一种热轧层流冷却方法与流程

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1.本发明涉及一种热轧层流冷却工艺方法，用以提高冷却水控制响应速度、提高卷取温度控制精度，减少集管堵塞。

背景技术：

2.层流冷却是控制带钢卷取温度，提高热轧带钢性能的一种重要技术。已经在热轧带钢的生产中得到广泛应用。
3.层流冷却的控制根据生产工艺的要求，采用不同的冷却模式来满足产品的性能要求。要求系统控制稳定、温度控制精度高。
4.层流冷却系统控制的基本原理主要是根据带钢的终轧温度和目标卷取温度，设定带钢冷却所需的空冷段长度和水冷段长度。根据卷取温度实测值不断调节冷却集管的开闭数量，调节水量控制冷却温度精度。
5.请参见图1所示的现有技术中的层流冷却系统，在层流冷却的上喷管道上设置有上喷气动流量控制蝶阀51，控制水的流量和开关。层流冷却上喷52上有若干个鹅颈管53。在层流冷却的下喷管道上设置有下喷气动流量控制蝶阀61，控制水的流量和开关。层流冷却下喷62上有若干个毛细管63。冷却水从鹅颈管53流出冷却辊道71上运行的带钢11的上表面，从毛细管63流出冷却带钢11的下表面。辊道71由电机72驱动，用于运送带钢前进。
6.现有的层流冷却系统通常分为密集冷却区、普通冷却区、精冷密集冷却区。上喷集管和下喷集管分为很多组，其总量是根据系统的最大冷却能力来设计的，通常情况下不会全部投入使用。在实际生产运用中，存在以下问题：
7.(1)、在带钢高温的烘烤下，一些不经常使用的集管内部的水温会逐渐升高，一旦突然要使用这些集管，由于水温较高，会影响热交换速度。而模型计算是基于平均水温，这样会影响冷却温度精度。
8.(2)、在带钢高温的烘烤下，一些不经常使用的集管内部的水温会逐渐升高，甚至达到沸点。集管内部管壁会结垢，甚至堵塞。
9.(3)、一些不经常使用的集管内部的水量不足。请参见图2a，层流冷却上喷52内冷却水81未完全充满，存在空气82，相应的鹅颈管53内也没有冷却水。请参见图3a，层流冷却下喷62内冷却水81未完全充满，存在空气82，相应的毛细管63内也没有冷却水。在需要集管喷水时，集管内部的水需要充满后才会流出。这样出水的响应速度慢，也会影响冷却温度精度。

技术实现要素：

10.本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的上述不足，提供一种能够提高冷却温度精度、减少集管内部管壁结垢和堵塞，提高出水响应速度的热轧层流冷却方法。
11.其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。
12.一种热轧层流冷却方法，其特点为，包括如下步骤：
13.(1)、当带钢尾部由精轧f7机架抛出，基础自动化计算机通过卷取机下夹送辊的辊径和转速计算带钢尾部的位置；
14.(2)、当带钢尾部通过第一组层流冷却的集管后，基础自动化计算机控制该组上喷流量控制阀和下喷流量控制阀以设定的开度和时间打开，完成对第一组层流冷却的集管的上喷和下喷进行预充水或冷却水更替后关闭；
15.(3)、带钢尾部每离开一组集管，就打开一组集管对应的上喷流量控制阀和下喷流量控制阀，完成对该组层流冷却的集管的上喷和下喷进行预充水或冷却水更替后关闭；
16.(4)、当带钢尾部通过最后一组层流冷却的集管后，基础自动化计算机控制该组上喷流量控制阀和下喷流量控制阀以设定的开度和时间打开，完成对最后一组层流冷却的集管的上喷和下喷的预充水或冷却水更替。
17.作为本技术方案的进一步改进，各开度的取值范围为5～100％，打开时间为2-20秒。
18.作为本发明的优选实施例，各开度的取值范围为40％，打开时间为2-4秒。
19.也作为本技术方案的进一步改进，各集管的上喷和下喷的预充水或更替后冷却水的水温控制在25-39℃。
20.同样作为本技术方案的进一步改进，所述上喷流量控制阀为气动流量控制蝶阀；所述下喷流量控制阀也为气动流量控制蝶阀。
21.本发明的热轧层流冷却预充水方法，通过在带钢和带钢之间的轧制间隙，向层流冷却集管内预先充水，使集管内被带钢烘烤加热的热水排出、集管内的水充满，达到提高冷却温度精度、减少管壁结垢和堵塞的目的。
22.本发明提供的热轧层流冷却预充水方法主要有以下优点：
23.(1)、本方法在每块钢通过后会对全部上喷和下喷进行短暂的充水，使集管内被带钢烘烤加热的热水排出，保证了这些管路内的水温更接近模型计算基于的平均水温，提高了冷却温度精度。
24.(2)、本方法可以防止不经常使用的集管内部的水温会逐渐升高，减少了集管内部管壁结垢和堵塞。
25.(3)、本方法可以保证一些不经常使用的集管内部的水量不足，提高了出水的响应速度和冷却温度精度。
附图说明
26.图1为现有技术中的层流冷却系统结构示意图；
27.图2为现有技术的层流冷却上喷与采用本发明方法处理后层流冷却上喷的对比示意图，其中图2a为现有技术状态示意，图2b为采用本发明方法处理后的状态示意；
28.图3为现有技术的层流冷却下喷与采用本发明方法处理后层流冷却下喷的对比示意图，其中图3a为现有技术状态示意，图3b为采用本发明方法处理后的状态示意；
29.图4为实施本发明方法的设备示意图；
30.图5为本发明具体实施例的设备示意图；
31.图6为本发明具体实施过程中的卷取温度精度变化图。
具体实施方式
32.下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细说明。
33.为解决现有技术存在的不经常使用的集管内部的水温高、管壁易结垢、集管内部的水量不足等问题，本发明在每块带钢头部到达层流冷却系统前，预先短暂打开阀门，不但可以使集管内部的高温水得到循环排出，而且还可以使集管内的水充满，达到提高冷却温度精度、减少管壁结垢和堵塞等目的。
34.在带钢尾部离开层流第一组集管时，该组上喷气动流量控制蝶阀和下喷气动流量控制蝶阀以设定的开度和打开时间，对第一组层流冷却的集管的上喷和下喷进行预充水，然后关闭。带钢尾部离开一组打开一组，直至带钢尾部离开最后一组集管，所有集管全部依次开关一次。在带钢通过后立即开始对集管进行预充水，能够适应很快的轧制节奏节奏。
35.参照图4、图2b和图3b，本发明的控制方法如下：
36.(1)当带钢尾部11由精轧f7机架21抛出，基础自动化计算机4通过卷取机下夹送辊3的辊径和转速计算带钢尾部11的位置。
37.(2)当带钢尾部11通过第一组层流冷却的集管后，基础自动化计算机4控制该组上喷气动流量控制蝶阀51和下喷气动流量控制蝶阀61以s的开度打开时间t，对第一组层流冷却的集管的上喷52和下喷62进行预充水，然后关闭。
38.(3)带钢尾部11离开一组集管，就打开一组集管，然后关闭；
39.(4)当尾部通过最后一组层流冷却的集管后，基础自动化计算机4控制该组上喷气动流量控制蝶阀51a和下喷气动流量控制蝶阀63以s的开度打开时间t，对最后一组层流冷却的集管的上喷52a和下喷64进行预充水。
40.其中，s的取值范围是5～100％；t的取值范围是2-20秒。
41.关于水温控制的条件：不经常使用的集管内部的水温可以达到80-100℃，层流冷却水系统供水的正常温度范围是25-39℃。而模型计算依据的是层流冷却水系统供水的实测温度，集管内部的水温和供水的实测温度差异太大会影响冷却精度。
42.本发明上述方法已通过技改项目“2050层冷系统改造”(项目编号170323)在某热轧厂2050单元试验实施。上喷、下喷气动流量控制蝶阀以40％的开度打开4秒。技术方案考虑的是节奏较快的情况，在实际的应用中还要考虑一个问题。就是节奏较慢时，甚至几小时停机后，怎样保证集管内部的水量充足。集管内部的水在重力作用下可能存在水位逐渐下降的问题。即使管路设计了止回阀，当一些止回阀存在内泄甚至损坏，层流冷却长时间不使用，水位会出现下降问题。
43.请参见图5所示，在精轧入口增加带钢检测装置9，用于检查带钢头部位置。
44.控制方法如下：
45.(1)、当带钢头部12到达精轧机架入口，当检测装置9检测到带钢头部，基础自动化计算机4控制该组上喷气动流量控制蝶阀51和下喷气动流量控制蝶阀61以40％的开度打开4秒，对第一组层流冷却的集管的上喷52和下喷62进行预充水，然后关闭。
46.(2)、后续，每组层流冷却的集管依次以40％的开度打开2秒后关闭，直至最后一组。
47.其中，控制部分主要由气动执行机构、定位器和蝶阀组成。气动执行机构带动蝶阀旋转，实现蝶阀的打开、关闭。定位器设定蝶阀转动的角度。具体设备型号如下：
48.(1)、检测装置选用land instruments高温计，型号m1/600-1600c；(2)、气动流量控制蝶阀包括：1)气动执行机构，ebro,型号：eb8.1；2)定位器：metso，nd7000h。
49.本发明实施前，卷取温度精度是98.46％，实施后为98.93％。如图6所示，为本发明冷却方法实施过程中的卷取温度精度变化图。

技术特征：

1.一种热轧层流冷却方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)、当带钢尾部由精轧f7机架抛出，基础自动化计算机通过卷取机下夹送辊的辊径和转速计算带钢尾部的位置；(2)、当带钢尾部通过第一组层流冷却的集管后，基础自动化计算机控制该组上喷流量控制阀和下喷流量控制阀以设定的开度和时间打开，完成对第一组层流冷却的集管的上喷和下喷进行预充水或冷却水更替后关闭；(3)、带钢尾部每离开一组集管，就打开一组集管对应的上喷流量控制阀和下喷流量控制阀，完成对该组层流冷却的集管的上喷和下喷进行预充水或冷却水更替后关闭；(4)、当带钢尾部通过最后一组层流冷却的集管后，基础自动化计算机控制该组上喷流量控制阀和下喷流量控制阀以设定的开度和时间打开，完成对最后一组层流冷却的集管的上喷和下喷的预充水或冷却水更替。2.根据权利要求1所述的热轧层流冷却方法，其特征在于，各开度的取值范围为5～100％，打开时间为2-20秒。3.根据权利要求2所述的热轧层流冷却方法，其特征在于，各开度的取值范围为40％，打开时间为2-4秒。4.根据权利要求1所述的热轧层流冷却方法，其特征在于，各集管的上喷和下喷的预充水或更替后冷却水的水温控制在25-39℃。5.根据权利要求1所述的热轧层流冷却方法，其特征在于，所述上喷流量控制阀为气动流量控制蝶阀；所述下喷流量控制阀也为气动流量控制蝶阀。

技术总结

本发明公开了一种热轧层流冷却方法，包括：1、带钢尾部由精轧F7机架抛出，计算带钢尾部的位置；2、带钢尾部通过第一组层流冷却的集管后，控制该组上喷流量控制阀和下喷流量控制阀以设定的开度和时间打开，完成对第一组层流冷却的集管的上喷和下喷进行预充水或冷却水更替后关闭；3、带钢尾部每离开一组集管，就打开一组集管对应的上喷流量控制阀和下喷流量控制阀，完成对该组层流冷却的集管的上喷和下喷进行预充水或冷却水更替后关闭；4、带钢尾部通过最后一组层流冷却集管后，控制该组上喷流量控制阀和下喷流量控制阀以设定的开度和时间打开，完成对最后一组层流冷却的集管的上喷和下喷的预充水或冷却水更替。和下喷的预充水或冷却水更替。和下喷的预充水或冷却水更替。