專(zhuān)利名稱(chēng)：一種熱軋帶鋼軋后冷卻線的設(shè)計(jì)方法
一種熱軋帶鋼軋后冷卻線的設(shè)計(jì)方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于金屬軋制技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種熱軋帶鋼軋后冷卻線的設(shè)計(jì)方法。
技術(shù)背景
自20世紀(jì)60年代第一套層流冷卻系統(tǒng)應(yīng)用于英國(guó)布林斯奧思432mm窄帶鋼熱軋機(jī)以來(lái)，由加速冷卻帶來(lái)的帶鋼晶粒細(xì)化和組織強(qiáng)化的效果，使人們深刻認(rèn)識(shí)到“水是最廉價(jià)的合金元素”，并開(kāi)始把注意力集中到熱軋后的加速冷卻工藝上。為了提高冷卻效果，國(guó)內(nèi)外提出過(guò)各種冷卻方式，比如壓力噴射冷卻、層流冷卻、水幕冷卻、霧化冷卻、噴淋冷卻、 板湍流冷卻、水-氣噴霧加速冷卻等多種形式。層流冷卻由于其冷卻效率較高，上下表面、 縱向冷卻比較均勻而得到廣泛應(yīng)用。隨著以相變強(qiáng)化為強(qiáng)化機(jī)制的鋼材復(fù)相化技術(shù)的發(fā)展，要求冷卻速度越來(lái)越高，不僅進(jìn)行卷取溫度控制，還要實(shí)現(xiàn)冷卻速度控制和冷卻路徑控制。為滿足冷卻工藝的要求，冷卻裝置也不斷進(jìn)行創(chuàng)新，出現(xiàn)了以普通層流冷卻為基礎(chǔ)，配置加強(qiáng)型層流冷卻或超快速冷卻等新型架構(gòu)的熱軋帶鋼軋后冷卻裝置，而且在實(shí)際生產(chǎn)中取得了較好效果。
我國(guó)的科研技術(shù)人員早在上世紀(jì)70-80年代就對(duì)曲管式層流冷卻的流動(dòng)機(jī)理、流量系數(shù)、冷卻裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行過(guò)比較細(xì)致的研究，但受認(rèn)識(shí)水平的限制和工藝?yán)^承不連續(xù)的影響，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)院大多還是采取直接套用國(guó)外設(shè)計(jì)資料或簡(jiǎn)單地比照軋線寬度進(jìn)行冷卻線的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過(guò)程不清晰、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、設(shè)備參數(shù)計(jì)算不準(zhǔn)確，實(shí)用性差。為解決這一問(wèn)題，需要透徹理解冷卻工藝及其發(fā)展趨勢(shì)，典型的成熟的冷卻相關(guān)數(shù)學(xué)模型和軋后冷卻自動(dòng)控制手段及方式，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行冷卻線上設(shè)備布置參數(shù)計(jì)算，最終實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助的可視化的冷卻線設(shè)計(jì)目標(biāo)。發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明要設(shè)計(jì)一種設(shè)計(jì)過(guò)程清晰、設(shè)計(jì)周期短、 設(shè)備參數(shù)計(jì)算準(zhǔn)確的熱軋帶鋼軋后冷卻線的設(shè)計(jì)方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種熱軋帶鋼軋后冷卻線的設(shè)計(jì)方法，基于目前典型的層流冷卻、加密冷卻、超快冷卻這三種冷卻線類(lèi)型，從冷卻噴管設(shè)備參數(shù)出發(fā)，依據(jù)水力學(xué)模型進(jìn)行集管流量計(jì)算和總水量計(jì)算；遵照冷卻區(qū)要求和上集管與下集管布置類(lèi)型，在單根集管冷卻能力計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行集管數(shù)計(jì)算和集管分布計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)冷卻線設(shè)備布置參數(shù)計(jì)算；在此基礎(chǔ)上，按照產(chǎn)品大綱，基于典型的傳熱模型和卷取溫度計(jì)算模型進(jìn)行典型鋼種、厚度規(guī)格的產(chǎn)品冷卻工藝模擬計(jì)算；
具體包括以下步驟
A 確定冷卻線的集管布置形式
按照每一控制閥所控制集管的冷卻能力大小，可將上集管劃分為粗調(diào)型、精調(diào)型和微調(diào)型三種布置型式；下集管也同樣劃分為粗調(diào)型、精調(diào)型和微調(diào)型三種布置型式；
目前常見(jiàn)的上集管布置采用“4+8”或“6+12”方案，即將冷卻區(qū)分為主冷區(qū)和精冷區(qū)，主冷區(qū)每組上集管由4根或6根集管組成，精冷區(qū)每組上集管由8根或12根集管組成；
所述的精冷區(qū)至少有兩組上集管，作為過(guò)程控制中的流量微調(diào)手段和反饋調(diào)節(jié)之用；
所述的主冷區(qū)上集管和下集管布置型式有“1 2”或“1 3”方案，即主冷區(qū)每根上集管對(duì)應(yīng)2根或3根下集管；精冷區(qū)上集管和下集管布置型式有“1 1”或“1 2” 方案，即精冷區(qū)每根上集管對(duì)應(yīng)1根或2根下集管；
B:上集管流量計(jì)算
上集管上引出多根U型鵝頸管，主冷區(qū)上集管上布置兩排鵝頸管，精冷區(qū)上集管上布置一排鵝頸管；因此在計(jì)算上集管流量之前應(yīng)先計(jì)算單根鵝頸管的流量，再根據(jù)軋線寬度和鵝頸管間距確定出的鵝頸管數(shù)計(jì)算得到上集管的流量；
單根鵝頸管流量可通過(guò)式⑴計(jì)算
權(quán)利要求
1. 一種熱軋帶鋼軋后冷卻線的設(shè)計(jì)方法，基于目前典型的層流冷卻、加密冷卻、超快冷卻這三種冷卻線類(lèi)型，從冷卻噴管(4)設(shè)備參數(shù)出發(fā)，依據(jù)水力學(xué)模型進(jìn)行集管流量計(jì)算和總水量計(jì)算；遵照冷卻區(qū)要求和上集管(1)與下集管( 布置類(lèi)型，在單根集管冷卻能力計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行集管數(shù)計(jì)算和集管分布計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)冷卻線設(shè)備布置參數(shù)計(jì)算；在此基礎(chǔ)上，按照產(chǎn)品大綱，基于典型的傳熱模型和卷取溫度計(jì)算模型進(jìn)行典型鋼種、厚度規(guī)格的產(chǎn)品冷卻工藝模擬計(jì)算；其特征在于具體包括以下步驟 A 確定冷卻線的集管布置形式按照每一控制閥所控制集管的冷卻能力大小，可將上集管(1)劃分為粗調(diào)型、精調(diào)型和微調(diào)型三種布置型式；下集管C3)也同樣劃分為粗調(diào)型、精調(diào)型和微調(diào)型三種布置型式； 目前常見(jiàn)的上集管(1)布置采用“4+8”或“6+12”方案，即將冷卻區(qū)分為主冷區(qū)和精冷區(qū)，主冷區(qū)每組上集管(1)由4根或6根集管組成，精冷區(qū)每組上集管(1)由8根或12根集管組成；所述的精冷區(qū)至少有兩組上集管(1)，作為過(guò)程控制中的流量微調(diào)手段和反饋調(diào)節(jié)之用；所述的主冷區(qū)上集管(1)和下集管C3)布置型式有“1 2”或“1 3”方案，即主冷區(qū)每根上集管⑴對(duì)應(yīng)2根或3根下集管(3)；精冷區(qū)上集管⑴和下集管(3)布置型式有“1 1”或“1 2”方案，即精冷區(qū)每根上集管⑴對(duì)應(yīng)1根或2根下集管(3)； B 上集管(1)流量計(jì)算上集管(1)上引出多根U型鵝頸管O)，主冷區(qū)上集管(1)上布置兩排鵝頸管O)，精冷區(qū)上集管(1)上布置一排鵝頸管O)；因此在計(jì)算上集管(1)流量之前應(yīng)先計(jì)算單根鵝頸管O)的流量，再根據(jù)軋線寬度和鵝頸管O)間距確定出的鵝頸管( 數(shù)計(jì)算得到上集管⑴的流量；單根鵝頸管( 流量可通過(guò)式(1)計(jì)算
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種熱軋帶鋼軋后冷卻線的設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟確定冷卻線的集管布置形式；上集管流量計(jì)算；下集管流量計(jì)算；側(cè)噴集管流量計(jì)算；熱流密度計(jì)算；單根上集管和下集管冷卻能力計(jì)算；總水量計(jì)算；流量校核；冷卻線設(shè)備布置圖繪制；冷卻工藝模擬；生成設(shè)計(jì)信息報(bào)告。由于本發(fā)明在設(shè)計(jì)中，采用與軋制規(guī)程、設(shè)備結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法，使整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程非常清晰。由于本發(fā)明可以采用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行計(jì)算，設(shè)計(jì)周期短。由于本發(fā)明采用了理論模型與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)相結(jié)合的計(jì)算方法，設(shè)備參數(shù)計(jì)算準(zhǔn)確。本發(fā)明充分考慮了計(jì)算結(jié)果的實(shí)用性，能提供從冷卻線設(shè)計(jì)、工藝計(jì)算到招標(biāo)文件制作等完整的一條龍服務(wù)。
文檔編號(hào)B21B45/02GK102513385SQ20111045174
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者任德方, 謝滿堂 申請(qǐng)人:一重集團(tuán)大連設(shè)計(jì)研究院有限公司, 中國(guó)第一重型機(jī)械股份公司