[发明专利]一种基于板形的ACC流量控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于控制领域，尤其涉及一种用于宽厚金属板材加速冷却板形的流量控制方法及装置。

背景技术

控制冷却是中厚板轧机提高产品质量、开发高附加值产品的重要手段。

控制冷却是指控制轧后钢材的冷却速度以达到改善钢材组织和性能的目的。轧后快速冷却可使厚板强度提高而不减弱韧性，并因含碳量或合金元素的减少而改善钢的塑性和焊接性能。

所谓加速冷却(Accelerate Cooling Control，ACC)，是将热轧后的厚钢板立即进行水冷，通过控制相变组织来提高机械性能的技术控制冷却方法。

现今的加速冷却已成为船板、管板和其它低合金高强度钢、低脆变温度和良好的焊接性能钢板现代化大生产所必需的加工工艺。

目前，世界上所有先进的厚板厂，均在轧线后设置加速冷却装置（即ACC），以加快轧制后高温钢板的冷却速度，使钢板获得更高的机械性能。因钢板上表面与下表面、上表中部与边部等的冷却条件不同，所以加速冷却装置多具有上下流量单独调整、边部流量遮挡和高压空气侧面吹扫等功能，以保证钢板沿板宽和板厚方向冷却均匀。

申请人所在单位的快速冷却装置分喷射冷却段（即DQ段）和层流冷却段（即ACC段），工艺布置如图1所示。

其DQ段系统水压较高，可用于钢板直接淬火；其ACC段系统水压较低，主要用于钢板加速冷却。

ACC段上部集管采用U型管结构（如图2所示），利用虹吸原理，将上部水箱内的水抽出。因为ACC段上部集管是利用虹吸原理工作的，故上部水箱内很小的压力差都会改变U型管内的流量，甚至造成部分U型管不出水，从而改变ACC段上部集管出水的分布，并最终导致钢板冷却不均匀，所以对ACC段上部集管出水均匀性控制的难度很大，对ACC段上部集管的设计要求也很高。

另外，尽管目前快速冷却装置具有边部遮挡和空气吹扫功能，但是由于钢板上表面冷却方式不同，中部更接近膜冷却，边部更接近核冷却，所以还是无法保证钢板沿板宽方向冷却均匀，进而使钢板产生板形问题。因为冲击到钢板下表面的水可直接落到辊道下面，所以在钢板下表面不存在冷却方式不同带来的冷却板形问题。

为了解决这些板形问题，不得不对钢板进行矫正，这不但增加了钢板的加工成本，而且严重影响了厚板厂的生产和物流，成为影响厚板产量和质量、限制厚板产品和合同拓展的主要因素之一。

公开日为2008年11月19日，公开号为CN101306438A的中国发明专利申请，公开了一种“加速层流冷却设备冷却工艺集成方法”，其通过建立流量、厚度规格变化的上下集管水比函数F_ratio＝f_{(thickness，Top-flow)}；将ACC二级自动化模型程序中的adaption自适应程序段中的第7位KTS2值1～9重新设计；根据辊道速度和钢板在辊道上运行的时间来计算出钢板头部离轧机中心线的距离；通过修改ACC自动化控制系统中预计算触发的条件，轧机只在最后一个道次发送给ACC钢板的PDI数据，屏蔽了中间道次发送的不稳定的PDI数据，同时ACC不再进行同块钢板2个PDI数据的比较，只接受最后一个道次的钢板PDI数据并进行预计算，同时减少ACC自动化冷却的启动条件，藉此来解决钢板因为少条件不能冷却的问题。

该技术方案对加速层流冷却设备和冷却工艺进行了集成，但是并不涉及沿板宽方向温度控制内容，所以也就无法解决钢板沿板宽方向冷却ACC冷却不均匀的问题，以及由此产生的板形问题。

公开日为2006年07月19日，公开号为CN1805803A的中国发明专利申请，公开了一种“用于钢板的加速控制冷却系统,其生产的钢板,以及冷却设备”，其包括：在控制冷却前或者在控制冷却的初始阶段，使沿着钢板的宽度方向上的温度分布均匀，然后，用控制冷却装置沿着整个宽度方向以相同的冷却速度冷却该钢板。

尽管该技术方案开发了边部冷却水遮挡功能及设备，但是不涉及冷却水流量沿板宽方向控制的问题，故其只能部分解决边部过冷的问题，而无法做到在全宽范围内冷却均匀，以及解决由此产生的板形问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于板形的ACC流量控制方法及装置，其根据加速冷却过程中钢板上表冷却效率的分布情况、上表水的流动规律和钢板的传热规律，给出了一种通过沿板宽方向调节流量分布控制加速冷却板形的方法，并设计了相关的装置。与传统厚板加速冷却有相比，本技术方案可以沿板宽方向控制加速冷却的流量及其分布，沿板宽方向使钢板冷却地均匀，从而保证钢板加速冷却后的性能和板形。