CN1322942C - 一种带钢层流冷却装置及其控制冷却方法 - Google Patents

一种带钢层流冷却装置及其控制冷却方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种有两个冷却区并具有强冷功能的带钢层流冷却装置及其控制冷却方法。该装置由上层流集管和下喷射集管组成的冷却区构成，冷却区包括主冷段和精冷段两部分，主冷段和精冷段均由多个上部层流集管组和相应数量的下部喷射集管组组成，其特点是该装置由2个带有各自的主冷段和精冷段的冷却区串接而成，2个冷却区的主冷段又由若干组强冷集管组和若干组主冷集管组构成，并设4个测温点。其控制冷却方法是由计算机通过设定计算和反馈、前馈计算实现的。该装置冷却区域长，冷却能力强，流量大，每个冷却区均设有强冷、主冷和精冷，冷却灵活，设备利用率高，具有反馈、前馈功能，冷却精度达±20℃，可实现卷取温度控制和冷却速度控制。

Description

一种带钢层流冷却装置及其控制冷却方法
技术领域
本发明属于带钢冷却技术，尤其涉及一种热轧带钢的层流冷却装置及其控制冷却方法。
背景技术
在热轧带钢生产过程中，为了进一步提高产品质量和增加经济效益，获得优质的热轧带钢的机械性能，热轧带钢在离开末架精轧机后，进入卷取机之前，需要对热轧带钢进行冷却，以控制带钢的冷却速率和卷取温度，获得理想的组织和性能。目前热轧带钢生产线层流冷却系统的整个冷却区主要由上部层流集管和下部喷射集管组成，沿冷却区长度还设有侧吹机构，整个冷却区分成主冷段和精冷段两部分。主冷段由多个上部层流集管组和相应数量的下部喷射集管组组成，上部集管组每组由6根流量较大的集管构成，每根集管都设有一个控制阀门。下部集管每组由12根集管构成，每两根集管设有一个控制阀门。精冷段同样由多个上部层流集管组和相应数量的下部喷射集管组组成，上部集管组每组由12根流量较小的集管构成，下部集管组每组由12根集管构成，上、下部集管都是一根集管一个控制阀门。由于此种冷却装置的冷却区长度较短，一般为20～80m，集管的结构也不尽合理，这种冷却方式只能形成一种主冷+微调的简单冷却方式，进行简单的卷取温度控制，实现冷却速率控制比较困难，很难对要求冷却速度控制的产品进行冷却。由于只在卷取机前安装一个测温仪表进行温度反馈，不易实现中间控温，而且温度控制精度也较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有两个主冷段和两个精冷段的冷却设备，也即带有两个冷却区的带钢层流冷却装置及其控制冷却方法。本发明的另一个目的是提供一种具有强冷功能的带钢层流冷却装置。本发明带钢层流冷却装置主要由上层流集管和下喷射集管组成的冷却区所构成，还设有侧吹机构，所述冷却区包括主冷段和精冷段两部分，主冷段由多个上部层流集管组和相应数量的下部喷射集管组组成，上部集管组的每根集管都设有一个控制阀门，下部集管组每两根集管设有一个控制阀门，精冷段也由多个上部层流集管组和相应数量的下部喷射集管组组成，且上、下部集管都是一根集管一个控制阀门，其特点在于该冷却装置由2个带有各自的主冷段和精冷段的冷却区，即前冷却区和后冷却区串接而成，其结构形式为：主冷段+精冷段+主冷段+精冷段。本发明带钢层流冷却装置的另一个特点是所述2个冷却区的主冷段都由若干组强冷集管组和若干组主冷集管组所组成，所谓强冷集管组是在其上部层流集管的每根集管上都增设一根带有控制阀门的进水管，以增加冷却水的流量，并可随意调节。本发明带钢层流冷却装置在所述前冷却区的中部、前后冷却区之间及卷取机前都安设有测温装置；本发明带钢层流冷却装置所述冷却区的长度为100～150m，上下各设有20～24个集管组，最大冷却流量为15000～20000m3/h，主冷段上部集管每组由6根流量较大的集管构成，下部集管每组由12根集管构成，精冷段上部集管每组由12根流量较小的集管构成，下部集管每组由12根集管构成。所述的前冷却区的结构形式为：3个强冷组+3个主冷组+3个强冷组+3个精冷组，后冷却区的结构形式为：3个强冷组+2个主冷组+3个精冷组。
本发明带钢层流冷却装置的控制冷却方法是由计算机通过设定计算和反馈、前馈计算实现的，其步骤如下：首先进行精轧模型计算→根据控制方式的要求，通过二级层流模型计算→经一级模型计算→通过程序命令控制电器控制柜→指挥电磁阀动作→控制动力气动开关动作→使层流设备浇水→结束设定计算过程；终轧测温仪表11随时将所测的终轧温度实际值反馈给一级模型，并与设定值比较，如有偏差，则重复上述计算，修改层流设备的浇水方案，以保证设定值的实现和冷却控制温度精度的提高；冷却温度检测仪12将检测出的温度实际值前馈给一级模型，再重复上述计算，来控制层流设备浇水；冷却温度检测仪13和14将检测出的温度实际值反馈给一级模型，并与设定值比较，如有偏差，则重复上述计算，修改层流设备浇水方案，以保证设定值的实现。
本发明层流冷却装置由前后2个冷却区构成，冷却区域长，冷却能力强，流量大，每个冷却区均设置有强冷、主冷和精冷，通过阀门控制可实现强冷、主冷互换，冷却控制灵活，冷却方案组合复杂，设备利用率高，多个温度检测点的反馈、前馈功能可提高冷却控制精度达±20℃。该设备可有多种冷却方式支持，其多变的层流冷却功能可实现卷取温度和冷却速度控制，特别适用于高强度、高级别管线钢、铁素体钢等特殊产品，甚至成型性优良的trip钢和双相钢产品的特殊冷却要求。
附图说明
附图1为本发明带钢层流冷却装置的结构示意图。
附图2为本发明带钢层流冷却装置强冷集管组的结构示意图。
附图3为本发明带钢层流冷却装置主冷集管组的结构示意图。
附图4为本发明带钢层流冷却装置精冷集管组的结构示意图。
附图5为本发明带钢层流冷却装置的控制冷却流程图。
具体实施方式
下面参照附图通过实施例对本发明带钢层流冷却装置及其控制冷却方法作进一步的描述。
本发明带钢层流冷却装置主要由由若干个上部层流集管组和相应数量的下部喷射集管组组成的冷却区所构成，并与现有的层流冷却装置一样，在冷却装置的侧面沿冷却区长度设有侧吹机构。附图1为本发明的一个具体实施方式。图中23为带钢。从附图中可以看出，该冷却装置由2个带有各自的主冷段Z和精冷段J的冷却区，即前冷却区A和后冷却区B串接而成，其结构形式为：主冷段Z+精冷段J+主冷段Z+精冷段J。本发明所述冷却装置，也即2个冷却区A和B的长度为100m～150m，上下各设有20～24个集管组，最大冷却流量可达15000～20000m3/h。所用冷却水的循环过程如下：高压泵→过滤器→冷却塔→吸水井→供水泵→水箱→层流冷却系统→地沟→旋流井→高压泵。附图1实施例给出的冷却区A由12个集管组构成，其排列形式依次为：3个强冷集管组15、16+3个主冷集管组17、18+3个强冷集管组15、16+3个精冷集管组19、20，后冷却区B由上下8个集管组成，其结构形式为：3个强冷集管组15、16+2个主冷集管组17、18+3个精冷集管组19、20。冷却区的长短、集管组的数量和尺寸、冷却流量的大小以及排列形式应根据冷却工艺要求和现场实际情况等多种因素来确定。如冷却区A的12个集管组也可排列成6个强冷集管组15、16+3个主冷集管组17、18+3个精冷集管组19、20。
本发明主冷段Z的上部集管组每组均由6根流量较大的集管4构成，下部集管组每组均由12根集管5构成，如附图2和3所示。主冷集管组上集管组17的每根集管4都设有一个控制阀门1，请参见附图3。强冷集管组上集管15的每根集管4都设有两个控制阀门1和2，即在主冷集管组17的基础上为每根集管4增设了一根带有控制阀门2的进水管9(见附图2)，以增加冷却水的流量，打开控制阀门2为强冷，关闭控制阀门2转为主冷。无论强冷还是主冷集管组的下部集管组16和18都是每两根集管5设有一个控制阀门3。本发明主冷段Z的强冷集管组和主冷集管组的区别就是在上集管15的集管4上增设了一根进水管9，并通过控制阀门2使其实现强冷、主冷互换。本发明精冷段J由多个上部层流集管组和相应数量的下部喷射集管组组成(见附图4)，精冷段J的上精冷集管组19由12根流量较小的集管7构成，其下部集管组20由12根集管5构成。上、下部集管7和5都由各自的控制阀门8和6控制。为实现反馈、前馈控制，提高冷却控制精度，本发明在轧机21出口设有测温装置11，在前冷却区A的中部设有测温装置12，在前后冷却区A和B之间设有测温装置13，在卷取机22前设有测温装置14。
本发明带钢层流冷却装置的控制冷却方法是由计算机通过设定计算和反馈、前馈计算实现的，其控制流程如下(见附图5)：首先进行精轧模型计算；根据控制方式的要求，通过二级复杂层流模型计算；再经一级模型计算；通过程序命令控制电器控制柜；由电器控制柜指挥电磁阀动作；进一步控制动力气动开关动作；使层流设备浇水；结束设定计算。终轧测温装置11随时将所测的终轧温度实际值反馈给一级模型，并与设定值比较，如有偏差，则重复上述计算，修改层流设备的浇水方案，以保证设定值的实现和冷却控制温度精度的提高；测温装置12随时将检测出的温度实际值前馈给一级模型，再重复上述计算，来控制层流设备浇水；测温装置13和14随时将检测出的温度实际值反馈给一级模型，并与设定值比较，如有偏差，则重复上述计算，修改层流设备浇水方案，以保证设定值的实现。
本发明带钢层流冷却装置用于热轧带钢轧机轧后带钢冷却可提高钢带的各项综合性能，并生产特殊用途钢种。采用本发明带钢层流冷却装置可通过各级计算机控制实现以下多种冷却方式：
1、常规冷却方式：以生产普碳钢SS400为例，按要求需实现终点温度、一种冷却速率的冷却控制。此时计算机会采用一区冷却，即启用冷却区A，关闭冷却区B，关闭强冷集管组15的控制阀门2，变强冷为主冷，实现主冷+精冷的带钢常规冷却控制。
2、快速冷却方式：以生产管线钢X70为例，按要求需实现终点温度、快速冷却的冷却控制。此时计算机会采用一区冷却，即启用冷却区A，关闭冷却区B，打开强冷集管组15的控制阀门2，增加冷却流量，也可启用冷却区A的主冷却级管组，实现强冷+精冷的带钢快速冷却控制。
3、两段控速控温冷却方式：以生产控制屈强比的HP295钢种为例，按要求需实现两点温度、两种冷却速率的冷却控制。此时计算机会采用两区冷却，即同时启用冷却区A和冷却区B，采用测温装置13和14的反馈信号，由于冷却速度慢，需关闭两个冷却区A和B的强冷集管组15的控制阀门2，变强冷为主冷，控制每个冷却集管的水流量，控制每个集管的冷却速率，实现冷却速率v1、温度点t1、冷却速率v2和温度点t2控制。
4、两段控速、控温冷却、中间空冷的冷却方式：以生产汽车行业成型性优良的trip钢、双相钢为例，按要求需实现两点温度、两种冷却速率、中间空冷的冷却控制。此时计算机会采用两区冷却，即同时启用冷却区A和冷却区B，采用测温装置12、13和14的前馈、反馈信号，使强冷和主冷的集管控制开关合理搭配，实现双温、多速，前馈、反馈的温度控制。

Claims (7)

1.一种带钢层流冷却装置，主要由上层流集管和下喷射集管组成的冷却区所构成，边部设有侧吹机构，所述冷却区包括一个主冷段Z和一个精冷段J，主冷段Z和精冷段J均由多个上部层流集管组和相应数量的下部喷射集管组组成，主冷段Z上部集管组的每根集管(4)上都设有一个控制阀门(1)，下部集管组每两根集管(5)设有一个控制阀门(3)，精冷段J的上、下部集管组都是一根集管一个控制阀门，其特征在于该冷却装置由2个带有各自的主冷段Z和精冷段J的冷却区，即前冷却区A和后冷却区B串接而成，其结构形式为：主冷段Z+精冷段J+主冷段Z+精冷段J。
2.根据权利要求1所述的带钢层流冷却装置，其特征在于所述2个冷却区A和B的主冷段Z都由若干组强冷集管组(15、16)和若干组主冷集管组(17、18)所组成，在强冷集管组的上部层流集管组(15)上的每根集管(4)上都增设一根带有控制阀门(2)的进水管(9)。
3.根据权利要求1或2所述的带钢层流冷却装置，其特征在于在所述前冷却区A的前面、前冷却区A的中部、前后冷却区A和B之间以及卷取机(22)前面分别安设有测温装置(11、12、13和14)。
4.根据权利要求1或2所述的带钢层流冷却装置，其特征在于所述前后冷却区A和B的长度为100～150m，上下备设有20～24个集管组，最大冷却流量为15000～20000m3/h。
5.根据权利要求1或2所述的带钢层流冷却装置，其特征在于所述主冷段Z上部集管每组由6根流量较大的集管(4)构成，下部集管每组由12根集管(5)构成，精冷段J上部集管每组由12根流量较小的集管(7)构成，下部集管每组由12根集管(5)构成。
6.根据权利要求2所述的带钢层流冷却装置，其特征在于所述的前冷却区A由上下12个集管组成，其结构形式为：3个强冷集管组(15、16)+3个主冷集管组(17、18)+3个强冷集管组(15、16)+3个精冷集管组(19、20)，后冷却区B由上下8个集管组成，其结构形式为：3个强冷集管组(15、16)+2个主冷集管组(17、18)+3个精冷集管组(19、20)。
7.一种上述任一权利要求所述带钢层流冷却装置的控制冷却方法，由计算机通过设定计算和反馈、前馈计算来完成，其特征在于该控制冷却方法是这样实现的：先进行精轧模型计算→根据控制方式的要求，通过二级层流模型计算→经过一级模型计算→通过程序命令控制电器控制柜→指挥电磁阀动作→控制动力气动开关动作→实现层流设备浇水→结束设定计算过程；终轧测温仪表(11)随时将所测的终轧温度实际值反馈给一级模型，并与设定值比较，如有偏差，则重复上述计算，并修改层流设备的浇水方案，以保证设定值的实现和冷却控制温度精度的提高；冷却温度检测仪(12)将检测出的温度实际值前馈给一级模型，再重复上述计算，来控制层流设备浇水；冷却温度检测仪(13)和(14)将检测出的温度实际值反馈给一级模型，并与设定值比较，如有偏差，则重复上述计算，修改层流设备浇水方案，以保证设定值的实现；进行常规冷却时，采用一区冷却，启用冷却区A，关闭冷却区B，关闭强冷集管组(15)的控制阀门(2)，变强冷为主冷，实现主冷+精冷的带钢常规冷却控制；进行快速冷却时，采用一区冷却，启用冷却区A，关闭冷却区B，打开强冷集管组(15)的控制阀门(2)，增加冷却流量，也可启用冷却区A的主冷却级管组，实现强冷+精冷的带钢快速冷却控制；进行两段控速控温冷却时，采用两区冷却，同时启用冷却区A和冷却区B，采用测温装置(13和14)的反馈信号，由于冷却速度慢，需关闭两个冷却区A和B的强冷集管组(15)的控制阀门(2)，变强冷为主冷，控制每个冷却集管的水流量，控制每个集管的冷却速率，实现冷却速率v1、温度点t1、冷却速率v2和温度点t2控制；进行两段控速、控温冷却、中间空冷冷却时，采用两区冷却，同时启用冷却区A和冷却区B，采用测温装置(12、13和14)的前馈、反馈信号，使强冷和主冷的集管控制开关合理搭配，实现双温、多速，前馈、反馈的温度控制。
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