摘要:控制冷却技术是轧钢生产的关键技术,受到冶金界的高度重视。本文对控制轧制和控制冷却的概念、基础理论、分类及其在线材生产中的应用等情况进行了介绍。并阐述了湘钢大盘卷工艺设计中控制冷却的相关工艺流程,以及DANIELI、SMS先进的控轧控冷技术在湘钢大盘卷的应用状况。并对生产过程中控轧控冷技术关键和存在问题进行了分析讨论。测量
温度表
关键词:控制冷却技术CCT 在线离线软件温度机械性能高速线材生产的控制冷却技术,是利用轧材余热进行热处理的技术,也称在线热处理。是直接关系到产品力学性能及其均匀性的关键工艺,已经成为现代轧钢技术领域中的一项新技术,它不但充分挖掘了钢材的潜力,大幅度地提高了钢材的综合性能,简化了生产工艺,提高了生产效率,同时也节约了能源和昂贵的合金元素,给冶金工业和社会带来了巨大的经济效益。已成为目前新型钢铁行业的主要发展趋势。
湘钢大盘卷生产线是湘钢为适应钢铁市场对高档次机械类用钢的需求,结合产品结构调整,新建的一条现代化的大盘卷与高速线材复合生产线。生产钢种以冷镦钢为主,以优质碳素和合金结构钢;焊接用钢;弹簧钢;易切削钢;帘线钢;出口材等为辅,生产工艺技术优越,引进了低温轧制技术和DANIELI、SMSMeer先进的控轧控冷技术,以及CCT 在线/离线系统,实现了控冷程序编制时的产品性能模拟计算,生产过
程轧线各点温度的实时控制,以及成品性能反馈后的控冷程序优化。全线装备有9个水冷箱以及步进梁式保温线和备有冷却风机和保温罩的散卷风冷运输线,以及在线温度控制系统,多点的温度控制,准确控制轧件在轧机机组内的温升,可以实现低温轧制和细晶轧制,根据各钢种冷却工艺,可以实现对不同钢种采用不同的冷却工艺,对提高产品的内部组织和性能具有重要作用,为生产高性能的线棒材提供了技术和质量保障。
1 湘钢大盘卷生产线介绍
保压阀湘钢大盘卷生产线采用大盘卷和高速线材复合配置的方式,扩大了产品品种,增加了生产的灵活性和市场适应能力;可以生产Φ5~Φ25的线材和Φ16~Φ52的盘卷;对于Φ16~Φ25的产品,既可以通过盘卷线生产,也可以通过高线生产线生产。湘钢大盘卷在利用控制冷却技术方面,具有如下工艺和设备优势。
全线共有9个水箱,盘卷线4个,均为达涅利设计,控冷系统由达涅利整体引进,能够自动控制、自动调温,能满足各钢种的控冷要求;高线部分配备有5个水箱,为实现高速线材热机轧制提供了条件。并且,盘卷线4个水箱和高线四/五号水箱都配备了多通道设计,可以根据所过轧件的尺寸进行合理选用,大大提高了设备的冷却能力,充分保证了轧件的冷却效果。
LCC风冷线由SMS设计,国内制造。风冷线长度118m,配备有16
台大风量风机(156000Nm3/h)和48个可开闭式保温罩,在控冷方式上具有高度灵活性,具备快速冷却和缓慢冷却等功能,能满足不同钢种的控制冷却需求。可以起到细化内部晶粒,改善产品表面质量,提高产品工艺性能,简化或取代产品离线热处理的效果。
2 大盘卷CCT在线/离线控制冷却系统介绍
大盘卷引进了德国SMSMeer公司的CCT离线、在线控制系统:离线系统用于在轧制之前核算模拟轧件在轧制过程在中的温度和全面的参数研究,以及可根据生产需要,在线下模拟制定出符合要求的控冷程序,并精确计算出所得到的钢材的微观组织和机械性能,在线系统用于生产时的精确控制,在线、离线系统的配合使用,加快了产品开发的速度,为新品种的开发和生产提供了有效的保障。
2.1 CCT离线/在线系统的控制原理和控制方式
在线控冷技术附带有一个在线数据库服务器(MySQL或Interbase),它能预先把离线控冷技术的冷却程序保存起来,在线控冷技术再把它们转换给数据库,HMI通过可视化的方式存取数据和显示冷却程序,在HMI上选择冷却程序并点击确定按钮后,冷却程序数据将由HMI在OPC-Server上写入等价的变量值。CCT在线与离线系统的数据转换和连接如图1所示。
CCT在线系统可以采用三种模式对轧线温度进行控制。宁波溲疏
(1)自动模式:操作人员从CCT-Offline中将控冷程序直接传输到CCT-online系统中,并通过HMI直接从数据库内选出所需要的程序,闭环控制系统通过控冷调节系统对轧线温度进行控制和实时调节。
(2)半自动模式:若没有合适的控冷程序可以选择,操作人员可以在HMI中给出各控制点的参考温度,系统将通过自动调节水箱的方式来确保控制温度达到设定值。
支撑梁(3)手动模式:对生产常规品种,或是对温度比较敏感的钢种,如易切削钢等,为了避免头部温度过低造成的开花头堆钢,操作人员可以人工控制各点的冷却水压力和水嘴数量。
2.2 CCT离线控制系统及应用
CCT-离线技术的目的是在轧制过程中提供模拟温度控制。结合材料的模拟TTT图,可以描述出预期的微观组织结构,同时能预知该材料的机械性能。CCT离线系统在生产控制上具有如下技术优势:快速制定冷却程序;减少轧制测试次数;修正和优化已有的冷却程序;快速
响应客户需求;便于研究材料缺陷(如产生的马氏体沉淀物和心部聚变);定性评定轧制变量等。
低温热管
在CCT离线系统中,我们可以对生产钢种的详细工艺参数进行编辑和修订,包括,轧制规格,工艺路线,钢种化学成分,开轧温度,精轧前温度,吐丝温度,风冷线冷却方式,终轧速度,钢坯重量等,在提供以下参数的前提下,该软件可以自动计算出一套合理的控制冷却方法,包括需要使用哪些水箱,
各个水箱所需要开启的水嘴数量,和水压使用压力及流量等全部信息,在该软件中,还可以充分考虑环境温度和水温等因素对冷却效果的影响,排除了气候条件等因素对钢材性能的影响。在提供相关的输入数据后,该软件还可以直接模拟绘制出生产钢种的TTT曲线图表(时间(time),温度(temperature),转换(transformation))。
嵌入式终端如果设定的钢种的冷却曲线符合该钢种的性能要求,即可以进行程序的模拟,在模拟后,软件可以显示出在不同时间里,钢坯的温度变化情况,并且软件用不同的颜模拟出钢坯横截面上不同地方的温度情况,(如心部温度、平均温度、表面温度),如图2所示为Φ6.5m mXY1215温度曲线。
在模拟后的图表中,我们可以快速得到控制冷却后材料的微观组织情况和机械性能情况,如:Φ18.0规格ML30CrMo,在一定冷却速度下,