專(zhuān)利名稱(chēng)：一種帶鋼層流冷卻裝置及其控制冷卻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于帶鋼冷卻技術(shù)，尤其涉及一種熱軋帶鋼的層流冷卻裝置及其控制冷卻方法。
背景技術(shù)：
在熱軋帶鋼生產(chǎn)過(guò)程中，為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量和增加經(jīng)濟(jì)效益，獲得優(yōu)質(zhì)的熱軋帶鋼的機(jī)械性能，熱軋帶鋼在離開(kāi)末架精軋機(jī)后，進(jìn)入卷取機(jī)之前，需要對(duì)熱軋帶鋼進(jìn)行冷卻，以控制帶鋼的冷卻速率和卷取溫度，獲得理想的組織和性能。目前熱軋帶鋼生產(chǎn)線層流冷卻系統(tǒng)的整個(gè)冷卻區(qū)主要由上部層流集管和下部噴射集管組成，沿冷卻區(qū)長(zhǎng)度還設(shè)有側(cè)吹機(jī)構(gòu)，整個(gè)冷卻區(qū)分成主冷段和精冷段兩部分。主冷段由多個(gè)上部層流集管組和相應(yīng)數(shù)量的下部噴射集管組組成，上部集管組每組由6根流量較大的集管構(gòu)成，每根集管都設(shè)有一個(gè)控制閥門(mén)。下部集管每組由12根集管構(gòu)成，每?jī)筛茉O(shè)有一個(gè)控制閥門(mén)。精冷段同樣由多個(gè)上部層流集管組和相應(yīng)數(shù)量的下部噴射集管組組成，上部集管組每組由12根流量較小的集管構(gòu)成，下部集管組每組由12根集管構(gòu)成，上、下部集管都是一根集管一個(gè)控制閥門(mén)。由于此種冷卻裝置的冷卻區(qū)長(zhǎng)度較短，一般為20～80m，集管的結(jié)構(gòu)也不盡合理，這種冷卻方式只能形成一種主冷+微調(diào)的簡(jiǎn)單冷卻方式，進(jìn)行簡(jiǎn)單的卷取溫度控制，實(shí)現(xiàn)冷卻速率控制比較困難，很難對(duì)要求冷卻速度控制的產(chǎn)品進(jìn)行冷卻。由于只在卷取機(jī)前安裝一個(gè)測(cè)溫儀表進(jìn)行溫度反饋，不易實(shí)現(xiàn)中間控溫，而且溫度控制精度也較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有兩個(gè)主冷段和兩個(gè)精冷段的冷卻設(shè)備，也即帶有兩個(gè)冷卻區(qū)的帶鋼層流冷卻裝置及其控制冷卻方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有強(qiáng)冷功能的帶鋼層流冷卻裝置。本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置主要由上層流集管和下噴射集管組成的冷卻區(qū)所構(gòu)成，還設(shè)有側(cè)吹機(jī)構(gòu)，所述冷卻區(qū)包括主冷段和精冷段兩部分，主冷段由多個(gè)上部層流集管組和相應(yīng)數(shù)量的下部噴射集管組組成，上部集管組的每根集管都設(shè)有一個(gè)控制閥門(mén)，下部集管組每?jī)筛茉O(shè)有一個(gè)控制閥門(mén)，精冷段也由多個(gè)上部層流集管組和相應(yīng)數(shù)量的下部噴射集管組組成，且上、下部集管都是一根集管一個(gè)控制閥門(mén)，其特點(diǎn)在于該冷卻裝置由2個(gè)帶有各自的主冷段和精冷段的冷卻區(qū)，即前冷卻區(qū)和后冷卻區(qū)串接而成，其結(jié)構(gòu)形式為主冷段+精冷段+主冷段+精冷段。本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置的另一個(gè)特點(diǎn)是所述2個(gè)冷卻區(qū)的主冷段都由若干組強(qiáng)冷集管組和若干組主冷集管組所組成，所謂強(qiáng)冷集管組是在其上部層流集管的每根集管上都增設(shè)一根帶有控制閥門(mén)的進(jìn)水管，以增加冷卻水的流量，并可隨意調(diào)節(jié)。本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置在所述前冷卻區(qū)的中部、前后冷卻區(qū)之間及卷取機(jī)前都安設(shè)有測(cè)溫裝置；本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置所述冷卻區(qū)的長(zhǎng)度為100～150m，上下各設(shè)有20～24個(gè)集管組，最大冷卻流量為15000～20000m3/h，主冷段上部集管每組由6根流量較大的集管構(gòu)成，下部集管每組由12根集管構(gòu)成，精冷段上部集管每組由12根流量較小的集管構(gòu)成，下部集管每組由12根集管構(gòu)成。所述的前冷卻區(qū)的結(jié)構(gòu)形式為3個(gè)強(qiáng)冷組+3個(gè)主冷組+3個(gè)強(qiáng)冷組+3個(gè)精冷組，后冷卻區(qū)的結(jié)構(gòu)形式為3個(gè)強(qiáng)冷組+2個(gè)主冷組+3個(gè)精冷組。
本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置的控制冷卻方法是由計(jì)算機(jī)通過(guò)設(shè)定計(jì)算和反饋、前饋計(jì)算實(shí)現(xiàn)的，其步驟如下首先進(jìn)行精軋模型計(jì)算→根據(jù)控制方式的要求，通過(guò)二級(jí)層流模型計(jì)算→經(jīng)一級(jí)模型計(jì)算→通過(guò)程序命令控制電器控制柜→指揮電磁閥動(dòng)作→控制動(dòng)力氣動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作→使層流設(shè)備澆水→結(jié)束設(shè)定計(jì)算過(guò)程；終軋測(cè)溫儀表11隨時(shí)將所測(cè)的終軋溫度實(shí)際值反饋給一級(jí)模型，并與設(shè)定值比較，如有偏差，則重復(fù)上述計(jì)算，修改層流設(shè)備的澆水方案，以保證設(shè)定值的實(shí)現(xiàn)和冷卻控制溫度精度的提高；冷卻溫度檢測(cè)儀12將檢測(cè)出的溫度實(shí)際值前饋給一級(jí)模型，再重復(fù)上述計(jì)算，來(lái)控制層流設(shè)備澆水；冷卻溫度檢測(cè)儀13和14將檢測(cè)出的溫度實(shí)際值反饋給一級(jí)模型，并與設(shè)定值比較，如有偏差，則重復(fù)上述計(jì)算，修改層流設(shè)備澆水方案，以保證設(shè)定值的實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明層流冷卻裝置由前后2個(gè)冷卻區(qū)構(gòu)成，冷卻區(qū)域長(zhǎng)，冷卻能力強(qiáng)，流量大，每個(gè)冷卻區(qū)均設(shè)置有強(qiáng)冷、主冷和精冷，通過(guò)閥門(mén)控制可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)冷、主冷互換，冷卻控制靈活，冷卻方案組合復(fù)雜，設(shè)備利用率高，多個(gè)溫度檢測(cè)點(diǎn)的反饋、前饋功能可提高冷卻控制精度達(dá)±20℃。該設(shè)備可有多種冷卻方式支持，其多變的層流冷卻功能可實(shí)現(xiàn)卷取溫度和冷卻速度控制，特別適用于高強(qiáng)度、高級(jí)別管線鋼、鐵素體鋼等特殊產(chǎn)品，甚至成型性?xún)?yōu)良的trip鋼和雙相鋼產(chǎn)品的特殊冷卻要求。


附圖1為本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置強(qiáng)冷集管組的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3為本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置主冷集管組的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖4為本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置精冷集管組的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖5為本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置的控制冷卻流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置及其控制冷卻方法作進(jìn)一步的描述。
本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置主要由由若干個(gè)上部層流集管組和相應(yīng)數(shù)量的下部噴射集管組組成的冷卻區(qū)所構(gòu)成，并與現(xiàn)有的層流冷卻裝置一樣，在冷卻裝置的側(cè)面沿冷卻區(qū)長(zhǎng)度設(shè)有側(cè)吹機(jī)構(gòu)。附圖1為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
。圖中23為帶鋼。從附圖中可以看出，該冷卻裝置由2個(gè)帶有各自的主冷段Z和精冷段J的冷卻區(qū)，即前冷卻區(qū)A和后冷卻區(qū)B串接而成，其結(jié)構(gòu)形式為主冷段Z+精冷段J+主冷段Z+精冷段J。本發(fā)明所述冷卻裝置，也即2個(gè)冷卻區(qū)A和B的長(zhǎng)度為100m～150m，上下各設(shè)有20～24個(gè)集管組，最大冷卻流量可達(dá)15000～20000m3/h。所用冷卻水的循環(huán)過(guò)程如下高壓泵→過(guò)濾器→冷卻塔→吸水井→供水泵→水箱→層流冷卻系統(tǒng)→地溝→旋流井→高壓泵。附圖1實(shí)施例給出的冷卻區(qū)A由12個(gè)集管組構(gòu)成，其排列形式依次為3個(gè)強(qiáng)冷集管組15、16+3個(gè)主冷集管組17、18+3個(gè)強(qiáng)冷集管組15、16+3個(gè)精冷集管組19、20，后冷卻區(qū)B由上下8個(gè)集管組成，其結(jié)構(gòu)形式為3個(gè)強(qiáng)冷集管組15、16+2個(gè)主冷集管組17、18+3個(gè)精冷集管組19、20。冷卻區(qū)的長(zhǎng)短、集管組的數(shù)量和尺寸、冷卻流量的大小以及排列形式應(yīng)根據(jù)冷卻工藝要求和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況等多種因素來(lái)確定。如冷卻區(qū)A的12個(gè)集管組也可排列成6個(gè)強(qiáng)冷集管組15、16+3個(gè)主冷集管組17、18+3個(gè)精冷集管組19、20。
本發(fā)明主冷段Z的上部集管組每組均由6根流量較大的集管4構(gòu)成，下部集管組每組均由12根集管5構(gòu)成，如附圖2和3所示。主冷集管組上集管組17的每根集管4都設(shè)有一個(gè)控制閥門(mén)1，請(qǐng)參見(jiàn)附圖3。強(qiáng)冷集管組上集管15的每根集管4都設(shè)有兩個(gè)控制閥門(mén)1和2，即在主冷集管組17的基礎(chǔ)上為每根集管4增設(shè)了一根帶有控制閥門(mén)2的進(jìn)水管9(見(jiàn)附圖2)，以增加冷卻水的流量，打開(kāi)控制閥門(mén)2為強(qiáng)冷，關(guān)閉控制閥門(mén)2轉(zhuǎn)為主冷。無(wú)論強(qiáng)冷還是主冷集管組的下部集管組16和18都是每?jī)筛?設(shè)有一個(gè)控制閥門(mén)3。本發(fā)明主冷段Z的強(qiáng)冷集管組和主冷集管組的區(qū)別就是在上集管15的集管4上增設(shè)了一根進(jìn)水管9，并通過(guò)控制閥門(mén)2使其實(shí)現(xiàn)強(qiáng)冷、主冷互換。本發(fā)明精冷段J由多個(gè)上部層流集管組和相應(yīng)數(shù)量的下部噴射集管組組成(見(jiàn)附圖4)，精冷段J的上精冷集管組19由12根流量較小的集管7構(gòu)成，其下部集管組20由12根集管5構(gòu)成。上、下部集管7和5都由各自的控制閥門(mén)8和6控制。為實(shí)現(xiàn)反饋、前饋控制，提高冷卻控制精度，本發(fā)明在軋機(jī)21出口設(shè)有測(cè)溫裝置11，在前冷卻區(qū)A的中部設(shè)有測(cè)溫裝置12，在前后冷卻區(qū)A和B之間設(shè)有測(cè)溫裝置13，在卷取機(jī)22前設(shè)有測(cè)溫裝置14。
本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置的控制冷卻方法是由計(jì)算機(jī)通過(guò)設(shè)定計(jì)算和反饋、前饋計(jì)算實(shí)現(xiàn)的，其控制流程如下(見(jiàn)附圖5)首先進(jìn)行精軋模型計(jì)算；根據(jù)控制方式的要求，通過(guò)二級(jí)復(fù)雜層流模型計(jì)算；再經(jīng)一級(jí)模型計(jì)算；通過(guò)程序命令控制電器控制柜；由電器控制柜指揮電磁閥動(dòng)作；進(jìn)一步控制動(dòng)力氣動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作；使層流設(shè)備澆水；結(jié)束設(shè)定計(jì)算。終軋測(cè)溫裝置11隨時(shí)將所測(cè)的終軋溫度實(shí)際值反饋給一級(jí)模型，并與設(shè)定值比較，如有偏差，則重復(fù)上述計(jì)算，修改層流設(shè)備的澆水方案，以保證設(shè)定值的實(shí)現(xiàn)和冷卻控制溫度精度的提高；測(cè)溫裝置12隨時(shí)將檢測(cè)出的溫度實(shí)際值前饋給一級(jí)模型，再重復(fù)上述計(jì)算，來(lái)控制層流設(shè)備澆水；測(cè)溫裝置13和14隨時(shí)將檢測(cè)出的溫度實(shí)際值反饋給一級(jí)模型，并與設(shè)定值比較，如有偏差，則重復(fù)上述計(jì)算，修改層流設(shè)備澆水方案，以保證設(shè)定值的實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置用于熱軋帶鋼軋機(jī)軋后帶鋼冷卻可提高鋼帶的各項(xiàng)綜合性能，并生產(chǎn)特殊用途鋼種。采用本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置可通過(guò)各級(jí)計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)以下多種冷卻方式1、常規(guī)冷卻方式以生產(chǎn)普碳鋼SS400為例，按要求需實(shí)現(xiàn)終點(diǎn)溫度、一種冷卻速率的冷卻控制。此時(shí)計(jì)算機(jī)會(huì)采用一區(qū)冷卻，即啟用冷卻區(qū)A，關(guān)閉冷卻區(qū)B，關(guān)閉強(qiáng)冷集管組15的控制閥門(mén)2，變強(qiáng)冷為主冷，實(shí)現(xiàn)主冷+精冷的帶鋼常規(guī)冷卻控制。
2、快速冷卻方式以生產(chǎn)管線鋼X70為例，按要求需實(shí)現(xiàn)終點(diǎn)溫度、快速冷卻的冷卻控制。此時(shí)計(jì)算機(jī)會(huì)采用一區(qū)冷卻，即啟用冷卻區(qū)A，關(guān)閉冷卻區(qū)B，打開(kāi)強(qiáng)冷集管組15的控制閥門(mén)2，增加冷卻流量，也可啟用冷卻區(qū)A的主冷卻級(jí)管組，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)冷+精冷的帶鋼快速冷卻控制。
3、兩段控速控溫冷卻方式以生產(chǎn)控制屈強(qiáng)比的HP295鋼種為例，按要求需實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)溫度、兩種冷卻速率的冷卻控制。此時(shí)計(jì)算機(jī)會(huì)采用兩區(qū)冷卻，即同時(shí)啟用冷卻區(qū)A和冷卻區(qū)B，采用測(cè)溫裝置13和14的反饋信號(hào)，由于冷卻速度慢，需關(guān)閉兩個(gè)冷卻區(qū)A和B的強(qiáng)冷集管組15的控制閥門(mén)2，變強(qiáng)冷為主冷，控制每個(gè)冷卻集管的水流量，控制每個(gè)集管的冷卻速率，實(shí)現(xiàn)冷卻速率v1、溫度點(diǎn)t1、冷卻速率v2和溫度點(diǎn)t2控制。
4、兩段控速、控溫冷卻、中間空冷的冷卻方式以生產(chǎn)汽車(chē)行業(yè)成型性?xún)?yōu)良的trip鋼、雙相鋼為例，按要求需實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)溫度、兩種冷卻速率、中間空冷的冷卻控制。此時(shí)計(jì)算機(jī)會(huì)采用兩區(qū)冷卻，即同時(shí)啟用冷卻區(qū)A和冷卻區(qū)B，采用測(cè)溫裝置12、13和14的前饋、反饋信號(hào)，使強(qiáng)冷和主冷的集管控制開(kāi)關(guān)合理搭配，實(shí)現(xiàn)雙溫、多速，前饋、反饋的溫度控制。
權(quán)利要求
1.一種帶鋼層流冷卻裝置，主要由上層流集管和下噴射集管組成的冷卻區(qū)所構(gòu)成，邊部設(shè)有側(cè)吹機(jī)構(gòu)，所述冷卻區(qū)包括一個(gè)主冷段Z和一個(gè)精冷段J，主冷段Z和精冷段J均由多個(gè)上部層流集管組和相應(yīng)數(shù)量的下部噴射集管組組成，主冷段Z上部集管組的每根集管4上都設(shè)有一個(gè)控制閥門(mén)1，下部集管組每?jī)筛?設(shè)有一個(gè)控制閥門(mén)3，精冷段J的上、下部集管組都是一根集管一個(gè)控制閥門(mén)，其特征在于該冷卻裝置由2個(gè)帶有各自的主冷段Z和精冷段J的冷卻區(qū)，即前冷卻區(qū)A和后冷卻區(qū)B串接而成，其結(jié)構(gòu)形式為主冷段Z+精冷段J+主冷段Z+精冷段J。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶鋼層流冷卻裝置，其特征在于所述2個(gè)冷卻區(qū)A和B的主冷段Z都由若干組強(qiáng)冷集管組15、16和若干組主冷集管組17、18所組成，在強(qiáng)冷集管組的上部層流集管組15上的每根集管4上都增設(shè)一根帶有控制閥門(mén)2的進(jìn)水管9。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶鋼層流冷卻裝置，其特征在于在所述前冷卻區(qū)A的前面、前冷卻區(qū)A的中部、前后冷卻區(qū)A和B之間以及卷取機(jī)22前面分別安設(shè)有測(cè)溫裝置11、12、13和14。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶鋼層流冷卻裝置，其特征在于所述前后冷卻區(qū)A和B的長(zhǎng)度為100～150m，上下各設(shè)有20～24個(gè)集管組，最大冷卻流量為15000～20000m3/h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶鋼層流冷卻裝置，其特征在于所述主冷段Z上部集管每組由6根流量較大的集管4構(gòu)成，下部集管每組由12根集管5構(gòu)成，精冷段J上部集管每組由12根流量較小的集管7構(gòu)成，下部集管每組由12根集管5構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶鋼層流冷卻裝置，其特征在于所述的前冷卻區(qū)A由上下12個(gè)集管組成，其結(jié)構(gòu)形式為3個(gè)強(qiáng)冷集管組15、16+3個(gè)主冷集管組17、18+3個(gè)強(qiáng)冷集管組15、16+3個(gè)精冷集管組19、20，后冷卻區(qū)B由上下8個(gè)集管組成，其結(jié)構(gòu)形式為3個(gè)強(qiáng)冷集管組15、16+2個(gè)主冷集管組17、18+3個(gè)精冷集管組19、20。
7.一種上述任一權(quán)利要求所述帶鋼層流冷卻裝置的控制冷卻方法，由計(jì)算機(jī)通過(guò)設(shè)定計(jì)算和反饋、前饋計(jì)算來(lái)完成，該控制冷卻方法是這樣實(shí)現(xiàn)的先進(jìn)行精軋模型計(jì)算→根據(jù)控制方式的要求，通過(guò)二級(jí)層流模型計(jì)算→經(jīng)過(guò)一級(jí)模型計(jì)算→通過(guò)程序命令控制電器控制柜→指揮電磁閥動(dòng)作→控制動(dòng)力氣動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作→實(shí)現(xiàn)層流設(shè)備澆水→結(jié)束設(shè)定計(jì)算過(guò)程；終軋測(cè)溫儀表11隨時(shí)將所測(cè)的終軋溫度實(shí)際值反饋給一級(jí)模型，并與設(shè)定值比較，如有偏差，則重復(fù)上述計(jì)算，并修改層流設(shè)備的澆水方案，以保證設(shè)定值的實(shí)現(xiàn)和冷卻控制溫度精度的提高；冷卻溫度檢測(cè)儀12將檢測(cè)出的溫度實(shí)際值前饋給一級(jí)模型，再重復(fù)上述計(jì)算，來(lái)控制層流設(shè)備澆水；冷卻溫度檢測(cè)儀13和14將檢測(cè)出的溫度實(shí)際值反饋給一級(jí)模型，并與設(shè)定值比較，如有偏差，則重復(fù)上述計(jì)算，修改層流設(shè)備澆水方案，以保證設(shè)定值的實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種有兩個(gè)冷卻區(qū)并具有強(qiáng)冷功能的帶鋼層流冷卻裝置及其控制冷卻方法。該裝置由上層流集管和下噴射集管組成的冷卻區(qū)構(gòu)成，冷卻區(qū)包括主冷段和精冷段兩部分，主冷段和精冷段均由多個(gè)上部層流集管組和相應(yīng)數(shù)量的下部噴射集管組組成，其特點(diǎn)是該裝置由2個(gè)帶有各自的主冷段和精冷段的冷卻區(qū)串接而成，2個(gè)冷卻區(qū)的主冷段又由若干組強(qiáng)冷集管組和若干組主冷集管組構(gòu)成，并設(shè)4個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。其控制冷卻方法是由計(jì)算機(jī)通過(guò)設(shè)定計(jì)算和反饋、前饋計(jì)算實(shí)現(xiàn)的。該裝置冷卻區(qū)域長(zhǎng)，冷卻能力強(qiáng)，流量大，每個(gè)冷卻區(qū)均設(shè)有強(qiáng)冷、主冷和精冷，冷卻靈活，設(shè)備利用率高，具有反饋、前饋功能，冷卻精度達(dá)±20℃，可實(shí)現(xiàn)卷取溫度控制和冷卻速度控制。
文檔編號(hào)B21B45/02GK1640575SQ200410021048
公開(kāi)日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2004年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月12日
發(fā)明者沙孝春, 李龍珍, 孫大慶, 關(guān)菊, 那杰夫, 揚(yáng)旭, 吳曉偉, 張麗芬 申請(qǐng)人:鞍鋼集團(tuán)新鋼鐵有限責(zé)任公司