滄州中鐵熱軋1780mm層流冷卻介紹及應用

唐國峰

（滄州中鐵裝備制造材料有限公司軋鋼廠 ? 河北滄州 ? 061113）

摘 要：主要介紹了滄州中鐵1780配置的層流冷卻系統(tǒng)，及其實踐應用。

關鍵詞：熱軋卷取;層流冷卻 CTC

1.前言

控制軋制和控制冷卻是熱軋鋼材的主要生產(chǎn)工藝?？剀埧乩浼夹g經(jīng)過多年研究實踐，已經(jīng)在軋鋼生產(chǎn)中得以成熟應用?？剀埧乩渲饕窃跓彳埌鍘Р倪^程中通過對金屬加熱、變形、溫度制度以及軋后冷卻的合理控制，以此獲得鋼材的優(yōu)異性能和良好板形。尤其軋后冷卻控制，對板帶鋼的組織性能和板形質(zhì)量有很大的影響。

2.軋后冷卻

2.1冷卻形式

軋后控制冷卻可以使用液體、氣體或者兩者的混合物。目前最常用的冷卻介質(zhì)為水。Zumbrunnen提出的冷卻水流沖擊平板時的換熱區(qū)域劃分為滯止區(qū)、核沸騰/ 過渡區(qū)、膜沸騰區(qū)、小液態(tài)聚集區(qū)和空冷輻射區(qū)。[1]自20世紀60年代第一套軋后加速冷卻系統(tǒng)應用以來，已經(jīng)有很多冷卻形式已被開發(fā)應用：層流冷卻、水幕冷卻、霧化冷卻、壓力噴射冷卻、板湍流冷卻等。

2.2層流冷卻裝置

層冷冷卻設備主要由上噴裝置、下噴裝置、側噴裝置、電磁氣動閥控制系統(tǒng)以及高位水箱等組成。

中鐵1780熱連軋層流冷卻裝置布置在末架精軋機和卷取機之間長約100 m 的輸出輥道上，上部冷卻采用U 形管層流冷卻裝置;下部冷卻為噴射集管。分為精調(diào)段和微調(diào)段，見圖1。

上部冷卻系統(tǒng)中精調(diào)段有17組，每組4根集管，每根上部集管分布兩排U形鵝頸管共計86個;微調(diào)段3組，每組8根集管，每根集管上分布一排U形鵝頸管共計43個。

下部冷卻系統(tǒng)精調(diào)段4×3集管，微調(diào)段8×2集管，集管上分布直管噴咀，每根集管上噴咀數(shù)35/26個。

在第二組和第十九組的總管上安裝流量計。設計流量：上部總管284.8m3/h，下部總管343.2m3/h。

側噴系統(tǒng)共21組，每組兩個噴嘴，依次分布于兩側，水壓1.2MPa。如圖2，上噴嘴噴射角度15°，噴掃遠端帶鋼表面;下噴嘴噴射角度30°，噴掃近端帶鋼表面。

在生產(chǎn)過程中，防止大量水蒸汽對在線儀表的準確測量造成影響，在不影響冷卻效果的前提下，對層冷進行選擇性使用，停止使用第一組和第十七組層流水。

3.卷取溫度控制

卷取溫度自動控制由兩級計算機完成：過程計算機（PCC）和基礎自動化計算機（BAC）。

3.1控制理念

預設定。根據(jù)來料的材質(zhì)、厚度、速度等參數(shù)，PCC通過模型設定計算，預先打開一定數(shù)量的集管。

前饋動態(tài)調(diào)整。根據(jù)精軋出口高溫計FT7測量溫度變化進行動態(tài)調(diào)節(jié)控制。

反饋控制。根據(jù)卷取入口高溫計CT1實測溫度與目標溫度的偏差，通過對微調(diào)段的控制進行溫度反饋控制。

3.2溫降模型

層冷區(qū)造成溫降主要有空氣輻射、側噴水造成的溫降以及層流水造成的溫降。

4.層流冷卻策略及效果

溫度控制精度對于大部分熱軋生產(chǎn)線而言已經(jīng)不成問題，基本上都可以控制在95%以上。對于寬帶鋼，除了控制溫度精度，還需要完善的冷卻策略，才可以保證良好的板形和優(yōu)異的組織性能。

針對帶鋼均勻冷卻的冷卻策略。三維均勻冷卻策略，即頭尾冷卻控制、邊部冷卻控制及厚度方向冷卻控制。其中頭尾冷卻控制，通過控制帶鋼頭尾層流集管開啟數(shù)量控制;邊部冷卻策略，采用凸形控制和邊部遮蔽控制。在層流集管U形管中，兩端的各一根U形管直徑為Φ15mm，小于其他Φ18mm，從而形成凸形控制。但由于邊部只有一根小徑U形管，邊部控制效果不明顯，所以我廠還采用遮蔽控制，兩端U形管堵塞適當?shù)哪z塞，以達到更好的邊部控制效果;厚度方向溫度控制需要的合理的上下冷卻誰配比。

針對冷卻速度的冷卻策略。按不同鋼種有：前段主冷、后端主冷、稀疏冷卻。

前段冷卻，帶鋼在層流冷卻前段集中水冷至卷取目標溫度，這種冷卻方式，使帶鋼在極短時間內(nèi)快速冷卻，能夠有效提高帶鋼強度。后端主冷，帶鋼進入層冷后先進行一段空冷過程，在層冷后端進行集中水冷至卷取目標溫度。稀疏冷卻，層冷集管間隔開啟，均勻冷卻。后端主冷和稀疏冷卻可以保證帶鋼的塑性。不同冷卻方式選擇可以根據(jù)所需鋼材的性能決定，有時候也可以根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)情況決定。比如軋制花紋板時，我廠選擇前段主冷冷卻方式，這是因為側噴難以吹掃帶鋼表面的積水，容易造成儀表檢失，嚴重時可能導致卷取機停機，導致廢鋼事故。所以冷卻時，采取前段主冷，盡可能使帶鋼進入卷取機前，將表面積水吹掃干凈。

參考文獻：

[1] 王有銘等. 鋼材的控制軋制和控制冷卻（第二版）. 北京：冶金工業(yè)出版社，2009.3.

[2] 蘇艷萍等. ASP1700 熱軋層流冷卻過程中影響板形變化的熱應力求解. 鋼鐵，2008.5.

作者簡介：

唐國峰（1983.06-），男，籍貫：河北省秦皇島，學歷：大專，現(xiàn)職稱：初級工程師，研究方向：熱軋工藝技術。