热轧带钢层流冷却系统的技术开发与应用

作者:吴德强;胡昌宗;黄波 刊名:钢铁技术 上传者:王丽萍

【摘要】针对凌钢中宽热轧带钢厂原有带钢冷却系统存在的问题,结合热轧带钢冷却的机理,开发了热轧带钢层流冷却系统,应用温度控制模型实现钢卷温度自动控制,冷却精度高。

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1概述凌钢中宽热轧带钢轧机为引进国外二手设备,原有带钢冷却为喷水冷却,水压高、冷却能力不足、带钢卷取温度不可控制、冷却效果差,不能适应多品种的冷却要求,产品机械性能不均匀。为了提高产品的机械性能、提高卷取温度的控制精度及满足各种产品的冷却要求,决定开发一套水压低、冷却能力充足、带钢卷取温度可以控制的层流冷却系统。我们以凌钢工程为依托,结合带钢冷却机理,开发了一套应用温度模型及其温度自动控制的热轧带钢层流冷却系统,投入使用效果良好。新老带钢冷却系统(即原有带钢喷水冷却系统与新开发的带钢层流冷却系统)的主要性能对比,见表1。新开发的带钢层流冷却系统效果明显,随机抽样,测量记录的131个热轧钢卷,从不同的终轧温度经层流冷却系统按设定的卷取温度控制冷却,其卷取温度精度统计数据为:20C,测量值的100%12C,测量值的96.2%2工艺特点和系统组成新开发的热轧带钢层流冷却系统主要由冷却装置、机旁水箱、倾翻装置和控制系统等组成。带钢经精轧机轧制后,进入冷却装置冷却,控制系统控制上、下集管和侧喷调节冷却水量,把带钢从终轧温度冷却到卷取温度,获得带钢所要求的性能。水处理系统供给的冷却水先进入机旁水箱,再分配到冷却装置的各个集管。机旁水箱不仅保持系统水压稳定,而且可以补充冷却尖峰用水量。通过机旁水箱对带钢冷却尖峰用水量的调节,可以减小给水泵能力,利用带钢生产间隔时间向水箱补充水,有利于节约能源、降低生产成本。倾翻装置的立柱,既是冷却装置上集管的立柱,又是上集管的给水管,结构紧凑,且材料省、占地面积小。当带钢在输出辊道上出现堆钢或输出辊道需要检修时,倾翻装置将层流冷却装置的上集管向上倾翻打开,便于带钢事故处理或辊道维修。当带钢事故处理或辊道维修完成后,倾翻装置将上集管向下复位到水平位置,以利投入使用。控制系统由检测元件、计量仪表、控制阀和计算机系统等组成。在精轧机出口设有测温仪检测带钢终轧温度,在卷取机入口设有测温仪检测卷取温度,在机旁水箱上设有测温仪和液位计对水箱内的水温和水位进行监测。通过对带钢卷取温度的设定、前馈、反馈、计算、修正,系统可实现手动和自动控制。同时,控制系统还具有信号显示、实时监控、数据处理、报表打印、事故报警等功能。层流冷却系统采用了组合冷却控制模型、稳压装置、快速气动阀控制集管技术、上集管组液压打开技术。层流冷却装置的冷却段由8组上集管和8组下集管组成,No.1No.6组为粗调区,No.7No.8组为精调区。每1个阀控制1根集管;下集管No.7No.8组,每1组由8个阀控制,每1个阀控制3根集管每组集管后有1个侧喷点。每组上集管由2个倾翻段组成。3带钢层流冷却控制原理3.1控制原理热轧带钢轧后需要进行冷却,以改善带钢组织状态,细化奥氏体晶粒,阻止或延缓碳化物在冷却过程中过早析出,使其在铁素体中弥散析出,提高带钢强度和综合机械性能,保证卷取温度的要求。层流冷却系统的冷却水从集管中连续而稳定的流出,形成平滑、连贯的水流呈层流状直接落到带钢表面,并在带钢表面也形成层流,均匀带走带钢表面的热量,达到冷却效果。根据生产工艺的要求,采用不同的冷却模式,可以满足不同产品的要求,系统控制稳定、水耗量低,实现带钢冷却温度高精度控制。层流冷却系统控制的基本原理主要是根据原始数据输入,计算带钢终轧温度、目标卷取温度,设定带钢冷却所需的空冷段长度和水冷段的长度。根据实测值调节冷却集管的开闭数量,调节水量和控制冷却温度精度。因此,带钢卷取温度控制的实质是通过调节层流冷却系统的冷却段的长度来控制不同参数(材质、温度、厚度、速度等)带钢的卷取温度,使之在控制在预设定的目

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