[发明专利]一种热轧带钢层流冷却工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷却工艺，特别涉及一种热轧带钢层流冷却工艺，属于热轧带钢层流冷却控制技术领域。

背景技术

热轧带钢卷取温度是控制热轧带钢性能指标的重要参数。现代热连轧板带钢厂普遍采用层流冷却控制板带的轧后冷却速度和卷取温度，使带钢获得良好的组织和力学性能。采用层流冷却工艺只有保证有较好的冷却均匀性、较高的卷取温度控制精度，才能产品的组织性能稳定。从控制角度看，热轧层流冷却系统是个多参数、非线性、大滞后、强耦合的连续生产的复杂工业过程。虽然不同热轧带钢厂的层流冷却控制设备不尽相同，但系统采用的控制策略和控制思想异曲同工。一般热轧厂对带钢卷取温度均按照一个目标值进行设定控制的，即带钢全长卷取温度的目标值都是相同的，通过计算机模型控制带钢层流冷却的水量，来保证整块热带钢的卷取温度达到目标卷取温度。

但在实际生产过程中存在如下问题：1）卷取温度模型控制精准，带钢实际卷取温度头中尾均达到目标值，但由于带钢在卷取过程中，头部与卷筒接触，带钢与卷筒之间发生热交换；带钢尾部与空气接触，与空气发生热交换，导致最终产品实际头尾部温度下降也比中部温度快得多，带钢头尾较大的冷却强度会导致带钢强度指标上升，韧性指标下降。根据梅钢对带钢头尾与中部强度的测定获悉，由于外围介质的影响，带钢头尾的冷却以致头尾强度较中间大30-50Mpa；2）厚规格品种钢由于模型计算的传递误差较大，而且带钢长度较短，卷取前测量的温度再反馈到模型，模型来不及调整或层流来不及响应、调整能力不足，都会导致带钢后半段温度曲线拟合的精度不高，出现中尾部卷取温度过高，模型控制不下来的情况。3）在现场生产过程中当带钢头部卷取温度偏高或偏低时，卷取时带钢进卷取机时容易打滑引起废钢。4）部分钢种由于带钢尾部层流水不能有效吹扫掉，导致残余热应力波动大，造成质量性能不均及残余应力不均引起板形不良。针对这种情况，国内外各热轧厂通过引进和开发的不同的卷取温度模型控制程序和改进层流冷却设备的冷却精度和响应能力来进行缓解。通过检索查询到鞍钢提出专利号为02132975.3 《热轧带钢三段层流冷却工艺》来避免带钢头中尾温度差异引起的带钢性能波动问题。该专利的方法为通过采用三段冷却的方式，让头部温度比目标温度高20～50℃，让尾部温度比目标温度高20～40℃，抵消头尾部分由于冷却强度大引起的性能变化，保证头部几圈（因为带钢与卷筒结触）和尾部几圈（因为速度要降速单独与空气接触时间长）的性能与中间一致。但由于温度过渡是一个过程，是连续变化的，头尾与中间有一个过渡区域，这个区域的冷却强度虽然比头部和尾部低，但仍比钢卷中间高，不能保证带钢全长方向上性能一致，而且该发明的三段式目标控制温度较为固定，没有设定过渡区间，不能区别对待不同要求的多变的控制形式，也不能解决上述的后三种问题。

专利201110332195.6《抑制带钢在层流冷却中尾部温度波动的方法》中的方法是通过将层流冷却水量设置成精调和粗调两种，按照检测到已完成冷却过程带钢实际温度与设定目标温度差值的范围来规定开水的组数，使后面的还没有完成冷却的带钢（中尾部的）温度能够达到设定目标值。这个属于层流冷却温度的后馈控制，能够达到预期的效果，但这种后馈方法只是解决部分第二问题的一种方法，并且对厚规格由于带钢长度短，可能还没有开始调节，带钢可能已全部通过层流冷却区域，不能达到效果。

专利201310259117.7《热轧板带生产线层流冷却方法》中的方法是将精轧机组到卷取机之间的层流冷却区域依次划分为快冷Ⅰ段、粗调段、空冷段、快冷Ⅱ段和精调段共5个段，按照这种分段冷却的方式来控制带钢在层流过程中的组织状态，以达到提高产品性能的目的。该专利实质上是通过水冷、空冷模式的变化让带钢性能改善，是通过改变冷却速度来改变组织性能的一种方法。但该方法适用的钢种有限，没有专门对温度控制精度方面做研究，并且该方法增加了控制精度的难度。没有涉及到解决前述问题。