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沧州中铁热轧1780mm层流冷却介绍及应用
唐国峰
（沧州中铁装备制造材料有限公司轧钢厂 河北沧州 061113）
摘 要：主要介绍了沧州中铁1780配置的层流冷却系统，及其实践应用。
关键词：热轧卷取;层流冷却 CTC
1.前言
控制轧制和控制冷却是热轧钢材的主要生产工艺。控轧控冷技术经过多年研究实践，已经在轧钢生产中得以成熟应用。控轧控冷主要是在热轧板带材过程中通过对金属加热、变形、温度制度以及轧后冷却的合理控制，以此获得钢材的优异性能和良好板形。尤其轧后冷却控制，对板带钢的组织性能和板形质量有很大的影响。
2.轧后冷却
2.1冷却形式
轧后控制冷却可以使用液体、气体或者两者的混合物。目前最常用的冷却介质为水。Zumbrunnen提出的冷却水流冲击平板时的换热区域划分为滞止区、核沸腾/ 过渡区、膜沸腾区、小液态聚集区和空冷辐射区。[1]自20世纪60年代第一套轧后加速冷却系统应用以来，已经有很多冷却形式已被开发应用：层流冷却、水幕冷却、雾化冷却、压力喷射冷却、板湍流冷却等。
2.2层流冷却装置
层冷冷却设备主要由上喷装置、下喷装置、侧喷装置、电磁气动阀控制系统以及高位水箱等组成。
中铁1780热连轧层流冷却装置布置在末架精轧机和卷取机之间长约100 m 的输出辊道上，上部冷却采用U 形管层流冷却装置;下部冷却为喷射集管。分为精调段和微调段，见图1。
上部冷却系统中精调段有17组，每组4根集管，每根上部集管分布两排U形鹅颈管共计86个;微调段3组，每组8根集管，每根集管上分布一排U形鹅颈管共计43个。
下部冷却系统精调段4×3集管，微调段8×2集管，集管上分布直管喷咀，每根集管上喷咀数35/26个。
在第二组和第十九组的总管上安装流量计。设计流量：上部总管284.8m3/h，下部总管343.2m3/h。
侧喷系统共21组，每组两个喷嘴，依次分布于两侧，水压1.2MPa。如图2，上喷嘴喷射角度15°，喷扫远端带钢表面;下喷嘴喷射角度30°，喷扫近端带钢表面。
在生产过程中，防止大量水蒸汽对在线仪表的准确测量造成影响，在不影响冷却效果的前提下，对层冷进行选择性使用，停止使用第一组和第十七组层流水。
3.卷取温度控制
卷取温度自动控制由两级计算机完成：过程计算机（PCC）和基础自动化计算机（BAC）。
3.1控制理念
预设定。根据来料的材质、厚度、速度等参数，PCC通过模型设定计算，预先打开一定数量的集管。
前馈动态调整。根据精轧出口高温计FT7测量温度变化进行动态调节控制。
反馈控制。根据卷取入口高温计CT1实测温度与目标温度的偏差，通过对微调段的控制进行温度反馈控制。
3.2温降模型
层冷区造成温降主要有空气辐射、侧喷水造成的溫降以及层流水造成的温降。
4.层流冷却策略及效果
温度控制精度对于大部分热轧生产线而言已经不成问题，基本上都可以控制在95%以上。对于宽带钢，除了控制温度精度，还需要完善的冷却策略，才可以保证良好的板形和优异的组织性能。
针对带钢均匀冷却的冷却策略。三维均匀冷却策略，即头尾冷却控制、边部冷却控制及厚度方向冷却控制。其中头尾冷却控制，通过控制带钢头尾层流集管开启数量控制;边部冷却策略，采用凸形控制和边部遮蔽控制。在层流集管U形管中，两端的各一根U形管直径为Φ15mm，小于其他Φ18mm，从而形成凸形控制。但由于边部只有一根小径U形管，边部控制效果不明显，所以我厂还采用遮蔽控制，两端U形管堵塞适当的胶塞，以达到更好的边部控制效果;厚度方向温度控制需要的合理的上下冷却谁配比。
针对冷却速度的冷却策略。按不同钢种有：前段主冷、后端主冷、稀疏冷却。
前段冷却，带钢在层流冷却前段集中水冷至卷取目标温度，这种冷却方式，使带钢在极短时间内快速冷却，能够有效提高带钢强度。后端主冷，带钢进入层冷后先进行一段空冷过程，在层冷后端进行集中水冷至卷取目标温度。稀疏冷却，层冷集管间隔开启，均匀冷却。后端主冷和稀疏冷却可以保证带钢的塑性。不同冷却方式选择可以根据所需钢材的性能决定，有时候也可以根据现场生产情况决定。比如轧制花纹板时，我厂选择前段主冷冷却方式，这是因为侧喷难以吹扫带钢表面的积水，容易造成仪表检失，严重时可能导致卷取机停机，导致废钢事故。所以冷却时，采取前段主冷，尽可能使带钢进入卷取机前，将表面积水吹扫干净。
参考文献：
[1] 王有铭等. 钢材的控制轧制和控制冷却（第二版）. 北京：冶金工业出版社，2009.3.
[2] 苏艳萍等. ASP1700 热轧层流冷却过程中影响板形变化的热应力求解. 钢铁，2008.5.
作者简介：
唐国峰（1983.06-），男，籍贯：河北省秦皇岛，学历：大专，现职称：初级工程师，研究方向：热轧工艺技术。
唐国峰
（沧州中铁装备制造材料有限公司轧钢厂 河北沧州 061113）
摘 要：主要介绍了沧州中铁1780配置的层流冷却系统，及其实践应用。
关键词：热轧卷取;层流冷却 CTC
1.前言
控制轧制和控制冷却是热轧钢材的主要生产工艺。控轧控冷技术经过多年研究实践，已经在轧钢生产中得以成熟应用。控轧控冷主要是在热轧板带材过程中通过对金属加热、变形、温度制度以及轧后冷却的合理控制，以此获得钢材的优异性能和良好板形。尤其轧后冷却控制，对板带钢的组织性能和板形质量有很大的影响。
2.轧后冷却
2.1冷却形式
轧后控制冷却可以使用液体、气体或者两者的混合物。目前最常用的冷却介质为水。Zumbrunnen提出的冷却水流冲击平板时的换热区域划分为滞止区、核沸腾/ 过渡区、膜沸腾区、小液态聚集区和空冷辐射区。[1]自20世纪60年代第一套轧后加速冷却系统应用以来，已经有很多冷却形式已被开发应用：层流冷却、水幕冷却、雾化冷却、压力喷射冷却、板湍流冷却等。
2.2层流冷却装置
层冷冷却设备主要由上喷装置、下喷装置、侧喷装置、电磁气动阀控制系统以及高位水箱等组成。
中铁1780热连轧层流冷却装置布置在末架精轧机和卷取机之间长约100 m 的输出辊道上，上部冷却采用U 形管层流冷却装置;下部冷却为喷射集管。分为精调段和微调段，见图1。
上部冷却系统中精调段有17组，每组4根集管，每根上部集管分布两排U形鹅颈管共计86个;微调段3组，每组8根集管，每根集管上分布一排U形鹅颈管共计43个。
下部冷却系统精调段4×3集管，微调段8×2集管，集管上分布直管喷咀，每根集管上喷咀数35/26个。
在第二组和第十九组的总管上安装流量计。设计流量：上部总管284.8m3/h，下部总管343.2m3/h。
侧喷系统共21组，每组两个喷嘴，依次分布于两侧，水压1.2MPa。如图2，上喷嘴喷射角度15°，喷扫远端带钢表面;下喷嘴喷射角度30°，喷扫近端带钢表面。
在生产过程中，防止大量水蒸汽对在线仪表的准确测量造成影响，在不影响冷却效果的前提下，对层冷进行选择性使用，停止使用第一组和第十七组层流水。
3.卷取温度控制
卷取温度自动控制由两级计算机完成：过程计算机（PCC）和基础自动化计算机（BAC）。
3.1控制理念
预设定。根据来料的材质、厚度、速度等参数，PCC通过模型设定计算，预先打开一定数量的集管。
前馈动态调整。根据精轧出口高温计FT7测量温度变化进行动态调节控制。
反馈控制。根据卷取入口高温计CT1实测温度与目标温度的偏差，通过对微调段的控制进行温度反馈控制。
3.2温降模型
层冷区造成温降主要有空气辐射、侧喷水造成的溫降以及层流水造成的温降。
4.层流冷却策略及效果
温度控制精度对于大部分热轧生产线而言已经不成问题，基本上都可以控制在95%以上。对于宽带钢，除了控制温度精度，还需要完善的冷却策略，才可以保证良好的板形和优异的组织性能。
针对带钢均匀冷却的冷却策略。三维均匀冷却策略，即头尾冷却控制、边部冷却控制及厚度方向冷却控制。其中头尾冷却控制，通过控制带钢头尾层流集管开启数量控制;边部冷却策略，采用凸形控制和边部遮蔽控制。在层流集管U形管中，两端的各一根U形管直径为Φ15mm，小于其他Φ18mm，从而形成凸形控制。但由于边部只有一根小径U形管，边部控制效果不明显，所以我厂还采用遮蔽控制，两端U形管堵塞适当的胶塞，以达到更好的边部控制效果;厚度方向温度控制需要的合理的上下冷却谁配比。
针对冷却速度的冷却策略。按不同钢种有：前段主冷、后端主冷、稀疏冷却。
前段冷却，带钢在层流冷却前段集中水冷至卷取目标温度，这种冷却方式，使带钢在极短时间内快速冷却，能够有效提高带钢强度。后端主冷，带钢进入层冷后先进行一段空冷过程，在层冷后端进行集中水冷至卷取目标温度。稀疏冷却，层冷集管间隔开启，均匀冷却。后端主冷和稀疏冷却可以保证带钢的塑性。不同冷却方式选择可以根据所需钢材的性能决定，有时候也可以根据现场生产情况决定。比如轧制花纹板时，我厂选择前段主冷冷却方式，这是因为侧喷难以吹扫带钢表面的积水，容易造成仪表检失，严重时可能导致卷取机停机，导致废钢事故。所以冷却时，采取前段主冷，尽可能使带钢进入卷取机前，将表面积水吹扫干净。
参考文献：
[1] 王有铭等. 钢材的控制轧制和控制冷却（第二版）. 北京：冶金工业出版社，2009.3.
[2] 苏艳萍等. ASP1700 热轧层流冷却过程中影响板形变化的热应力求解. 钢铁，2008.5.
作者简介：
唐国峰（1983.06-），男，籍贯：河北省秦皇岛，学历：大专，现职称：初级工程师，研究方向：热轧工艺技术。