CN116555555A - 一种集约化热轧钢卷连续热处理的淬火冷却装置及淬火冷却控制方法 - Google Patents

Abstract

一种集约化热轧钢卷连续热处理的淬火冷却装置及淬火冷却控制方法，属冶金技术领域。包括通过气雾冷却喷嘴选型与布局设计实现较薄规格热卷连续淬火冷却；通过雾水混合布局设计实现较厚规格热卷连续淬火冷却；通过合理控制单个喷射梁的温降实现柔性淬火；通过在不同冷却区进行水冷、雾冷和空冷，实现分段淬火冷却；通过边中边流量调节、上下流量比例调节、差动转速压辊提高淬火区张力、压辊辊形优化及在淬火机出口配备板形检测装置，实现淬火冷却均匀性控制；利用淬火过程前馈控制技术、反馈控制技术、在线自适应学习和后计算学习技术，实现热轧钢卷集约化连续热处理的连续淬火、柔性淬火、分段淬火及换规淬火的过程自动控制。

Description

一种集约化热轧钢卷连续热处理的淬火冷却装置及淬火冷却 控制方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，尤其涉及一种用于集约化热轧钢卷连续热处理的淬火冷却装置及淬火冷却控制方法。

背景技术

为适应绿色制造、低碳经济、环保政策形势，工程机械、自卸车、重型卡车、运钞车等逐渐向产品结构轻量化、升级换代、长寿命等方面转变，更高强度、更高耐磨、更长寿命的高强产品需求大幅提升，2-6mm热轧薄规格超高强钢领域展现了巨大市场空间。

在热连轧条件下，在线淬火生产千兆级薄规格超高强钢需要较高的冷速和较低的卷取温度，中低温卷取温度不受控，带钢板形控制难度大，组织和性能均匀性差，无法满足高性能和高板形的高强钢市场需求。同时，薄规格热轧速度高，对通板稳定性和卷取设备安全均会带来不利影响。因此，薄规格超高强钢不宜采用热连轧在线淬火方式生产。

目前国内外普遍通过离线热处理方式生产薄规格超高强钢，即热轧钢卷开平切板后，以单张钢板的形式再进行加热、淬火、回火等热处理。淬火机一般采用水冷淬火，配置高压狭缝喷射和压力喷射，通过调节上下水比、钢板走速及框架高度来优化淬火板形，钢板走速最大可以达到75m/min，基本不需要考虑淬火过程中的返温形成回火马氏体引起的性能问题。该生产方式技术成熟、质量稳定，但投资大、占地广、流程长，并且单张形式生产效率低，生产成本高。

而集约化热轧钢卷连续热处理技术可以大幅缩短机组占地、提高生产效率、降低能耗、减少环境污染，是一种绿色的生产技术。但是采用集约化的产线布局使得热轧钢卷走速较慢，一般小于10m/min，并且走速不可调节，在连续淬火过程中容易返温形成回火马氏体引起性能问题，并且薄规格钢卷使用水淬冷速过大，均匀性差，不仅容易淬裂，而且板形难以控制，给淬火装置选型和工艺布局设计带来很大难度。

公开日为201年10月24日，公开号为CN102747213A的中国发明专利申请中，公开了一种高强钢连续热处理的冷却方法，其采用喷气缓冷+气雾冷却+狭缝喷嘴水冷的冷却方法，主要针对冷轧钢卷的连退热处理淬火，厚度小于2mm，带钢走速较快，冷却线布置较长。该技术方案对于2-6mm规格低走速热轧钢卷的连续淬火，气雾冷却速率不足，且易返温引起性能问题，而水冷淬火则容易淬裂，且狭缝喷嘴流量调节范围较小，无法满足柔性淬火和分段淬火需要。

申请公布日为2012年6月13日，申请公布号为CN 102492824 A的中国发明专利申请，公开了一种高强度钢带或钢板的连续热处理方法，其描述了热轧钢卷或钢板从加热、淬火到回火的热处理工艺过程，淬火工艺采用了气水混合冷却装置，其喷头可以实现由气水混合到完全喷水的可调节控制。其技术方案中，没有进一步描述喷头装置的细节、参数及布局设计，从实施列来看，对于3mm带钢，其气雾冷却只能达到10℃/s的冷速，达不到高强钢需要的工艺冷速，另外，该技术方案中的喷头要实现从气雾到喷水的可调节，冷却均匀性上难以保证。

从已检索到的专利文献和现场实际应用情况来看，喷水冷却技术对于薄带钢淬火来说冷速过快，容易引起淬裂，均匀性也难以保证，而冷轧连退普遍应用的气雾冷却技术，虽然其冷却均匀性较好，但只适用于2mm以下规格的热轧钢卷(简称热轧钢卷或带钢)，对于2-6mm规格的热轧钢卷淬火，现有的气雾冷却技术存在冷却速率不足的问题。

总而言之，目前尚无成熟的热轧钢卷连续热处理的淬火冷却装置和控制方法的应用，尤其是针对2-6mm规格带钢低走速的集约化连续热处理的淬火冷却装置与控制方法更是空白。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种集约化热轧钢卷连续热处理的淬火冷却装置及淬火冷却控制方法。其利用气雾淬火冷却装置及控制方法、雾水混合淬火装置及控制方法、柔性淬火工艺布局与控制方法、分段淬火冷却工艺布局与控制方法、淬火冷却均匀性控制以及淬火过程自动控制，实现集约化连续热处理产线的热轧钢卷(亦称热轧钢卷)的淬火冷却生产。

本发明的技术方案是：提供一种集约化热轧钢卷连续热处理的淬火冷却装置，其特征是：

在集约化热轧钢卷连续热处理的加热装置和烘干装置之间布置一套雾水混合淬火冷却装置，经过加热的热轧带钢，通过输送辊道进入该淬火冷却装置区域，进行雾冷或雾水混合冷却淬火处理，钢板在保证板形和冷却均匀的状态下按照预定的冷却速率曲线达到特定的终冷温度，之后经烘干后由辊道送往后工序处理；

所述的雾水混合淬火冷却装置，利用雾水混合冷却装置的合理选型和布局，实现集约化热轧钢卷连续热处理的均匀快速淬火。对于2-6mm热轧钢卷，在4-10m/min的走速下，利用小于6m的淬火冷却装置，实现了冷速大于60℃/s的均匀快速淬火；

所述的雾水混合淬火冷却装置，通过在压辊隔开的若干冷却区的雾水喷射梁的合理布局和使用，在不同冷却区进行水冷、雾冷和空冷，实现分段淬火冷却，满足产品的淬火需要；

所述的淬火冷却装置，利用包括淬火过程前馈控制技术、反馈控制技术、在线自适应学习和后计算学习的自动控制技术，实现热轧钢卷连续热处理的连续淬火、柔性淬火、分段淬火及换规淬火的过程自动控制；

所述的淬火冷却装置，利用气雾淬火冷却装置及控制方法、雾水混合淬火装置及控制方法、柔性淬火工艺布局与控制方法、分段淬火冷却工艺布局与控制方法、淬火冷却均匀性控制技术，以及淬火过程自动控制技术，实现集约化连续热处理产线的热轧钢卷的淬火冷却生产。

具体的，所述的淬火冷却装置，采用预定压力下具备特定所需流量的外混型气雾喷嘴，达到均匀雾化效果，满足2-6mm薄规格热轧钢卷产品的均匀淬火冷却需求，使得气压和水压调节互不干涉；

所述的淬火冷却装置，利用“一梁多排”气雾集管设计和气雾喷嘴偏转角的合理选择，实现气雾冷却过程中对带钢表面的全覆盖，能够有效防止气雾淬火过程中由于喷射梁间距过大造成回温形成回火马氏体影响产品性能的现象；

所述的淬火冷却装置，通过气雾喷嘴偏转角固定装置，实现气雾喷嘴偏转角的无差拆装，有利于淬火冷却过程的稳定和设备维护的简便。

具体的，通过雾水混合布局设计，在气雾喷射梁之间加装压力喷射水冷装置，实现较厚规格热轧钢卷连续淬火冷却；采用扇形喷嘴压力喷射水冷设计，在提高冷速的同时减小打击力；采用喷嘴压力斜喷水冷设计，以提高水冷均匀性，同时防止冷却水回流影响测温和开淬温度；通过设计内部引流管结构，确保在不同的压力下形成稳定的冲击水流，即使在小流量下也能保证稳定的喷水形态，同时也实现了冷却水快速开闭，消除集管滴流对温度和板形的不良影响；每个喷箱上的喷嘴和相邻喷箱上喷嘴均有序错开，以满足快速均匀的冷却需求；采用雾水混合淬火冷却，能够通过不同的雾水组合实现淬火冷却速率的调节，有利于实现全覆盖冷却，减小回温对性能的不利影响。

进一步的，所述的淬火冷却装置，采用气雾淬火和高压水淬火间隔布置；两个压辊之间分为一个冷却区，冷却装置设置1个～4个冷却区；在每个冷却区放置1～4个喷射梁；每个喷射梁之间安装一排高压水喷水冷却；在每个喷射梁上安装气雾冷却喷嘴，每个喷射梁安装双排喷嘴；通过在压辊隔开的若干冷却区的气雾冷却喷射梁进行合理布局，通过不同气水比例调节，控制单个喷射梁的温降，细化控制“粒度”，实现工艺参数的合理设置合理，满足精确控制终冷温度的需要，实现柔性淬火；其每个喷射梁的每排喷嘴均可以进行气水比例调节，实现雾化程度的精细化控制，即控制“雾滴粒度的大小”；通过气水比例控制，可以实现单排喷嘴的冷却能力调节，即控制单排喷嘴的温降；根据冷却能力需要，可以选择单气雾冷却、单高压喷水冷却或气雾冷却+高压喷水冷却组合模式工作，实现不同终冷温度的控制需求，实现柔性淬火。

进一步的，所述的淬火冷却装置，采用气雾淬火和高压水淬火间隔布置；两个压辊之间分为一个冷却区，冷却装置设置1个～4个冷却区；每个冷却区放置1～4个喷射梁；每个喷射梁之间安装一排高压水喷水冷却；在每个喷射梁上安装气雾冷却喷嘴，每个喷射梁安装双排喷嘴；每个喷射梁的每排喷嘴均可以进行气水比例调节，实现雾化程度的精细化控制，即控制“雾滴粒度的大小”；通过气水比例控制，能够实现单排喷嘴的冷却能力调节，即控制单排喷嘴的温降；根据冷却能力需要，可以选择单气雾冷却、单高压喷水冷却或气雾冷却+高压喷水冷却组合模式进行工作，实现不同、中间点温度、空冷时间以及终冷温度的控制需求，实现分段淬火冷却。

本发明的技术方案，还提供了一种上述集约化热轧钢卷连续热处理的淬火冷却装置的淬火冷却均匀性控制方法，其特征是：

在集约化热轧钢卷连续热处理淬火工艺段进行全板面的温度、性能均匀性调节控制，根据不同钢种、规格特性，通过边中边流量调节、上下流量比例调节等方法，改善横向、厚向冷却均匀性；采用带张力淬火，通过差动转速压辊提高淬火区张力，通过压辊辊形优化实现横向张力分布调控；

所述的淬火冷却均匀性控制方法包括：

1)边中边流量控制：

淬火工艺段上下表每排喷嘴均采用边中边分区；

采用宽度方向分区原则；

针对不同钢种、规格，设置相应的边中边分区流量控制；

2)上、下表流量控制：

针对不同钢种、规格设置相应的上、下表流量控制，上、下表流量比根据品种规格设定，设定范围为2：1～1：2；

3)分段张力控制：

采用带张力淬火，通过差动转速压辊提高淬火区张力，通过压辊辊形优化实现横向张力分布调控；具体张力根据钢种规格来进行区分设定。

本发明的技术方案，还提供了一种上述集约化热轧钢卷连续热处理的淬火冷却装置的淬火过程自动控制方法，其特征是：

利用淬火过程前馈控制技术、反馈控制技术、在线自适应学习和后计算学习的自动控制技术，实现热轧钢卷连续热处理的连续淬火、柔性淬火、分段淬火及换规淬火的过程自动控制。

具体的，所述实现连续淬火过程自动控制的步骤包括：利用目标开淬温度、实测开淬温度和目标淬火冷速，进行淬火工艺参数模型计算、预设定计算及淬火过程动态前馈控制，实现连续淬火过程自动控制；

进一步的，所述实现柔性淬火过程自动控制的步骤包括：利用目标开淬温度、实测开淬温度、目标终冷温度、实测终冷温度和目标淬火冷速，进行淬火工艺参数模型计算、预设定计算、淬火过程动态前馈控制、反馈控制及在线自适应闭环控制，实现柔性淬火过程自动控制。

进一步的，所述实现分段淬火过程自动控制的步骤包括：利用目标开淬温度、实测开淬温度、目标分段温度和目标分段冷速，进行淬火工艺参数模型计算、预设定计算、和淬火过程动态前馈控制，实现分段淬火过程自动控制。

具体的，所述换规淬火过程自动控制的步骤包括：根据换规厚度和淬火工艺，实施过渡区换规控制，实现不同规格热轧钢卷连续热处理的换规淬火过程自动控制。

进一步的，所述实现后计算学习的步骤包括：利用实测开淬温度、实测终冷温度和淬火冷却实绩参数，进行后计算学习，优化模型参数。

与现有技术比较，本发明的优点是：

应用本技术方案，可以实现集约化热处理产线的2～6mm的淬火冷却生产，应用柔性淬火和分段淬火拓展钢种规格，通过淬火冷却均匀性控制技术达到良好淬火板形，通过过程控制技术实现全自动淬火冷却和精确控制。

附图说明

图1是本发明的生产流程示意图；

图2是本发明的淬火工艺布局示意图；

图3是本发明气雾全覆盖淬火设计示意图；

图4是本发明倾斜压力喷射水冷淬火工艺布局示意图；

图5是本发明淬火过程自动控制总流程方框图。

图中1为均热炉，2为热轧带钢，3为水雾挡板，4为压辊，5为气雾冷却梁，5.1为气雾喷嘴，5.2为进水管，5.3为压缩空气管，6为斜喷箱，6.1为高压密排水喷嘴，7为喷箱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

1)集约化热轧钢卷连续热处理的淬火工艺方法：

本技术方案的集约化热轧钢卷连续热处理的淬火工艺方法，是在集约化热轧钢卷连续热处理的加热装置和烘干装置之间布置一套雾水混合淬火冷却装置，经过加热的热轧带钢，通过输送辊道进入该淬火冷却装置区域，进行雾冷或雾水混合冷却淬火处理，钢板在保证板形和冷却均匀的状态下按照预定的冷却速率曲线达到特定的终冷温度，之后经烘干后由辊道送往后工序处理。其总体生产流程如图1所示。

本技术方案利用雾水混合冷却装置的合理选型和布局，实现了集约化热轧钢卷连续热处理的均匀快速淬火。对于2-6mm热轧钢卷，在4-10m/min的走速下，利用小于6m的淬火冷却装置，实现了冷速大于60℃/s的均匀快速淬火，其工艺布局如图2所示。

在图2中，在每两组压辊之间，设置有数对(上、下各一组称为“一对”)喷箱7，在每个喷箱上设置有高压密排水喷嘴6.1。

2)气雾淬火冷却装置及方法：

本技术方案通过气雾冷却喷嘴选型与布局设计，实现了较薄规格热轧钢卷连续淬火冷却。

本技术方案优选一定压力下具备特定流量的外混型气雾喷嘴，不仅达到了均匀雾化效果，满足了薄规格热轧钢卷产品的均匀淬火冷却需求，而且使得气压和水压调节互不干涉，控制简单精确，调节冷速范围很大。

本技术方案利用“一梁多排”气雾集管设计和气雾喷嘴偏转角的合理选择，实现了气雾冷却过程中对带钢表面的全覆盖(如图3所示)，有效防止了气雾淬火过程中的由于喷射梁间距过大造成回温形成回火马氏体影响产品性能的现象。

在图3中，热轧带钢2在均热炉1中经过加热，从图的右边，经水雾挡板3所在的区域，通过压辊4，进入第一淬火区。

在第一淬火区中，沿热轧钢卷的前进方向，依次设置有数组气雾冷却梁5，在气雾冷却梁中设置有进水管5.2和压缩空气管5.3，在气雾冷却梁朝向热轧带钢的方向上，分别设置有气雾喷嘴5.1。

本技术方案通过气雾喷嘴偏转角固定装置，实现了气雾喷嘴偏转角的无差拆装，有利于淬火冷却过程的稳定和设备维护的简便。

3)雾水混合淬火装置及方法：

本技术方案通过雾水混合布局设计，实现了较厚规格热轧钢卷连续淬火冷却。

本技术方案在气雾喷射梁之间加装压力喷射水冷装置，实现了较厚规格热轧钢卷连续淬火冷却。

本技术方案优选喷嘴压力喷射水冷设计，冷速控制范围大，满足较大范围厚规格淬火需要。

本技术方案优选扇形喷嘴压力喷射水冷设计，在提高冷速的同时减小打击力，有利于较厚规格热轧钢卷淬火的板形控制。

本技术方案优选喷嘴压力斜喷水冷设计(如图4所示)，有利于在提高水冷均匀性，同时防止冷却水回流影响测温和开淬温度。

在图4中，在第一淬火区中，沿热轧钢卷的前进方向，依次设置有气雾冷却梁5和斜喷箱6；气雾冷却梁5和斜喷箱6间隔设置。

在气雾冷却梁中设置有进水管5.2和压缩空气管5.3，在气雾冷却梁朝向热轧带钢的方向上，分别设置有气雾喷嘴5.1。

在斜喷箱6上，设置有高压密排水喷嘴6.1。

在均热炉1与第一淬火区之间、第一淬火区与第二淬火区之间、第二淬火区与第三淬火区之间，以及第三淬火区的出口端，分别设置有一组压辊4，用于对热轧带钢提供夹持和输送。

由于气雾冷却梁和斜喷箱等设备为已有技术，故其具体设备结构和工作过程在此不再叙述。

在本技术方案中，采用气雾冷却梁5和斜喷箱6间隔设置形式，通过设置第一淬火区、第二淬火区和第三淬火区的布局格式，用于对热轧带钢进行雾冷或雾水混合冷却淬火处理。

本技术方案通过设计内部引流管结构，确保在不同的压力下形成稳定的冲击水流，即使在小流量下也能保证稳定的喷水形态，同时也实现了冷却水快速开闭，消除集管滴流对温度和板形的不良影响。

本技术方案有较好的防堵效果，即使发生单个喷嘴堵塞或故障，更换也极为快速便利。每个喷箱上的喷嘴和相邻喷箱上喷嘴均有序错开，从而可以满足快速均匀的冷却需求。由于冷却装置整体都采用喷嘴斜喷设计，因而使较厚规格热轧钢卷在整个冷却过程能达到均匀一致的冷却速率，可以得到更好的产品性能。

本技术方案中的喷箱采用三段式设计，可以实现钢板宽度方向的水凸度控制，有利于板形控制。

本技术方案采用雾水混合淬火冷却，不仅可以通过不同的雾水组合实现淬火冷却速率调节，而且有利于实现全覆盖冷却，减小回温对性能的不利影响。

4)柔性淬火工艺布局与方法：

本技术方案通过在压辊隔开的若干冷却区的气雾冷却喷射梁进行合理布局，通过不同气水比例调节，控制单个喷射梁的温降，细化控制“粒度”，实现工艺参数的合理设置合理，满足精确控制终冷温度的需要，实现柔性淬火。

4.1淬火设备装置布局：

采用气雾淬火和高压水淬火间隔布置；

两个压辊之间分为一个冷却区，冷却装置设置1个～4个冷却区；

喷射梁上安装气雾冷却喷嘴，每个喷射梁安装双排喷嘴；

每个冷却区放置1～4个喷射梁；

每个喷射梁之间安装一排高压水喷水冷却；

4.2工艺参数的合理设置：

每个喷射梁的每排喷嘴均可以进行气水比例调节，实现雾化程度的精细化控制，即控制“粒度”(雾滴大小)；

通过气水比例控制，可以实现单排喷嘴的冷却能力调节，即控制单排喷嘴的温降；

可以根据冷却能力需要，可以选择单气雾冷却、单高压喷水冷却、气雾冷却+高压喷水冷却组合模式；

根据需要，可以实现不同终冷温度的控制需求，实现柔性淬火。

5)分段淬火冷却工艺布局与方法：

本技术通过在压辊隔开的若干冷却区的雾水喷射梁的合理布局和使用，在不同冷却区进行水冷、雾冷和空冷，实现分段淬火冷却，满足相关产品淬火需要。

5.1淬火设备装置布局：

采用气雾淬火和高压水淬火间隔布置；

两个压辊之间分为一个冷却区，冷却装置设置1个～4个冷却区；

喷射梁上安装气雾冷却喷嘴，每个喷射梁安装双排喷嘴；

每个冷却区放置1～4个喷射梁；

每个喷射梁之间安装一排高压水喷水冷却；

5.2工艺参数的合理设置：

每个喷射梁的每排喷嘴均可以进行气水比例调节，实现雾化程度的精细化控制，即控制“粒度”(雾滴大小)；

通过气水比例控制，可以实现单排喷嘴的冷却能力调节，即控制单排喷嘴的温降；

可以根据冷却能力需要，可以选择单气雾冷却、单高压喷水冷却、气雾冷却+高压喷水冷却组合模式；

根据需要，可以实现不同、中间点温度、空冷时间以及终冷温度的控制需求，实现分段淬火冷却。

6)淬火冷却均匀性控制方法：

本技术方案在集约化热轧钢卷连续热处理淬火工艺段进行全板面的温度、性能均匀性调节控制，根据不同钢种、规格特性，通过边中边流量调节、上下流量比例调节等方法，改善横向、厚向冷却均匀性。同时采用带张力淬火，通过差动转速压辊提高淬火区张力，通过压辊辊形优化实现横向张力分布调控。

6.1、边中边流量控制：

淬火工艺段上下表每排喷嘴均采用边中边分区；

宽度方向分区原则如附表1；

针对不同钢种、规格设置相应的边中边分区流量控制；

6.2、上、下表流量控制：

针对不同钢种、规格设置相应的上、下表流量控制，上、下表流量比根据品种规格设定，设定范围为2：1～1：2。

6.3、分段张力控制：

采用带张力淬火，通过差动转速压辊提高淬火区张力，通过压辊辊形优化实现横向张力分布调控。具体张力根据钢种规格来进行区分设定。

7)淬火过程自动控制技术：

本技术方案利用淬火过程前馈控制技术、反馈控制技术、在线自适应学习和后计算学习等自动控制技术，实现了热轧钢卷连续热处理的连续淬火、柔性淬火、分段淬火及换规淬火的过程自动控制(总流程图如图5所示)。

具体的，本技术方案利用目标开淬温度、实测开淬温度和目标淬火冷速，进行淬火工艺参数模型计算、预设定计算及淬火过程动态前馈控制，实现连续淬火过程自动控制。

具体的，本技术方案利用目标开淬温度、实测开淬温度、目标终冷温度、实测终冷温度和目标淬火冷速，进行淬火工艺参数模型计算、预设定计算、淬火过程动态前馈控制、反馈控制及在线自适应闭环控制，实现柔性淬火过程自动控制。

具体的，本技术方案利用目标开淬温度、实测开淬温度、目标分段温度和目标分段冷速，进行淬火工艺参数模型计算、预设定计算、和淬火过程动态前馈控制，实现分段淬火过程自动控制。

具体的，本技术方案根据换规厚度和淬火工艺，实施过渡区换规控制，实现不同规格热轧钢卷连续热处理的换规淬火过程自动控制。

具体的，本技术方案利用实测开淬温度、实测终冷温度和淬火冷却实绩参数，进行后计算学习，优化模型参数。

本淬火过程自动控制技术，实现了集约化热轧钢卷连续热处理的淬火过程自动控制，确保了产品性能的稳定。

本发明的技术方案，包括有气雾淬火冷却装置及方法、雾水混合淬火装置及方法、柔性淬火工艺布局与方法、分段淬火冷却工艺布局与方法、淬火冷却均匀性控制技术以及淬火过程自动控制技术。

本发明的技术方案，通过气雾冷却喷嘴选型与布局设计，实现较薄规格热轧钢卷连续淬火冷却；通过雾水混合布局设计，实现较厚规格热轧钢卷连续淬火冷却；通过在压辊隔开的若干冷却区的气雾冷却喷射梁的合理布局和不同气水比例调节，合理控制单个喷射梁的温降，细化控制“粒度”，满足精确控制终冷温度的需要，实现柔性淬火；通过在压辊隔开的若干冷却区的雾水喷射梁的合理布局和使用，在不同冷却区进行水冷、雾冷和空冷，实现分段淬火冷却；通过边中边流量调节、上下流量比例调节、差动转速压辊提高淬火区张力、压辊辊形优化及在淬火机出口配备板形检测装置，实现淬火板形自动检测和淬火工艺参数动态反馈调节，实现淬火冷却均匀性控制；利用淬火过程前馈控制技术、反馈控制技术、在线自适应学习和后计算学习等自动控制技术，实现了热轧钢卷连续热处理的连续淬火、柔性淬火、分段淬火及换规淬火的过程自动控制。该集约化淬火冷却系统的冷却装置紧凑节能，布局创新，兼顾了薄规格热轧钢卷的高速淬火与均匀冷却需求，不仅可用于集约化热轧钢卷连续热处理的淬火冷却，而且对于需要轧后均匀冷却的工艺都可以应用。

本发明可广泛用于集约化连续热处理产线热轧钢卷的淬火冷却领域。

Claims (12)

1.一种集约化热轧钢卷连续热处理的淬火冷却装置，其特征是：

在集约化热轧钢卷连续热处理的加热装置和烘干装置之间布置一套雾水混合淬火冷却装置，经过加热的热轧带钢，通过输送辊道进入该淬火冷却装置区域，进行雾冷或雾水混合冷却淬火处理，钢板在保证板形和冷却均匀的状态下按照预定的冷却速率曲线达到特定的终冷温度，之后经烘干后由辊道送往后工序处理；

所述的雾水混合淬火冷却装置，利用雾水混合冷却装置的合理选型和布局，实现集约化热轧钢卷连续热处理的均匀快速淬火。对于2-6mm热轧钢卷，在4-10m/min的走速下，利用小于6m的淬火冷却装置，实现了冷速大于60℃/s的均匀快速淬火；

所述的雾水混合淬火冷却装置，通过在压辊隔开的若干冷却区的雾水喷射梁的合理布局和使用，在不同冷却区进行水冷、雾冷和空冷，实现分段淬火冷却，满足产品的淬火需要；

所述的淬火冷却装置，利用包括淬火过程前馈控制技术、反馈控制技术、在线自适应学习和后计算学习的自动控制技术，实现热轧钢卷连续热处理的连续淬火、柔性淬火、分段淬火及换规淬火的过程自动控制；

所述的淬火冷却装置，利用气雾淬火冷却装置及控制方法、雾水混合淬火装置及控制方法、柔性淬火工艺布局与控制方法、分段淬火冷却工艺布局与控制方法、淬火冷却均匀性控制技术，以及淬火过程自动控制技术，实现集约化连续热处理产线的热轧钢卷的淬火冷却生产。

2.按照权利要求1所述的集约化热轧钢卷连续热处理的淬火冷却装置，其特征是所述的淬火冷却装置，采用预定压力下具备特定所需流量的外混型气雾喷嘴，达到均匀雾化效果，满足2-6mm薄规格热轧钢卷产品的均匀淬火冷却需求，使得气压和水压调节互不干涉；

所述的淬火冷却装置，利用“一梁多排”气雾集管设计和气雾喷嘴偏转角的合理选择，实现气雾冷却过程中对带钢表面的全覆盖，能够有效防止气雾淬火过程中由于喷射梁间距过大造成回温形成回火马氏体影响产品性能的现象；

所述的淬火冷却装置，通过气雾喷嘴偏转角固定装置，实现气雾喷嘴偏转角的无差拆装，有利于淬火冷却过程的稳定和设备维护的简便。

3.按照权利要求1所述的集约化热轧钢卷连续热处理的淬火冷却装置，其特征是通过雾水混合布局设计，在气雾喷射梁之间加装压力喷射水冷装置，实现较厚规格热轧钢卷连续淬火冷却；

采用扇形喷嘴压力喷射水冷设计，在提高冷速的同时减小打击力；

采用喷嘴压力斜喷水冷设计，以提高水冷均匀性，同时防止冷却水回流影响测温和开淬温度；

通过设计内部引流管结构，确保在不同的压力下形成稳定的冲击水流，即使在小流量下也能保证稳定的喷水形态，同时也实现了冷却水快速开闭，消除集管滴流对温度和板形的不良影响；

每个喷箱上的喷嘴和相邻喷箱上喷嘴均有序错开，以满足快速均匀的冷却需求；

采用雾水混合淬火冷却，能够通过不同的雾水组合实现淬火冷却速率的调节，有利于实现全覆盖冷却，减小回温对性能的不利影响。

4.按照权利要求1所述的集约化热轧钢卷连续热处理的淬火冷却装置，其特征是所述的淬火冷却装置，采用气雾淬火和高压水淬火间隔布置；

两个压辊之间分为一个冷却区，冷却装置设置1个～4个冷却区；

在每个冷却区放置1～4个喷射梁；

每个喷射梁之间安装一排高压水喷水冷却；

在每个喷射梁上安装气雾冷却喷嘴，每个喷射梁安装双排喷嘴；

通过在压辊隔开的若干冷却区的气雾冷却喷射梁进行合理布局，通过不同气水比例调节，控制单个喷射梁的温降，细化控制“粒度”，实现工艺参数的合理设置合理，满足精确控制终冷温度的需要，实现柔性淬火；

其每个喷射梁的每排喷嘴均可以进行气水比例调节，实现雾化程度的精细化控制，即控制“雾滴粒度的大小”；

通过气水比例控制，可以实现单排喷嘴的冷却能力调节，即控制单排喷嘴的温降；

根据冷却能力需要，可以选择单气雾冷却、单高压喷水冷却或气雾冷却+高压喷水冷却组合模式工作，实现不同终冷温度的控制需求，实现柔性淬火。

5.按照权利要求1所述的集约化热轧钢卷连续热处理的淬火冷却装置，其特征是所述的淬火冷却装置采用气雾淬火和高压水淬火间隔布置；

两个压辊之间分为一个冷却区，冷却装置设置1个～4个冷却区；

每个冷却区放置1～4个喷射梁；

每个喷射梁之间安装一排高压水喷水冷却；

在每个喷射梁上安装气雾冷却喷嘴，每个喷射梁安装双排喷嘴；

每个喷射梁的每排喷嘴均可以进行气水比例调节，实现雾化程度的精细化控制，即控制“雾滴粒度的大小”；

通过气水比例控制，能够实现单排喷嘴的冷却能力调节，即控制单排喷嘴的温降；

根据冷却能力需要，可以选择单气雾冷却、单高压喷水冷却或气雾冷却+高压喷水冷却组合模式进行工作，实现不同、中间点温度、空冷时间以及终冷温度的控制需求，实现分段淬火冷却。

6.一种按照权利要求1所述集约化热轧钢卷连续热处理的淬火冷却装置的淬火冷却均匀性控制方法，其特征是：

在集约化热轧钢卷连续热处理淬火工艺段进行全板面的温度、性能均匀性调节控制，根据不同钢种、规格特性，通过边中边流量调节、上下流量比例调节等方法，改善横向、厚向冷却均匀性；采用带张力淬火，通过差动转速压辊提高淬火区张力，通过压辊辊形优化实现横向张力分布调控；

所述的淬火冷却均匀性控制方法包括：

1)边中边流量控制：

淬火工艺段上下表每排喷嘴均采用边中边分区；

采用宽度方向分区原则；

针对不同钢种、规格，设置相应的边中边分区流量控制；

2)上、下表流量控制：

针对不同钢种、规格设置相应的上、下表流量控制，上、下表流量比根据品种规格设定，设定范围为2：1～1：2；

3)分段张力控制：

采用带张力淬火，通过差动转速压辊提高淬火区张力，通过压辊辊形优化实现横向张力分布调控；具体张力根据钢种规格来进行区分设定。

7.一种按照权利要求1所述集约化热轧钢卷连续热处理的淬火冷却装置的淬火过程自动控制方法，其特征是：

利用淬火过程前馈控制技术、反馈控制技术、在线自适应学习和后计算学习的自动控制技术，实现热轧钢卷连续热处理的连续淬火、柔性淬火、分段淬火及换规淬火的过程自动控制。

8.按照权利要求7所述的淬火过程自动控制方法，其特征是所述实现连续淬火过程自动控制的步骤包括：利用目标开淬温度、实测开淬温度和目标淬火冷速，进行淬火工艺参数模型计算、预设定计算及淬火过程动态前馈控制，实现连续淬火过程自动控制。

9.按照权利要求7所述的淬火过程自动控制方法，其特征是所述实现柔性淬火过程自动控制的步骤包括：利用目标开淬温度、实测开淬温度、目标终冷温度、实测终冷温度和目标淬火冷速，进行淬火工艺参数模型计算、预设定计算、淬火过程动态前馈控制、反馈控制及在线自适应闭环控制，实现柔性淬火过程自动控制。

10.按照权利要求7所述的淬火过程自动控制方法，其特征是所述实现分段淬火过程自动控制的步骤包括：利用目标开淬温度、实测开淬温度、目标分段温度和目标分段冷速，进行淬火工艺参数模型计算、预设定计算、和淬火过程动态前馈控制，实现分段淬火过程自动控制。

11.按照权利要求7所述的淬火过程自动控制方法，其特征是所述换规淬火过程自动控制的步骤包括：根据换规厚度和淬火工艺，实施过渡区换规控制，实现不同规格热轧钢卷连续热处理的换规淬火过程自动控制。

12.按照权利要求7所述的淬火过程自动控制方法，其特征是所述实现后计算学习的步骤包括：利用实测开淬温度、实测终冷温度和淬火冷却实绩参数，进行后计算学习，优化模型参数。