[发明专利]薄规格钢板强冷条件下的层流冷却方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金过程自动控制领域，本发明所述薄规格钢板为厚度≤3mm的钢板。

背景技术

太钢1549热连轧生产线的层流冷却设备布置如图1所示。

层流冷却阀分上阀、下阀、侧吹阀三种，位于上方的为上阀，位于上阀的正下方的是下阀，侧吹阀位于上阀左侧；上、下阀共有48组阀即1～48#阀组成，每组阀分为上、下两个阀，侧吹阀共25个阀。

上、下阀分三个区域，即强冷区、粗调区、精调区。

强冷区指1#～24#阀，上、下阀的最大流量均为150m³/h(立方米/小时)，上、下阀均为调节阀，轧制中喷水量可在最大水量之内任意调节。

粗调区指25#～40#阀，上下阀最大水量均为66.6m³/h，上下阀均为开关阀，只要喷水，即为最大水量，不能调节。

精调区指41#～48#阀，上下阀最大水量均为33.3m³/h，上下阀均为开关阀，只要喷水，即为最大水量，不能调节。侧吹阀共25个，最大水量5m³/h，为开关阀，只要喷水，即为最大水量，不能调节。

层流冷却的喷水方式采取从前向后依次喷水的方式，根据层流冷却目标冷却温度，由计算机自动设定阀的开闭及水量，通过自动设定每组阀的开闭或强冷区水量来动态控制层流冷却温度，将带钢温度由精轧温度冷却至层流冷却目标温度。

上述设备的前段强冷的喷水方法，是通过层流冷却前段高强度的冷却来提高带钢的性能。因为当冷却强度较大时，在带钢的金相组织方面可提高珠光体的含量而降低铁素体的含量，从而提高带钢的强度和硬度；同时，在强冷条件下带钢的芯部也能够得到充分的冷却，提高带钢冷却的均匀性，从而提高性能的均匀性。

在实际应用中，以上喷水方法对厚度在3.0mm以上的厚规格可有效提高性能，但对厚度≤3.0mm以下的带钢非常不适用，一方面强冷喷水对薄规格带钢的性能基本上无影响，另一方面通过分析，在强冷条件下造成了薄规格板形的恶化，致薄规格板形出现30mm以上的双边浪浪高。

对造成薄规格双边浪的原理分析如下：

1)层冷的强冷方式造成带钢纵向冷却不均匀。有资料介绍：依据钢板温度的不同，有3种不同的沸腾冷却方式，高温阶段，发生膜沸腾，即钢板和冷却水之间存在一层蒸汽膜。在低温阶段，发生核沸腾，钢板和水之间不存在蒸汽膜，直接发生热交换。在膜沸腾和核沸腾之间存在一个过渡沸腾阶段，在这一阶段，钢板表面的不同部位，可以并存两种冷却速率不同的沸腾冷却方式。在过渡沸腾情况下，板面上有的部位钢板和冷却水之间处于膜沸腾状态，冷却速率较低；有的部位处于核沸腾状态，冷却速率较高。结果由于钢板的不同部位处于不同的冷却状态，发生了极为不均匀的冷却，极易造成钢板的翘曲，形成表观的或者潜在的板形缺陷。在强冷方式下，由于以大水量进行冷却，很快会进入到核沸腾和膜沸腾共存的过渡沸腾，冷却过程不稳定。此外落在钢板上的冷却水滞留在钢板表面，会在很宽的范围内引起钢板二次冷却。这种由于滞留水引起的二次冷却，极易变成不稳定的过渡沸腾状态。在这种不稳定的条件下，随着冷却的进行，温度的偏差会不断增大，成为引起不均匀冷却的主要原因，同时也恶化了钢板的质量。所以避免出现过渡沸腾对于保证冷却的均匀性极为重要。

2)冷却过程中边部和中间部分的冷却条件有一定的差异，冷却速度不同。中间温度高而边部温度低，冷却到室温时，边部和中间部分会产生不同的冷却收缩量，边部收缩量较小，而中心部分收缩量较大，从而产生边浪或翘曲。如果冷却强度较低，则这种不均匀性则不明显。

3)上下表面冷却不均匀，上表面冷却效率高而下表面冷却效率低。

发明内容

本发明的目的是为了改善在强冷条件下带钢厚度≤3.0mm的薄规格的成品板形质量，降低板形质量中双边浪现象，使得厚度≤3.0mm的薄规格双边浪由30mm以上降为10mm以下，从而提升产品质量。

本发明的技术方案：

本发明是在现有层流冷却设备的基础上进行的。

现有层流冷却设备有依序1#～48#阀。其中1#～24#阀为强冷区，强冷区上、下阀的最大流量均为150m³/h(立方米/小时)，上、下阀均为调节阀，轧制中喷水量可在最大水量之内任意调节。

25#～40#阀为粗调区，粗调区上、下阀最大水量均为66.6m³/h，上、下阀均为开关阀，只要喷水，即为最大水量，不能调节。