專利名稱：一種帶鋼層流冷卻裝置及其控制冷卻方法
技術領域：
本發(fā)明屬于帶鋼冷卻技術，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：
在熱軋帶鋼生產過程中，為了進一步提高產品質量和增加經濟效益，獲得優(yōu)質的熱軋帶鋼的機械性能，熱軋帶鋼在離開末架精軋機后，進入卷取機之前，需要對熱軋帶鋼進行冷卻，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。目前熱軋帶鋼生產線層流冷卻系統(tǒng)的整個冷卻區(qū)主要由上部層流集管和下部噴射集管組成，沿冷卻區(qū)長度還設有側吹機構，整個冷卻區(qū)分成主冷段和精冷段兩部分。主冷段由多個上部層流集管組和相應數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成，每根集管都設有一個控制閥門。下部集管每組由12根集管構成，每兩根集管設有一個控制閥門。精冷段同樣由多個上部層流集管組和相應數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成，下部集管組每組由12根集管構成，上、下部集管都是一根集管一個控制閥門。由于此種冷卻裝置的冷卻區(qū)長度較短，一般為20～80m，集管的結構也不盡合理，這種冷卻方式只能形成一種主冷+微調的簡單冷卻方式，進行簡單的卷取溫度控制，實現冷卻速率控制比較困難，很難對要求冷卻速度控制的產品進行冷卻。由于只在卷取機前安裝一個測溫儀表進行溫度反饋，不易實現中間控溫，而且溫度控制精度也較差。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種具有兩個主冷段和兩個精冷段的冷卻設備，也即帶有兩個冷卻區(qū)的帶鋼層流冷卻裝置及其控制冷卻方法。本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有強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)所構成，還設有側吹機構，所述冷卻區(qū)包括主冷段和精冷段兩部分，主冷段由多個上部層流集管組和相應數量的下部噴射集管組組成，上部集管組的每根集管都設有一個控制閥門，下部集管組每兩根集管設有一個控制閥門，精冷段也由多個上部層流集管組和相應數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控制閥門，其特點在于該冷卻裝置由2個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，其結構形式為主冷段+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特點是所述2個冷卻區(qū)的主冷段都由若干組強冷集管組和若干組主冷集管組所組成，所謂強冷集管組是在其上部層流集管的每根集管上都增設一根帶有控制閥門的進水管，以增加冷卻水的流量，并可隨意調節(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)之間及卷取機前都安設有測溫裝置；本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置所述冷卻區(qū)的長度為100～150m，上下各設有20～24個集管組，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成，下部集管每組由12根集管構成，精冷段上部集管每組由12根流量較小的集管構成，下部集管每組由12根集管構成。所述的前冷卻區(qū)的結構形式為3個強冷組+3個主冷組+3個強冷組+3個精冷組，后冷卻區(qū)的結構形式為3個強冷組+2個主冷組+3個精冷組。
本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置的控制冷卻方法是由計算機通過設定計算和反饋、前饋計算實現的，其步驟如下首先進行精軋模型計算→根據控制方式的要求，通過二級層流模型計算→經一級模型計算→通過程序命令控制電器控制柜→指揮電磁閥動作→控制動力氣動開關動作→使層流設備澆水→結束設定計算過程；終軋測溫儀表11隨時將所測的終軋溫度實際值反饋給一級模型，并與設定值比較，如有偏差，則重復上述計算，修改層流設備的澆水方案，以保證設定值的實現和冷卻控制溫度精度的提高；冷卻溫度檢測儀12將檢測出的溫度實際值前饋給一級模型，再重復上述計算，來控制層流設備澆水；冷卻溫度檢測儀13和14將檢測出的溫度實際值反饋給一級模型，并與設定值比較，如有偏差，則重復上述計算，修改層流設備澆水方案，以保證設定值的實現。
本發(fā)明層流冷卻裝置由前后2個冷卻區(qū)構成，冷卻區(qū)域長，冷卻能力強，流量大，每個冷卻區(qū)均設置有強冷、主冷和精冷，通過閥門控制可實現強冷、主冷互換，冷卻控制靈活，冷卻方案組合復雜，設備利用率高，多個溫度檢測點的反饋、前饋功能可提高冷卻控制精度達±20℃。該設備可有多種冷卻方式支持，其多變的層流冷卻功能可實現卷取溫度和冷卻速度控制，特別適用于高強度、高級別管線鋼、鐵素體鋼等特殊產品，甚至成型性優(yōu)良的trip鋼和雙相鋼產品的特殊冷卻要求。


附圖1為本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置的結構示意圖。
附圖2為本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置強冷集管組的結構示意圖。
附圖3為本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置主冷集管組的結構示意圖。
附圖4為本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置精冷集管組的結構示意圖。
附圖5為本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置的控制冷卻流程圖。
具體實施例方式
下面參照附圖通過實施例對本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置及其控制冷卻方法作進一步的描述。
本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置主要由由若干個上部層流集管組和相應數量的下部噴射集管組組成的冷卻區(qū)所構成，并與現有的層流冷卻裝置一樣，在冷卻裝置的側面沿冷卻區(qū)長度設有側吹機構。附圖1為本發(fā)明的一個具體實施方式
。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，其結構形式為主冷段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個冷卻區(qū)A和B的長度為100m～150m，上下各設有20～24個集管組，最大冷卻流量可達15000～20000m3/h。所用冷卻水的循環(huán)過程如下高壓泵→過濾器→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實施例給出的冷卻區(qū)A由12個集管組構成，其排列形式依次為3個強冷集管組15、16+3個主冷集管組17、18+3個強冷集管組15、16+3個精冷集管組19、20，后冷卻區(qū)B由上下8個集管組成，其結構形式為3個強冷集管組15、16+2個主冷集管組17、18+3個精冷集管組19、20。冷卻區(qū)的長短、集管組的數量和尺寸、冷卻流量的大小以及排列形式應根據冷卻工藝要求和現場實際情況等多種因素來確定。如冷卻區(qū)A的12個集管組也可排列成6個強冷集管組15、16+3個主冷集管組17、18+3個精冷集管組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構成，下部集管組每組均由12根集管5構成，如附圖2和3所示。主冷集管組上集管組17的每根集管4都設有一個控制閥門1，請參見附圖3。強冷集管組上集管15的每根集管4都設有兩個控制閥門1和2，即在主冷集管組17的基礎上為每根集管4增設了一根帶有控制閥門2的進水管9(見附圖2)，以增加冷卻水的流量，打開控制閥門2為強冷，關閉控制閥門2轉為主冷。無論強冷還是主冷集管組的下部集管組16和18都是每兩根集管5設有一個控制閥門3。本發(fā)明主冷段Z的強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上增設了一根進水管9，并通過控制閥門2使其實現強冷、主冷互換。本發(fā)明精冷段J由多個上部層流集管組和相應數量的下部噴射集管組組成(見附圖4)，精冷段J的上精冷集管組19由12根流量較小的集管7構成，其下部集管組20由12根集管5構成。上、下部集管7和5都由各自的控制閥門8和6控制。為實現反饋、前饋控制，提高冷卻控制精度，本發(fā)明在軋機21出口設有測溫裝置11，在前冷卻區(qū)A的中部設有測溫裝置12，在前后冷卻區(qū)A和B之間設有測溫裝置13，在卷取機22前設有測溫裝置14。
本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置的控制冷卻方法是由計算機通過設定計算和反饋、前饋計算實現的，其控制流程如下(見附圖5)首先進行精軋模型計算；根據控制方式的要求，通過二級復雜層流模型計算；再經一級模型計算；通過程序命令控制電器控制柜；由電器控制柜指揮電磁閥動作；進一步控制動力氣動開關動作；使層流設備澆水；結束設定計算。終軋測溫裝置11隨時將所測的終軋溫度實際值反饋給一級模型，并與設定值比較，如有偏差，則重復上述計算，修改層流設備的澆水方案，以保證設定值的實現和冷卻控制溫度精度的提高；測溫裝置12隨時將檢測出的溫度實際值前饋給一級模型，再重復上述計算，來控制層流設備澆水；測溫裝置13和14隨時將檢測出的溫度實際值反饋給一級模型，并與設定值比較，如有偏差，則重復上述計算，修改層流設備澆水方案，以保證設定值的實現。
本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置用于熱軋帶鋼軋機軋后帶鋼冷卻可提高鋼帶的各項綜合性能，并生產特殊用途鋼種。采用本發(fā)明帶鋼層流冷卻裝置可通過各級計算機控制實現以下多種冷卻方式1、常規(guī)冷卻方式以生產普碳鋼SS400為例，按要求需實現終點溫度、一種冷卻速率的冷卻控制。此時計算機會采用一區(qū)冷卻，即啟用冷卻區(qū)A，關閉冷卻區(qū)B，關閉強冷集管組15的控制閥門2，變強冷為主冷，實現主冷+精冷的帶鋼常規(guī)冷卻控制。
2、快速冷卻方式以生產管線鋼X70為例，按要求需實現終點溫度、快速冷卻的冷卻控制。此時計算機會采用一區(qū)冷卻，即啟用冷卻區(qū)A，關閉冷卻區(qū)B，打開強冷集管組15的控制閥門2，增加冷卻流量，也可啟用冷卻區(qū)A的主冷卻級管組，實現強冷+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控制屈強比的HP295鋼種為例，按要求需實現兩點溫度、兩種冷卻速率的冷卻控制。此時計算機會采用兩區(qū)冷卻，即同時啟用冷卻區(qū)A和冷卻區(qū)B，采用測溫裝置13和14的反饋信號，由于冷卻速度慢，需關閉兩個冷卻區(qū)A和B的強冷集管組15的控制閥門2，變強冷為主冷，控制每個冷卻集管的水流量，控制每個集管的冷卻速率，實現冷卻速率v1、溫度點t1、冷卻速率v2和溫度點t2控制。
4、兩段控速、控溫冷卻、中間空冷的冷卻方式以生產汽車行業(yè)成型性優(yōu)良的trip鋼、雙相鋼為例，按要求需實現兩點溫度、兩種冷卻速率、中間空冷的冷卻控制。此時計算機會采用兩區(qū)冷卻，即同時啟用冷卻區(qū)A和冷卻區(qū)B，采用測溫裝置12、13和14的前饋、反饋信號，使強冷和主冷的集管控制開關合理搭配，實現雙溫、多速，前饋、反饋的溫度控制。
權利要求
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)所構成，邊部設有側吹機構，所述冷卻區(qū)包括一個主冷段Z和一個精冷段J，主冷段Z和精冷段J均由多個上部層流集管組和相應數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上都設有一個控制閥門1，下部集管組每兩根集管5設有一個控制閥門3，精冷段J的上、下部集管組都是一根集管一個控制閥門，其特征在于該冷卻裝置由2個帶有各自的主冷段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，其結構形式為主冷段Z+精冷段J+主冷段Z+精冷段J。
2.根據權利要求1所述的帶鋼層流冷卻裝置，其特征在于所述2個冷卻區(qū)A和B的主冷段Z都由若干組強冷集管組15、16和若干組主冷集管組17、18所組成，在強冷集管組的上部層流集管組15上的每根集管4上都增設一根帶有控制閥門2的進水管9。
3.根據權利要求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22前面分別安設有測溫裝置11、12、13和14。
4.根據權利要求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的長度為100～150m，上下各設有20～24個集管組，最大冷卻流量為15000～20000m3/h。
5.根據權利要求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構成，下部集管每組由12根集管5構成，精冷段J上部集管每組由12根流量較小的集管7構成，下部集管每組由12根集管5構成。
6.根據權利要求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個集管組成，其結構形式為3個強冷集管組15、16+3個主冷集管組17、18+3個強冷集管組15、16+3個精冷集管組19、20，后冷卻區(qū)B由上下8個集管組成，其結構形式為3個強冷集管組15、16+2個主冷集管組17、18+3個精冷集管組19、20。
7.一種上述任一權利要求所述帶鋼層流冷卻裝置的控制冷卻方法，由計算機通過設定計算和反饋、前饋計算來完成，該控制冷卻方法是這樣實現的先進行精軋模型計算→根據控制方式的要求，通過二級層流模型計算→經過一級模型計算→通過程序命令控制電器控制柜→指揮電磁閥動作→控制動力氣動開關動作→實現層流設備澆水→結束設定計算過程；終軋測溫儀表11隨時將所測的終軋溫度實際值反饋給一級模型，并與設定值比較，如有偏差，則重復上述計算，并修改層流設備的澆水方案，以保證設定值的實現和冷卻控制溫度精度的提高；冷卻溫度檢測儀12將檢測出的溫度實際值前饋給一級模型，再重復上述計算，來控制層流設備澆水；冷卻溫度檢測儀13和14將檢測出的溫度實際值反饋給一級模型，并與設定值比較，如有偏差，則重復上述計算，修改層流設備澆水方案，以保證設定值的實現。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種有兩個冷卻區(qū)并具有強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上部層流集管組和相應數量的下部噴射集管組組成，其特點是該裝置由2個帶有各自的主冷段和精冷段的冷卻區(qū)串接而成，2個冷卻區(qū)的主冷段又由若干組強冷集管組和若干組主冷集管組構成，并設4個測溫點。其控制冷卻方法是由計算機通過設定計算和反饋、前饋計算實現的。該裝置冷卻區(qū)域長，冷卻能力強，流量大，每個冷卻區(qū)均設有強冷、主冷和精冷，冷卻靈活，設備利用率高，具有反饋、前饋功能，冷卻精度達±20℃，可實現卷取溫度控制和冷卻速度控制。
文檔編號B21B45/02GK1640575SQ200410021048
公開日2005年7月20日 申請日期2004年1月12日 優(yōu)先權日2004年1月12日
發(fā)明者沙孝春, 李龍珍, 孫大慶, 關菊, 那杰夫, 揚旭, 吳曉偉, 張麗芬 申請人:鞍鋼集團新鋼鐵有限責任公司