一種熱連軋窄帶鋼超快速冷卻裝置及其控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于熱連乳技術領域，具體涉及一種熱連乳窄帶鋼超快速冷卻裝置及其控 制方法。
【背景技術】
[0002] 窄帶鋼熱乳產(chǎn)品在焊管、螺旋焊管等行業(yè)有著廣泛的應用，窄帶鋼熱連乳生產(chǎn)線 乳后布置情況為"水平+立式"兩部分組成，從最末機架出來的帶鋼經(jīng)扭轉導槽翻轉90°， 變成垂直方向后進入平板運輸鏈至卷取機。由于前段水平段距離短，冷卻能力低，且會影響 到測厚儀測寬儀等儀表的測量精度，因此國內(nèi)外的窄帶鋼生產(chǎn)線均無冷卻裝置，窄帶鋼的 冷卻過程僅依靠空冷中完成，冷卻效率低，并且達不到提高組織性能的目的。
[0003] 隨著高品質高品種的研究開發(fā)，對于乳后冷卻過程更加嚴格。更高的冷卻速率有 利于提高鋼板的力學性能，但同時在冷卻過程中容易出現(xiàn)冷卻不均的問題。
[0004] 傳統(tǒng)超快速冷卻沿乳制方向在帶鋼上下表面呈不對稱冷卻，并且下集管還會受到 運輸輥道的阻擋，上集管的冷卻水還會容易堆積在乳件表面，勢必會造成冷卻不均勻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種熱連乳窄帶鋼超快速冷卻裝置及其控 制方法，能夠完成窄帶鋼的乳后冷卻過程，并能實現(xiàn)溫度的高精度控制，提升產(chǎn)品的物理性 能。
[0006] 本發(fā)明的技術方案是：
[0007] -種熱連乳窄帶鋼超快速冷卻裝置，包括：冷卻控制器、冷卻裝置本體、冷卻單元 以及供水管路；
[0008] 冷卻裝置本體安裝在熱連乳精乳機后的每兩組垂直安裝的夾送輥之間，與窄帶鋼 平行；
[0009] 冷卻單元有多組，均勻分布安裝在冷卻裝置本體上，同時對窄帶鋼兩側進行冷 卻；
[0010] 每組冷卻單元包括兩個冷卻裝置，每個冷卻裝置包括1個噴嘴單元和1個氣動控 制單元；噴嘴單元安裝在冷卻裝置本體上，氣動控制單元連接在噴嘴單元連接的供水管路 上；
[0011] 在各冷卻單元外的總的供水管路上安裝有總手動閥、流量計和壓力傳感器；
[0012] 最末冷卻單元出口分別安裝有測溫儀，垂直于窄帶鋼且與噴嘴單元方向一致；
[0013] 在最末冷卻單元與最末冷卻單元出口安裝的測溫儀之間安裝有壓縮空氣吹掃裝 置；
[0014] 冷卻控制器包括超快冷過程控制級和超快冷PLC ;
[0015] 流量計的輸出端、壓力傳感器的輸出端、測溫儀的輸出端、乳機控制系統(tǒng)的輸出端 分別連接超快冷PLC的輸入端，超快冷PLC的輸出端連接快冷過程控制級的輸入端，快冷過 程控制級的輸出端分別連接噴嘴單元、氣動控制單元。
[0016] 所述氣動控制單元包括1個的手動閥和1個的氣動開閉閥；在每個冷卻裝置內(nèi)噴 嘴單元連接的供水管路上連接手動閥，手動閥與噴嘴單元之間連接氣動開閉閥。
[0017] 所述的熱連乳窄帶鋼超快速冷卻裝置的控制方法，包括以下步驟：
[0018] 步驟1 :通過供水管路上的流量計得到冷卻水流量，通過供水管路上的壓力傳感 器得到冷卻水壓力；
[0019] 步驟2 :冷卻控制器從乳機控制系統(tǒng)獲得PDI數(shù)據(jù)：鋼種名稱、成分、卷取目標溫 度；
[0020] 步驟3 :獲得終乳速度、終乳溫度、終乳實際厚度：由最末機架處的出口測溫儀測 量得到終乳溫度，由最末機架處的出口測厚儀測量得到終乳實際厚度，由最末機架處的出 口測寬儀測量得到終乳實際寬度；根據(jù)從乳機控制系統(tǒng)得到最末機架的乳輥線速度計算得 到前滑值，進而計算乳件在冷卻區(qū)域的運行速度，即終乳速度；
[0021] 步驟4:確定讓頭長度；
[0022] 步驟5 :計算冷卻區(qū)域所需的冷卻總溫降，確定開啟冷卻單元的組數(shù)；冷卻總溫降 包括冷卻區(qū)空冷總溫降和各組冷卻單元的水冷總溫降；
[0023] 步驟5. 1 :根據(jù)終乳速度計算窄帶鋼通過每組冷卻單元的時間；
[0024] 步驟5. 2 :確定冷卻區(qū)域的空冷總溫降；
[0025] 步驟5. 3 :確定水冷對流換熱系數(shù)，計算每組冷卻單元的水冷溫降；
[0026] 步驟5. 4 :根據(jù)冷卻區(qū)域所需的冷卻總溫降，確定開啟冷卻單元的組數(shù)；
[0027] 步驟6 :將開啟冷卻單元的組數(shù)傳遞給超快冷PLC，打開相應數(shù)目的氣動控制單 元，進而對窄帶鋼兩側進行超快速冷卻；
[0028] 步驟7 :根據(jù)最末冷卻單元出口安裝的測溫儀測量的卷取溫度實測值，采用PID反 饋控制算法進行反饋控制：將卷取目標溫度與卷取溫度實測值的偏差的比例P、積分D和微 分I通過組合構成控制量，對冷卻單元開閉狀態(tài)進行控制；
[0029] 步驟8 :窄帶鋼通過冷卻區(qū)域，完成冷卻過程。
[0030] 有益效果：
[0031] 在保證窄帶鋼冷卻速率的前提下，通過合理設計超快速冷卻裝置，保證乳件寬度 方向的換熱區(qū)域對稱分布，實現(xiàn)了窄帶鋼乳后冷卻的高效換熱以及鋼板寬度方向的冷卻均 勻性。超快速冷卻裝置排布在帶鋼兩側的立式夾送輥之間且對稱排布，使冷卻均勻，表面的 組織性能一致。
【附圖說明】
[0032] 圖1是本發(fā)明【具體實施方式】窄帶鋼乳后（三叉區(qū)）設備儀表布置示意圖，其中， 1-測厚儀，2-測寬儀，3-測溫儀，4-夾送輥，5-冷卻裝置，6-最末機架，7-扭轉導槽，8-平 板運輸鏈，9-卷取機；
[0033] 圖2是本發(fā)明【具體實施方式】熱連乳窄帶鋼超快速冷卻裝置結構示意圖，其中， 10-冷卻裝置本體，11-冷卻單元，12-供水管路，13-噴嘴單元，14-氣動控制單元，15-側擋 板，16-手動閥，17-氣動開閉閥，18-總手動閥，19-流量計，20-壓力傳感器；
[0034] 圖3是本發(fā)明【具體實施方式】冷卻控制器與乳機控制系統(tǒng)通信示意圖；
[0035] 圖4是本發(fā)明【具體實施方式】熱連乳窄帶鋼超快速冷卻裝置的控制方法的具體流 程圖；
[0036] 圖5是本發(fā)明【具體實施方式】步驟7的具體流程圖；
[0037] 圖6是本發(fā)明【具體實施方式】Q235B板坯乳后實際溫度控制效果曲線，a-終乳溫度， b_超快冷出口溫度；
[0038] 圖7是本發(fā)明【具體實施方式】Q235B板坯在不同工藝下的帶鋼的力學性能；
[0039] 圖8是本發(fā)明【具體實施方式】Q235B板坯在寬度方向抗拉強度。
【具體實施方式】
[0040] 下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細說明。
[0041] 窄帶鋼熱連乳生產(chǎn)線乳后布置情況為"水平+立式"兩部分組成，本實施方式中窄 帶鋼乳后（三叉區(qū)）設備儀表布置如圖1所示，最末機架6出口處安裝有測厚儀1、測寬儀 2、測溫儀3,從最末機架6出來的窄帶鋼經(jīng)扭轉導槽7翻轉90°，變成垂直方向后，經(jīng)夾送 輥4進入平板運輸鏈8至卷取機9。在兩組夾送輥4之間布置有超快速冷卻裝置（共布置 2X2組），超快速冷卻裝置安裝區(qū)域形成冷卻區(qū)域，單組超快速冷卻裝置結構如圖2所示。 以Q235板坯為例實施本發(fā)明裝置及方法。熱連乳窄帶鋼超快速冷卻裝置，包括：冷卻控制 器、冷卻裝置本體10、冷卻單元11以及供水管路12。
[0042] 冷卻裝置本體10安裝在熱連乳精乳機后的每兩組垂直安裝的夾送輥4之間，與窄 帶鋼平行。
[0043] 冷卻單元11有多組，均勻分布安裝在冷卻裝置本體10上，同時對窄帶鋼兩側進行 冷卻。每組冷卻單元11包括兩個冷卻裝置5,每個冷卻裝置5包括1個噴嘴單元13和1個 氣動控制單元14 ;噴嘴單元采用扇形噴嘴，噴嘴單元13安裝在冷卻裝置本體10上，氣動控 制單元14連接在噴嘴單元13連接的供水管路12上。氣動控制單元14包括1個的手動閥 16和1個的氣動開閉閥17 ;在每個冷卻裝置5內(nèi)噴嘴單元13連接的供水管路12上連接手 動閥16,手動閥16與噴嘴單元13之間連接氣動開閉閥17。每組冷卻單元11中的兩個噴 嘴單元13之間錯開一定的角度，可以保證兩側噴嘴單元13具有相同的冷卻能力，保證窄帶 鋼冷卻均勻。
[0044] 在各冷卻單元11外的總的供水管路12上安裝有總手動閥18、流量計19和壓力 傳感器20,以對供水系統(tǒng)的參數(shù)進行檢測；最末冷卻單元出口分別安裝有測溫儀3,垂直于 窄帶鋼且與噴嘴單元13方向一致，實現(xiàn)對溫度的檢測；在最末冷卻單元與最末冷卻單元出 口安裝的測溫儀3之間安裝有壓縮空氣吹掃裝置，保證冷卻水能盡可能封堵在冷卻區(qū)域之 內(nèi)，保證測溫儀的測量精度。
[0045] 冷卻裝置本體10還設置有側擋板15,防止窄帶鋼在乳制過程中偏向噴嘴單元13 的一側，從而導致窄帶鋼的冷卻不均勻；同時側擋板15還起擋水的作用。側擋板15通過螺 栓安裝在冷卻裝置本體10上。冷卻裝置本體10位于兩組夾送輥4之間，兩側的冷卻單元 11均安裝在冷卻裝置本體10上，該冷卻裝置本體10采用焊接成形，側擋板15為20mm厚的 鋼板，間距為200mm ;底部為具有開口的鋼板，厚度也為20mm，在噴嘴單元13對應位置開有 出水口，利于冷卻水快速流出。
[0046] 如圖3所示，冷卻控制器包括超快冷過程控制級和超快冷PLC ;乳制現(xiàn)場的乳機控 制系統(tǒng)包括乳機過程控制級和乳機PLC，乳機過程控制級的輸出端分別連接超快冷過程控 制級的輸入端和乳機PLC的輸入端，乳機PLC的輸出端分別連接乳機設備和超快冷PLC的 輸入端。流量計的輸出端、壓力傳感器的輸出端、測溫儀的輸出端、乳機控制系統(tǒng)的輸出端 分別連接超快冷PLC的輸入端，超快冷PLC的輸出端連接快冷過程控制級的輸入端，快冷過