CN112122360A - 一种薄规格热连轧带钢的层流冷却控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄规格热连轧带钢的层流冷却控制方法，主要解决现有采用前段冷却工艺生产厚度为1.2‑2.1mm的热连轧带钢时在层流辊道上穿带不稳定、热连轧带钢堆叠压在层流辊道上的技术问题。一种薄规格热连轧带钢的层流冷却控制方法，包括：层冷温度控制模型从生产制造系统接收带钢厚度指令、精轧结束温度、卷取温度目标值和冷却控制方式指令；精轧F1机架有钢信号到达后，层冷温度控制模型控制粗调冷却段第1‑13组冷却集管以及精调冷却段第14、15组冷却集管按预计算出的冷却集管开水排数开启冷却水。本发明方法通过加大层流冷却强度，提高了热连轧带钢的强度，降低了热连轧带钢的合金成本。

Description

一种薄规格热连轧带钢的层流冷却控制方法

技术领域

本发明涉及热连轧机组生产热连轧带钢的层流冷却控制技术，特别涉及一种薄规格热连轧带钢的层流冷却控制方法，具体的说，涉及一种生产厚度为1.2-2.1mm热连轧带钢的层流冷却控制方法，属于热连轧层流冷却技术领域。

背景技术

热轧合金钢一般采用控轧控冷工艺在再结晶温度以下进行大变形轧制实现奥氏体晶粒的细化和加工硬化，层流一般采用前段冷却的方法获得细小的晶粒组织以得到要求的组织和性能。随着热轧带钢往轻量化、薄规格的方向发展，在传统的热连轧机组上，由于带钢头尾处于失张状态，薄规格及超薄规格带钢在高速轧制过程中，带钢的生产稳定性较难保证，各热轧厂采用的冷却控制方法一般为上喷优先的稀疏冷却(下喷基本不开水)，以把带钢压在层流热输出辊道的上表面，实现稳定轧制。但由于稀疏冷却冷却速率较低，在带钢的降本开发过程中，无法实现合金降本以及强度升级轧制，因此需要对传统的稀疏冷却方法进行改进与开发，既能保证生产稳定性，又能实现带钢的强度升级。

申请公布号为CN104785549A的中国专利申请文件公开了薄规格钢板强冷条件下的层流冷却方法，主要用于厚度小于3mm钢板的层流冷却，包括：(1)采用上、下阀不同的冷却速率进行控制；(2)根据钢种及厚度采用不同的起始阀进行控制；所述钢种包括碳素钢、低合金钢、高强钢或管线钢；(3)采用最大水量百分比进行控制。本发明能够改善薄规格板形双边浪的现象，且效果明显，具有广泛的推广价值。该方法主要通过采用上、下阀不同的冷却速率，最大水量百分比，以及根据钢种及厚度采用不同的起始阀来控制薄规格浪形。

申请公布号为CN104014597A的中国专利申请文件公开了用于热连轧的层流冷却方法，包括：a)获取与所轧带钢对应的冷却模式的标识信息；b)从配置文件中获取与所述标识信息对应的各上集管的开关量和各下集管的开关量；c)通过冷却模型计算需要开启的上集管的数量N和下集管的数量M；d)将获取的上集管的开关量中的前N个为第一预定值的开关量，之外的开关量置为第二预定值，将获取的下集管的开关量中的前M个为第一预定值的开关量，之外的开关量置为第二预定值；e)将各上集管的开关量和各下集管的开关量发送到可编程逻辑控制器，以由可编程逻辑控制器控制开关量为第一预定值的上集管和下集管开启。根据本发明，能够灵活地配置各冷却模式可使用的上集管和下集管。该方法主要通过模型的计算，配置各冷却模式下上集管和下集管的使用方法。

申请公布号为CN103286147A的中国专利申请文件公开了热轧板带生产线层流冷却方法，将精轧机组到卷取机之间的层流冷却区域依次划分为快冷Ⅰ段、粗调段、空冷段、快冷Ⅱ段和精调段；将厚度在2.5～12mm、温度在850～900℃的板带以8～10m/s的速度通过层流冷却区域；层流冷却区域上方的喷头喷水压力在0.068～0.0735MPa，下方的喷头喷水压力在0.068～0.0735MPa，两侧喷头喷水压力在0.95～1.05MPa，喷气嘴喷气压力为1MPa。带钢在层流冷却区域上输送时，通过上下方和侧面设置的喷头对其进行冷却，冷却性好，控制效果更佳，保证钢卷产品性能合格，钢卷综合质量稳定提高，大大降低了钢卷产品的炼、轧生产成本。该方法是目前比较常见的层流冷却上含两段快冷装置的设计来控制带钢性能的方法。

申请公布号为CN105734235A的中国专利申请文件公开了一种热连轧带钢密集冷却控制方法，包括密集冷却段、常规层流冷却段和精调段共15组集管，主要控制方法如下：精轧机F1机架咬钢后，冷却模型预计算带钢冷却所需水量和需要开启的密集冷却集管数量；精轧机F2机架咬钢时，生产控制系统控制开启冷却模型预计算出所需开启的密集冷却集管和精调段第14组前半部分8根集管；热连轧机生产控制系统根据冷却模型的反馈控制计算结果进行反馈控制。本发明方法可用于工程机械、一般结构钢、汽车结构钢和管线钢等领域的热连轧带钢生产。该方法一方面归纳来说只是在具备密集冷却+常规冷却集管的层流冷却区域，实现前段冷却的常见功能，另一方面，专利中提到可生产带钢厚度1.5-19mm，可在传统热连轧机组中，由于薄规格带钢轧制速度快，采用密集冷却水量大，在卷取机卷钢前，容易把带钢压在层流辊道上产生起套废钢，所以传统热连轧机厚度≤2.1mm以下规格，不采用此冷却方式。

发明内容

本发明的目的是提供一种薄规格热连轧带钢的层流冷却控制方法，主要解决现有采用前段冷却工艺生产厚度为1.2-2.1mm的热连轧带钢时在层流辊道上穿带不稳定、热连轧带钢堆叠压在层流辊道上的技术问题，本发明方法通过加大层流冷却强度，提高了热连轧带钢的强度，降低了热连轧带钢的合金成本。

本发明采用的技术方案是，一种厚度为1.2-2.1mm热连轧带钢的层流冷却控制方法，轧线上冷却设备位于精轧机后侧、卷取机前侧，精轧机有F1-F7共7个机架，包括粗调冷却段和精调冷却段共15组集管，第1到13组为粗调冷却段，每组包含8排冷却集管，单根集管的水流量104m³/h，水压为0.8MPa；第14、15组为精调冷却段，每组包含16根集管，单根集管的水流量52m³/h，水压为0.8MPa；热连轧机生产控制系统在轧线上配置有信息采集和指令执行电器件，包括以下步骤：

1)层冷温度控制模型从生产制造系统接收带钢厚度指令、精轧结束温度、卷取温度目标值和冷却控制方式指令；

2)层冷温度控制模型预计算粗调冷却段第1-13组冷却集管从前往后上喷管奇数排的开水排数及精调冷却段第14、15组冷却集管的上喷管、下喷管的开水排数；精轧F1机架有钢信号到达后，层冷温度控制模型控制粗调冷却段第1-13组冷却集管以及精调冷却段第14、15组冷却集管按预计算出的冷却集管开水排数开启冷却水；

3)卷取机有钢信号到达后，层冷温度控制模型控制粗调冷却段第1-13组冷却集管由前往后对应开启下喷各组集管的奇数排冷却集管冷却水；

4)当精轧机的轧制速度增加时，层冷温度控制模型控制粗调冷却段由前往后同时开启第1-13组冷却集管中上喷、下喷的偶数排冷却集管冷却水，至最后一个奇数排前的偶数排集管冷却水开启完毕；

5)当精轧机的轧制速度再次增加时，层冷温度控制模型控制粗调冷却段第1-13组冷却集管中未开启的冷却集管由前往后的上喷管、下喷管的冷却水一起顺次开启，直至冷却水量满足卷取温度控制要求；

6)当精轧机降速抛钢信号到达后，层冷温度控制模型控制粗调冷却段第1-13组冷却集管将步骤2)-5)中已开启的冷却集管按原开启顺序的逆向顺序依次关闭冷却水；当卷取高温计抛钢信号到达后，层冷温度控制模型控制精调冷却段第14-15组冷却集管关闭冷却水。

层冷温度控制模型恢复初始设定值，重复步骤1)-6)，进行下块钢生产。

进一步，本发明方法还包括以下步骤：

1)卷取高温计有钢信号到达前，层冷温度控制模型根据精轧出口的实测温度控制粗调冷却段第1-13组冷却集管中已开启的奇数排冷却水进行实时调整，进行卷取温度的前馈控制；

2)卷取高温计有钢信号到达后，层冷温度控制模型控制精调冷却段第14-15组冷却集管的上喷管、下喷管进行冷却水实时调整，当卷取温度实际值-卷取温度目标值为正值时，增开相应的冷却集管冷却水，当卷取温度实际值-卷取温度目标值为负值时，关闭相应的冷却集管冷却水，实现卷取温度的反馈控制。

本发明主要采用技术控制手段，设计薄规格1.2-2.1mm热轧带钢冷却集管的开水方式，通过现场检测仪表及设备有钢信号的逻辑配合，在传统热连轧机上解决薄规格1.2-2.1mm带钢采用前段冷却时存在的在层流辊道上穿带不稳定，容易堆叠压在辊道上的技术问题，达到稳定生产、强度升级、合金降本等目的。

本发明主要是通过对薄规格及极薄规格带钢不同冷却时序采用不同的冷却方法，实现薄规格的稳定轧制及强度升级轧制。

本方法主要是针对薄规格以及极薄规格带钢冷却方法的控制，冷却速度快，在常规热轧产线上对冷却集管进行配置即可实现。

本发明针对薄规格1.2-2.1mm热轧带钢采用新的层流冷却控制方法，恰好是为了解决薄规格以及极薄规格在层流辊道上穿带不稳定，容易堆叠压在辊道上的问题及隐患。

本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、卷取高温计有钢信号到达前，层流开启粗调冷却段第1-13组上喷奇数排冷却集管，冷却水分散压住带钢上表面，防止薄规格快速轧制堆叠压在辊道上，提高生产稳定性，同时保证冷却速率。2、卷取机有钢信号到达后，精轧机的末机架与卷取机之间张力建立，轧制稳定性得到保证，粗调冷却段第1-13组由前往后对应开启下喷奇数排冷却集管，上下喷对称开启，提高冷却速率。3、精轧机的轧制速度增加时，由前往后对称开启粗调冷却段第1-13组上、下喷的偶数排冷却集管，直至最后一个奇数排前的偶数排集管开启完毕，保证轧制速度提高后带钢的冷却速率基本不变。4、精轧机的轧制速度再次增加时，粗调冷却段第1-13组未开启的冷却集管由前往后上、下喷一起顺次开启，进一步提高冷却速率，实现晶粒细化及强度升级。5、整个过程针对不同的冷却时序，对粗调冷却段第1-13组集管采用不同的冷却控制方法，实现薄规格1.2-2.1mm的稳定轧制及强度升级。精调冷却段第14、15组按层冷温度模型计算的开水方式控制即可。

附图说明

附图1为本发明层流冷却控制流程示意图。

具体实施方式

参照图1，结合实施例1、实施例2对本发明做进一步说明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1，生产高强钢S600MC，热连轧带钢的厚度为1.4mm，屈服强度为600MPa；卷取温度为500-540℃，带钢的化学成分和控制参数见表1和表2。

一种薄规格热连轧带钢的层流冷却控制方法，轧线上冷却设备位于精轧机后侧、卷取机前侧，精轧机有F1-F7共7个机架，包括粗调冷却段和精调冷却段共15组集管，第1到13组为粗调冷却段，每组包含8排冷却集管，单根集管的水流量104m³/h，水压为0.8MPa；第14、15组为精调冷却段，每组包含16根集管，单根集管的水流量52m³/h，水压为0.8MPa；热连轧机生产控制系统在轧线上配置有信息采集和指令执行电器件，包括以下步骤：

1)层冷温度控制模型从生产制造系统接收带钢厚度指令、精轧结束温度、卷取温度目标值和冷却控制方式指令；

2)层冷温度控制模型预计算粗调冷却段第1-13组从前往后上喷奇数排集管的开水排为1#_上、3#_上、5#_上、7#_上、9#_上、11#_上、13#_上、15#_上、17#_上，精调冷却段第14组开水排为第1-6排上、下喷，精轧F1机架有钢信号到达后，上述集管开启；

3)卷取高温计有钢信号到达前，精轧出口温度实测值845℃与精轧结束目标温度840℃相差10℃，层冷温度控制模型计算增加粗调冷却段第1-13组的开水排数19#_上，进行卷取温度的前馈控制；

4)卷取高温计有钢信号到达后，卷取温度实测值530℃与目标值520℃之间相差10℃，层冷温度控制模型计算增加精调冷却段第14组的第7-8排上、下喷冷却水，进行卷取温度的反馈控制。该反馈控制方法直到本块钢生产结束；

5)卷取机有钢信号到达后，层冷温度控制模型控制粗调冷却段第1-13组依次开启下喷集管奇数排1#_下、3#_下、5#_下、7#_下、9#_下、11#_下、13#_下、15#_下、17#_下、19#_下；

6)当精轧机的轧制速度增加时，层冷温度控制模型控制粗调冷却段第1-13组由前往后同时开启上、下喷的偶数排集管为2#_上、2#_下、4#_上、4#_下、6#_上、6#_下、8#_上、8#_下、10#_上、10#_下、12#_上、12#_下、14#_上、14#_下、16#_上、16#_下、18#_上、18#_下；

7)当精轧机的轧制速度再次增加时，层冷温度控制模型控制粗调冷却段第1-13组由前往后同时开启上、下喷的冷却集管为20#_上、20#_下、21#_上、21#_下；

8)当精轧机降速抛钢信号到达后，层冷温度控制模型控制粗调冷却段将步骤2)-7)中已开启的冷却集管按原开启顺序逆向顺次关闭，21#_下、21#_上、20#_下、20#_上、18#_下、18#_上、16#_下、16#_上、......、3#_上、1#_上；卷取高温计抛钢信号到达后，层冷温度控制模型控制精调冷却段已开启的冷却水关闭。

实施例2，生产汽车结构钢QStE460TM，热连轧带钢的厚度为1.3mm，屈服强度为460MPa；卷取温度为490-530℃，带钢的化学成分和控制参数见表1和表2。

一种薄规格热连轧带钢的层流冷却控制方法，轧线上冷却设备位于精轧机后侧、卷取机前侧，精轧机有F1-F7共7个机架，包括粗调冷却段和精调冷却段共15组集管，第1到13组为粗调冷却段，每组包含8排冷却集管，单根集管的水流量104m³/h，水压为0.8MPa；第14、15组为精调冷却段，每组包含16根集管，单根集管的水流量52m³/h，水压为0.8MPa；热连轧机生产控制系统在轧线上配置有信息采集和指令执行电器件，包括以下步骤：

1)层冷温度控制模型从生产制造系统接收带钢厚度指令、精轧结束温度、卷取温度目标值和冷却控制方式指令；

2)层冷温度控制模型预计算粗调冷却段第1-13组从前往后上喷奇数排集管的开水排为1#_上、3#_上、5#_上、7#_上、9#_上、11#_上、13#_上、15#_上，精调冷却段第14组开水排为第1-4排上、下喷，精轧F1机架有钢信号到达后，上述集管开启；

3)卷取高温计有钢信号到达前，精轧出口温度实测值825℃与精轧结束目标温度830℃相差5℃，层冷温度控制模型计算减少粗调冷却段第1-13组的开水排数15#_上，进行卷取温度的前馈控制；

4)卷取高温计有钢信号到达后，卷取温度实测值515℃与目标值510℃之间相差10℃，层冷温度控制模型计算增加精调冷却段第14组的第5排上、下喷冷却水，进行卷取温度的反馈控制。该反馈控制方法直到本块钢生产结束；

5)卷取机有钢信号到达后，层冷温度控制模型控制粗调冷却段第1-13组依次开启下喷集管奇数排1#_下、3#_下、5#_下、7#_下、9#_下、11#_下、13#_下；

6)当精轧机的轧制速度增加时，层冷温度控制模型控制粗调冷却段第1-13组由前往后同时开启上、下喷的偶数排集管为2#_上、2#_下、4#_上、4#_下、6#_上、6#_下、8#_上、8#_下、10#_上、10#_下、12#_上、12#_下；

7)当精轧机的轧制速度再次增加时，层冷温度控制模型控制粗调冷却段第1-13组由前往后同时开启上、下喷的冷却集管为14#_上、14#_下、15#_上、15#_下、16#_上、16#_下；

8)当精轧机降速抛钢信号到达后，层冷温度控制模型控制粗调冷却段将步骤2)-7)中已开启的冷却集管按原开启顺序逆向顺次关闭，16#_下、16#_上、15#_下、15#_上、14#_下、14#_上、......、3#_上、1#_上；卷取高温计抛钢信号到达后，层冷温度控制模型控制精调冷却段已开启的冷却水关闭。

表1本发明实施例钢的化学成分(重量百分比％)，余量为Fe及不可避免杂质

元素	C	Si	Mn	Alt	Nb	Ti
							实施例1	0.07	0.06	1.5	0.025	0.015	0.085
实施例2	0.07	0.03	0.82	0.04	0.03	0.013

表2本发明实施例热连轧带钢的控制参数

参数	厚度/mm	宽度/mm	精轧结束温度/℃	卷取温度/℃
					实施例1	1.4	1150	840	520
实施例2	1.3	1250	830	510

将本发明方法生产的热连轧带钢按照《GB/T228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》进行拉伸试验，其力学性能见表3。

表3本发明实施例热连轧带钢的力学性能

性能指标	R<sub>eH</sub>/MPa	Rm/MPa	A<sub>80mm</sub>/％
				实施例1	648	700	16.8
实施例2	490	550	16.8

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种厚度为1.2-2.1mm热连轧带钢的层流冷却控制方法，轧线上冷却设备位于精轧机后侧、卷取机前侧，精轧机有F1-F7共7个机架，包括粗调冷却段和精调冷却段共15组集管，第1到13组为粗调冷却段，每组包含8排冷却集管，单根集管的水流量104m³/h，水压为0.8MPa；第14、15组为精调冷却段，每组包含16根集管，单根集管的水流量52m³/h，水压为0.8MPa；热连轧机生产控制系统在轧线上配置有信息采集和指令执行电器件，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

1)层冷温度控制模型从生产制造系统接收带钢厚度指令、精轧结束温度、卷取温度目标值和冷却控制方式指令；

2)层冷温度控制模型预计算粗调冷却段第1-13组冷却集管从前往后上喷管奇数排的开水排数及精调冷却段第14、15组冷却集管的上喷管、下喷管的开水排数；精轧F1机架有钢信号到达后，层冷温度控制模型控制粗调冷却段第1-13组冷却集管以及精调冷却段第14、15组冷却集管按预计算出的冷却集管开水排数开启冷却水；

3)卷取机有钢信号到达后，层冷温度控制模型控制粗调冷却段第1-13组冷却集管由前往后对应开启下喷各组集管的奇数排冷却集管冷却水；

4)当精轧机的轧制速度增加时，层冷温度控制模型控制粗调冷却段由前往后同时开启第1-13组冷却集管中上喷、下喷的偶数排冷却集管冷却水，至最后一个奇数排前的偶数排集管冷却水开启完毕；

5)当精轧机的轧制速度再次增加时，层冷温度控制模型控制粗调冷却段第1-13组冷却集管中未开启的冷却集管由前往后的上喷管、下喷管的冷却水一起顺次开启，直至冷却水量满足卷取温度控制要求；

6)当精轧机降速抛钢信号到达后，层冷温度控制模型控制粗调冷却段第1-13组冷却集管将步骤2)-5)中已开启的冷却集管按原开启顺序的逆向顺序依次关闭冷却水；当卷取高温计抛钢信号到达后，层冷温度控制模型控制精调冷却段第14-15组冷却集管关闭冷却水。

2.如权利要求1所述的厚度为1.2-2.1mm热连轧带钢的层流冷却控制方法，其特征是，还包括以下步骤：

1)卷取高温计有钢信号到达前，层冷温度控制模型根据精轧出口的实测温度控制粗调冷却段第1-13组冷却集管中已开启的奇数排冷却水进行实时调整，进行卷取温度的前馈控制；

2)卷取高温计有钢信号到达后，层冷温度控制模型控制精调冷却段第14-15组冷却集管的上喷管、下喷管进行冷却水实时调整，当卷取温度实际值-卷取温度目标值为正值时，增开相应的冷却集管冷却水，当卷取温度实际值-卷取温度目标值为负值时，关闭相应的冷却集管冷却水，实现卷取温度的反馈控制。

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