选地，所述加密冷却单元在水流压力0.07～0.1MPa时的单位面积水流密度为60～180(m3/h)/m2；所述普通冷却单元在水流压力0.07～0.1MPa时的单位面积水流密度为30～60(m3/h)/m2。
可选地，所述加密冷却单元包括有加密冷却集管；所述普通冷却单元包括有普通冷却集管；
所述加密冷却集管的出水口直径小于所述普通冷却集管的出水口直径；
其中，所述加密冷却集管至少包括有用于出水的喷嘴，所述喷嘴的出水口直径为Φ4～8mm；所述普通冷却集管至少包括有用于出水的U形鹅颈管，所述U形鹅颈管的出水口直径为Φ20～30mm。
如上所述，本发明的一种用于带钢的均匀冷却型层流冷却系统和方法，具有以下有益效果：在对带钢进行层流冷却过程中，通过在第一冷却区中的普通层流冷却段前面或后面设置有带喷嘴的加密层流冷却段，能够对带钢进行均匀冷却。
附图说明
图1为用于带钢的均匀冷却型层流冷却系统连接示意图。
图2为一实施例中冷却模块的连接示意图。
图3为另一实施例中冷却模块的连接示意图。
图4为另一实施例中冷却模块的连接示意图。
图5为用于带钢的均匀冷却型层流冷却方法流程示意图。
元件标号说明
M1 第一冷却区
M2 第二冷却区
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1至图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
请参阅图1，本实施例提供一种用于带钢的均匀冷却型层流冷却系统，包括有轧制模块和冷却模块；
轧制模块，用于对中间带坯进行轧制形成带钢；本申请实施例中，轧制模块采用的是现有技术中的制作工艺。作为示例，例如将中间带坯通过精轧机组轧制后，形成具有宽度、厚度和凸度，带有一定尺寸的带钢。本发明中的带钢包括有管线钢和高强钢等。
冷却模块，包括有第一冷却区M1和第二冷却区M2；用于获取轧制后的带钢，通过第一冷却区M1和第二冷却区M2分别对带钢进行水冷；第一冷却区M1包括有普通冷却单元和至少一个加密冷却单元；在同一水流压力下，加密冷却单元的单位面积水流密度大于普通冷却单元的单位面积水流密度。
具体地，在本申请实施例中，第一冷却区M1中的普通冷却单元为普通层流冷却段；第一冷却区M1中的加密冷却单元为加密层流冷却段，第二冷却区M2为精调层冷却段。其中，普通层流冷却段在水流压力0.07～0.1MPa时的单位面积水流密度为30～60(m3/h)/m2；加密层流冷却段在水流压力0.07～0.1MPa时的单位面积水流密度为60～180(m3/h)/m2；精调层流冷却段在水流压力0.07～0.1MPa时的单位面积水流密度为30(m3/h)/m2。
在一示例性实施例中，如图2所示，带钢经过第一冷却区M1中的加密冷却单元冷却后，再经过第一冷却区M1中的普通冷却单元进行冷却，完成第一冷却区M1对带钢的冷却。具体地，带钢先经过加密层流冷却段进行水冷，再经过普通层流冷却段进行水冷，完成第一冷却区M1对带钢的冷却。本申请实施例中在普通层流冷却段前部设置加密层流冷却段，在对带钢冷却过程中，可以先对带钢进行均匀水冷，再进行常规的水冷。
在另一示例性实施例中，如图3所示，带钢经过第一冷却区M1中的普通冷却单元冷却后，再经过第一冷却区M1中的加密冷却单元进行冷却，完成第一冷却区M1对带钢的冷却。具体地，带钢先经过普通层流冷却段进行水冷，再经过加密层流冷却段进行水冷，完成第一冷却区M1对带钢的冷却。本申请实施例中在普通层流冷却段后部设置加密层流冷却段，在对带钢冷却过程中，可以对进行了常规水冷后的带钢再进行均匀水冷。
在另一示例性实施例中，如图4所示，带钢经过第一冷却区M1中的加密冷却单元冷却后，再经过第一冷却区M1中的普通冷却单元冷却后，再经过第一冷却区M1中的加密冷却单元进行冷却，完成第一冷却区M1对带钢的冷却。具体地，带钢先经过加密层流冷却层进行水冷，再经过普通层流冷却层进行水冷，再一次经过加密层流冷却层进行水冷，完成第一冷却区M1中带钢的冷却。
在一些示例性实施例中，加密冷却单元包括有加密冷却集管；普通冷却单元包括有普通冷却集管；加密冷却集管的孔直径小于普通冷却集管的孔直径。具体地，加密层流冷却段设置有孔直径为Φ4～8mm的加密冷却集管，普通层流冷却段设置有孔直径为Φ20～30mm的普通冷却集管。作为示例，本申请实施例中，加密冷却集管例如可以由喷嘴构成，普通冷却集管例如可以由U型鹅颈管构成。
根据上述示例性实施例，第一冷却区M1包括有一组以上冷却集管单元；冷却集管单元由加密冷却集管和普通冷却集管构成，每组冷却集管单元中的加密冷却集管数量为普通冷却集管的2至4倍。具体地，冷却集管单元由喷嘴和U型鹅颈管构成。其中，一个U型鹅颈管与2至4个喷嘴构成一组冷却集管单元。
在一些示例性实施例中，还包括有卷取模块，用于获取经冷却模块冷却后的带钢，将带钢卷取为钢卷。具体地，冷却模块将带钢冷却至符合卷取要求的温度，获取符合卷取温度的带钢，通过地下卷取机将带钢卷取为钢卷。
本发明在层流冷却段前面或者后面设置加密层流冷却段，在水流压力0.07～0.1MPa时，加密层流冷却段的单位面积水流密度为60～180(m3/h)/m2，大于常规层流冷却段的30～60(m3/h)/m2，能够实现多钢种、多规格的冷却模式。加密层流冷却段设置具有均匀冷却效果的喷嘴，喷嘴的出水口孔径为Φ4～8mm；使用喷嘴后，喷嘴的出水口直径小于U形鹅颈管的出水口直径，在加密层流冷却段水量和水流密度不变条件下，水量分布更均匀，使得带钢宽度方向上的冷却效果更均匀。通过喷嘴进行均匀性冷却，在总水量和冷却模式不变的情况下，能够获得更均匀的冷却效果，更好的板形。喷嘴的数量为U型管的2至4倍，其他冷却区域仍使用U型鹅颈管，这样既可以保证良好的冷却效果和板形，又节省了投资。本发明不需要单独设置高压供水系统，工程投资低；本发明设备结构简单、合理，在不改变热连轧层流冷却设备基本结构型式的条件下，提高了带钢宽度方向的冷却均匀性；产品质量好，附加值高。
请参阅图5，本发明还提供一种用于带钢的均匀冷却型层流冷却方法，方法包括有：
S1，对中间带坯进行轧制，获取轧制后的带钢；本申请实施例中，采用的是现有技术中的制作工艺。作为示例，例如将中间带坯通过精轧机组轧制后，形成具有宽度、厚度和凸度，带有一定尺寸的带钢。
S2，通过第一冷却区M1和第二冷却区M2分别对带钢进行水冷；
其中，第一冷却区M1包括有普通冷却单元和至少一个加密冷却单元；在同一水流压力下，加密冷却单元的单位面积水流密度大于普通冷却单元的单位面积水流密度。
具体地，在本申请实施例中，第一冷却区M1中的普通冷却单元为普通层流冷却段；第一冷却区M1中的加密冷却单元为加密层流冷却段，第二冷却区M2为精调层冷却段。其中，普通层流冷却段在水流压力0.07～0.1MPa时的单位面积水流密度为30～60(m3/h)/m2；加密层流冷却段在水流压力0.07～0.1MPa时的单位面积水流密度为60～180(m3/h)/m2；精调层流冷却段在水流压力0.07～0.1MPa时的单位面积水流密度为30(m3/h)/m2。
在一示例性实施例中，如图2所示，带钢经过第一冷却区M1中的加密冷却单元冷却后，再经过第一冷却区M1中的普通冷却单元进行冷却，完成第一冷却区M1对带钢的冷却。具体地，带钢先经过加密层流冷却段进行水冷，再经过普通层流冷却段进行水冷，完成第一冷却区M1对带钢的冷却。本申请实施例中在普通层流冷却段前部设置加密层流冷却段，在对带钢冷却过程中，可以先对带钢进行均匀水冷，再进行常规的水冷。
在另一示例性实施例中，如图3所示，带钢经过第一冷却区M1中的普通冷却单元冷却后，再经过第一冷却区M1中的加密冷却单元进行冷却，完成第一冷却区M1对带钢的冷却。具体地，带钢先经过普通层流冷却段进行水冷，再经过加密层流冷却段进行水冷，完成第一冷却区M1对带钢的冷却。本申请实施例中在普通层流冷却段后部设置加密层流冷却段，在对带钢冷却过程中，可以对进行了常规水冷后的带钢再进行均匀水冷。
在另一示例性实施例中，如图4所示，带钢经过第一冷却区M1中的加密冷却单元冷却后，再经过第一冷却区M1中的普通冷却单元冷却后，再经过第一冷却区M1中的加密冷却单元进行冷却，完成第一冷却区M1对带钢的冷却。具体地，带钢先经过加密层流冷却层进行水冷，再经过普通层流冷却层进行水冷，再一次经过加密层流冷却层进行水冷，完成第一冷却区M1中带钢的冷却。
在一些示例性实施例中，加密冷却单元包括有加密冷却集管；普通冷却单元包括有普通冷却集管；加密冷却集管的孔直径小于普通冷却集管的孔直径。具体地，加密层流冷却段设置有孔直径为Φ4～8mm的加密冷却集管，普通层流冷却段设置有孔直径为Φ20～30mm的普通冷却集管。作为示例，本申请实施例中，加密冷却集管例如可以为喷嘴，普通冷却集管例如可以为U型鹅颈管。
根据上述示例性实施例，第一冷却区M1包括有一组以上冷却集管单元；冷却集管单元由加密冷却集管和普通冷却集管构成，每组冷却集管单元中的加密冷却集管数量为普通冷却集管的2至4倍。具体地，冷却集管单元由喷嘴和U型鹅颈管构成。其中，一个U型鹅颈管与2至4个喷嘴构成一组冷却集管单元。
在一些示例性实施例中，还包括获取冷却后的带钢，将带钢卷取为钢卷。具体地，冷却模块将带钢冷却至符合卷取要求的温度，卷取模块获取符合卷取温度的带钢，通过地下卷取机将带钢卷取为钢卷。
本发明在层流冷却段前面或者后面设置加密层流冷却段，在水流压力0.07～0.1MPa时，加密层流冷却段的单位面积水流密度为60～180(m3/h)/m2，大于常规层流冷却段的30～60(m3/h)/m2，能够实现多钢种、多规格的冷却模式。加密层流冷却段设置具有均匀冷却效果的喷嘴，喷嘴的出水口孔径为Φ4～8mm；使用喷嘴后，喷嘴的出水口直径小于U形鹅颈管的出水口直径，在加密层流冷却段水量和水流密度不变条件下，水量分布更均匀，使得带钢宽度方向上的冷却效果更均匀。通过喷嘴进行均匀性冷却，在总水量和冷却模式不变的情况下，能够获得更均匀的冷却效果，更好的板形。喷嘴的数量为U型管的2至4倍，其他冷却区域仍使用U型鹅颈管，这样既可以保证良好的冷却效果和板形，又节省了投资。本发明不需要单独设置高压供水系统，工程投资低；本发明设备结构简单、合理，在不改变热连轧层流冷却设备基本结构型式的条件下，提高了带钢宽度方向的冷却均匀性；产品质量好，附加值高。
综上所述，本发明提供一种用于带钢的均匀冷却型层流冷却系统和方法，包括有轧制模块和冷却模块；所述轧制模块，用于对中间带坯进行轧制形成带钢；所述冷却模块，包括有第一冷却区M1和第二冷却区M2；用于获取轧制后的带钢，通过所述第一冷却区M1和第二冷却区M2分别对所述带钢进行水冷；所述第一冷却区M1包括有普通冷却单元和至少一个加密冷却单元；所述加密冷却单元的单位面积水流密度大于所述普通冷却单元的单位面积水流密度。
本发明在加密层流冷却段，采用小口径的喷嘴代替大口径的U型鹅颈管，在保持加密层流冷却段总水量不变的情况，能够实现带钢更均匀的冷却效果，保证良好的板形。加密层流冷却段能够实现多钢种、多规格带钢的冷却，加密段的冷却效果直接影响到带钢的组织性能和板形。在加密冷却段采用喷嘴冷却，能够实现良好的冷却效果，并节省投资。本发明设备结构简单、合理，工程投资低，产品质量好，附加值高。本发明可以运用于新建或改造的热轧带钢轧机。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种用于带钢的均匀冷却型层流冷却系统，其特征在于，包括有轧制模块和冷却模块；
所述轧制模块，用于对中间带坯进行轧制形成带钢；
所述冷却模块，包括有第一冷却区和第二冷却区；用于获取轧制后的带钢，通过所述第一冷却区和第二冷却区分别对所述带钢进行水冷；所述第一冷却区包括有至少一个加密冷却单元和普通冷却单元；同一水流压力下，所述加密冷却单元的单位面积水流密度大于所述普通冷却单元的单位面积水流密度。
2.根据权利要求1所述的用于带钢的均匀冷却型层流冷却系统，其特征在于：所述加密冷却单元包括有用于出水的加密冷却集管；所述普通冷却单元包括有用于出水的普通冷却集管；所述加密冷却集管的出水口直径小于所述普通冷却集管的出水口直径。
3.根据权利要求2所述的用于带钢的均匀冷却型层流冷却系统，其特征在于：所述第一冷却区包括有一组以上冷却集管单元；每组冷却集管单元中的加密冷却集管数量为普通冷却集管的2至4倍。
4.根据权利要求1至3任一所述的用于带钢的均匀冷却型层流冷却系统，其特征在于：所述加密冷却单元在水流压力0.07～0.1MPa时的单位面积水流密度为60～180(m3/h)/m2；所述普通冷却单元在水流压力0.07～0.1MPa时的单位面积水流密度为30～60(m3/h)/m2。
5.根据权利要求2或3所述的用于带钢的均匀冷却型层流冷却系统，其特征在于：所述加密冷却集管至少包括有用于出水的喷嘴，所述喷嘴的出水口直径为Φ4～8mm；所述普通冷却集管至少包括有用于出水的U形鹅颈管，所述U形鹅颈管的出水口直径为Φ20～30mm。
6.一种用于带钢的均匀冷却型层流冷却方法，其特征在于，所述方法包括有：
对中间带坯进行轧制，获取轧制后的带钢；
通过第一冷却区和第二冷却区分别对所述带钢进行水冷；
其中，所述第一冷却区包括有至少一个加密冷却单元和普通冷却单元；同一水流压力下，所述加密冷却单元的单位面积水流密度大于所述普通冷却单元的单位面积水流密度。
7.根据权利要求6所述的用于带钢的均匀冷却型层流冷却方法，其特征在于：所述带钢经过第一冷却区中的加密冷却单元冷却后，再经过第一冷却区中的普通冷却单元进行冷却，完成所述第一冷却区对所述带钢的冷却；
或者，所述带钢经过第一冷却区中的普通冷却单元冷却后，再经过第一冷却区中的加密冷却单元进行冷却，完成所述第一冷却区对所述带钢的冷却。
8.根据权利要求6所述的用于带钢的均匀冷却型层流冷却方法，其特征在于：所述带钢经过第一冷却区中的加密冷却单元冷却后，再经过第一冷却区中的普通冷却单元冷却后，再经过第一冷却区中的加密冷却单元进行冷却，完成所述第一冷却区对所述带钢的冷却。
9.根据权利要求6所述的用于带钢的均匀冷却型层流冷却方法，其特征在于：所述加密冷却单元在水流压力0.07～0.1MPa时的单位面积水流密度为60～180(m3/h)/m2；所述普通冷却单元在水流压力0.07～0.1MPa时的单位面积水流密度为30～60(m3/h)/m2。
10.根据权利要求6所述的用于带钢的均匀冷却型层流冷却方法，其特征在于：所述加密冷却单元包括有加密冷却集管；所述普通冷却单元包括有普通冷却集管；
所述加密冷却集管的出水口直径小于所述普通冷却集管的出水口直径；
其中，所述加密冷却集管至少包括有用于出水的喷嘴，所述喷嘴的出水口直径为Φ4～8mm；所述普通冷却集管至少包括有用于出水的U形鹅颈管，所述U形鹅颈管的出水口直径为Φ20～30mm。
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