本發(fā)明涉及管線鋼軋制領(lǐng)域，具體為一種2300mm熱連軋機(jī)組超密集型冷卻的方法。
背景技術(shù)：
：目前，在軋制高級別管線鋼時，層流冷卻方式投入的水量基本是全部能力，暴露出冷卻能力不夠，特別是夏季高溫季節(jié)尤為突出。就設(shè)備而言，難以做到精確控制水量，并且鋼板上下表面冷卻不均勻，造成鋼板嚴(yán)重瓢曲變形，甚至產(chǎn)生卡鋼事故；上下集管冷卻能力不對應(yīng)，通過金相組織看，鋼板上部晶粒細(xì)化，下部晶粒相對粗大；層流冷卻側(cè)噴水效果不好，而且鋼板表面排水不好，使鋼板上下表面冷卻不均。2300mm熱連軋機(jī)組是目前國內(nèi)最寬的熱軋機(jī)組，它結(jié)合了國內(nèi)外先進(jìn)熱軋技術(shù)及我國國情，采用了當(dāng)代世界及國內(nèi)熱軋領(lǐng)域的新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備。在這條先進(jìn)的自主集成的熱軋生產(chǎn)線上，通過多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，成功開發(fā)并穩(wěn)定生產(chǎn)了大量的高等級、高強(qiáng)度級別的產(chǎn)品，如：X80、X100等石油管線用鋼，所生產(chǎn)的品種和規(guī)格已經(jīng)完全覆蓋了產(chǎn)品大綱的要求，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。隨著市場需求的變化，高強(qiáng)度用鋼在強(qiáng)度級別、產(chǎn)品規(guī)格(厚度)、以及板帶平直度等外形方面的要求在日益提高，特別是在生產(chǎn)較厚規(guī)格的高級別管線鋼(如：X80等)的過程中，逐漸發(fā)現(xiàn)，原有的層流冷卻系統(tǒng)無法滿足上述產(chǎn)品的要求。國內(nèi)外比較先進(jìn)的同類寬帶鋼熱連軋機(jī)組，目前都基本上采用相同的帶鋼層流冷卻設(shè)備，但隨著市場對高強(qiáng)系列鋼種在產(chǎn)品尺寸、板型質(zhì)量以及性能均勻性的要求日益提高，已經(jīng)明顯暴露出原有帶鋼冷卻設(shè)備及系統(tǒng)能力的不足，主要表現(xiàn)在軋制寬厚規(guī)格高強(qiáng)系列鋼種時冷卻速率不足、冷卻能力偏低的問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種2300mm熱連軋機(jī)組超密集型冷卻的方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在冷卻速率不足、冷卻能力偏低的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種2300mm熱連軋機(jī)組超密集型冷卻的方法，具體如下：(1)采用超密集型冷卻裝置，包括上集管、下集管、側(cè)噴裝置，上集管、下集管相對設(shè)置，上集管中的每根集管上增設(shè)側(cè)噴裝置；上集管為每組10根集管，單組總流量838m3/h，下集管為每組10根集管，單組總流量1676m3/h，上下集管流量之比為1：2，在每組中間位置增加側(cè)噴裝置；(2)采用單根集管雙排噴嘴設(shè)計(jì)，下集管中布置上排噴嘴和下排噴嘴，上排噴嘴和下排噴嘴交錯設(shè)置。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是：⑴普通層流冷卻設(shè)備用水量為40m3/m2h，超密集型冷卻設(shè)備用水量為120m3/m2h。⑵本發(fā)明集水管都增加均流孔板，提高集水管冷卻性能，增加集水管供水能力，克服設(shè)備冷卻能力衰減問題。⑶本發(fā)明改進(jìn)側(cè)噴水系統(tǒng)，消除帶鋼表面積水，減小由于帶鋼表面積水給卷取溫度控制帶來的影響，減少鋼板的冷卻不均，從而提高控制精度。⑷本發(fā)明通過大幅度增加冷卻水量(主要是增加下排冷卻水量)、增設(shè)控制閥門、細(xì)化冷卻水分配等手段，提高冷卻系統(tǒng)的冷卻速率，從而提高冷卻能力，減少水溫對高級別管線鋼等生產(chǎn)影響和限制，實(shí)現(xiàn)全天候生產(chǎn)高級別管線鋼的能力，實(shí)現(xiàn)夏季(高溫季節(jié))生產(chǎn)高級別管線鋼的能力，及提高產(chǎn)品的性能穩(wěn)定性。⑸本發(fā)明通過增加每組集管的方式，將水量細(xì)化，使每根集管控制水量減小，并且在每根細(xì)化后的集管上增加控制閥門，進(jìn)行水量的精細(xì)化控制。⑹本發(fā)明擴(kuò)大上、下集管供水管徑，提高供水能力，加大上、下表面的冷卻能力，主要加大下表面冷卻能力，從而減小上下冷卻能力差異，使帶鋼上下表面組織更加接近均勻。同時減小或消除帶鋼由于冷卻產(chǎn)生的瓢曲變形，減少卡鋼事故的發(fā)生。附圖說明圖1為現(xiàn)有2300mm熱連軋機(jī)組層流冷卻系統(tǒng)分布圖。圖中，1主噴集管；2 精噴集管；3超快冷集管；4管線鋼帶。圖2為本發(fā)明改造后的超密集型冷卻裝置示意圖；圖中，5上集管；6下集管；7側(cè)噴裝置。圖3為本發(fā)明改造后下集管噴嘴布置示意圖；圖中，6下集管；8上排噴嘴；9下排噴嘴。圖4為高性能低成本X80的金相組織圖。圖5為高性能低成本X80非金屬夾雜物照片。具體實(shí)施方式如圖1所示，現(xiàn)有2300mm熱連軋機(jī)組層流冷卻系統(tǒng)，主要設(shè)有主噴集管1、精噴集管2、超快冷集管3，管線鋼帶4于主噴集管1、精噴集管2、超快冷集管3之間穿過，通過冷卻系統(tǒng)對管線鋼帶4進(jìn)行冷卻。主噴集管1中的1～5組為快速冷卻區(qū)，主噴集管1中的6～18組為普冷區(qū)，精噴集管2的19～20組為精調(diào)區(qū)。每組長度為4560mm?？焖倮鋮s區(qū)、普冷區(qū)、精調(diào)區(qū)單根集管水流量之比為1.9:1:0.5，上、下集管流量之比為1：1.22。2300mm熱連軋機(jī)組層流冷卻系統(tǒng)冷卻區(qū)集管流量見表1。表1現(xiàn)有2300mm熱連軋機(jī)組層流冷卻系統(tǒng)在使用中存在的問題：⑴冷卻速率不足，夏季層冷水溫高時表現(xiàn)尤為明顯，終軋后冷卻控制的中心任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)要求的冷卻速率。生產(chǎn)實(shí)踐過程中，生產(chǎn)的穩(wěn)定性、帶鋼板型狀態(tài)、機(jī)械性能與冷卻速率和冷卻區(qū)的長度關(guān)系非常密切。當(dāng)水溫上升至30℃時，冷卻速率下降至23.7℃/s，冷卻區(qū)長達(dá)37.62米，生產(chǎn)穩(wěn)定性下降，帶鋼瓢曲嚴(yán)重， 容易發(fā)生卷取機(jī)卡鋼事故。即使勉強(qiáng)卷取成功，帶鋼強(qiáng)度、落錘等機(jī)械性能也明顯下降。⑵上、下集管冷卻能力不匹配，上集管的冷卻能力沒有得到有效利用。帶鋼層流冷卻就是使帶鋼表面覆蓋一層處于層流狀態(tài)下流動的最佳厚度的水，利用熱交換原理使帶鋼冷卻至卷取溫度。方法是以低壓力大流量的冷卻水平穩(wěn)的流向帶鋼表面，沖破帶鋼表面的蒸汽膜，隨后緊緊的覆在帶鋼表面而不飛濺。在具體實(shí)施過程中，本發(fā)明2300mm熱連軋機(jī)組超密集型冷卻的方法如下：1、如圖2所示，本發(fā)明改造后的超密集型冷卻裝置，主要包括上集管5、下集管6、側(cè)噴裝置7等，上集管5、下集管6相對設(shè)置，上集管5中的每根集管上增設(shè)側(cè)噴裝置7。為了使輸出輥道等設(shè)備充分利舊，減少工程投資，超密集型冷卻裝置與原層流冷卻裝置單組長度相同，均為4650mm，上集管由原來的每組4根集管，改造為10根集管，單組總流量838m3/h，下集管由原來的每組12根集管，改造為10根集管，單組總流量1676m3/h，上下集管流量之比為1：2，在每組中間位置增加側(cè)噴裝置1套，提高封水效果，2300mm熱連軋機(jī)組超密集型冷卻裝置與原層流冷卻裝置參數(shù)比較見表2。表2超密集型冷卻有以下優(yōu)點(diǎn)與創(chuàng)新：⑴冷卻水流量增大，冷卻效率明顯提高。其中上集管流量增大25％，下集管流量增大105％。⑵上、下集管冷卻水流量之比調(diào)整為1：2，使上下集管冷卻能力互相匹配， 整體設(shè)備冷卻效率得到充分利用。調(diào)試過程中用2mm厚度的鋼板，單噴上集管、單噴下集管、上下集管匹配使用，測試出上、下集管冷卻能力。⑶如圖3所示，本發(fā)明改造后下集管6中布置上排噴嘴8和下排噴嘴9，上排噴嘴8和下排噴嘴9交錯設(shè)置，形成均流孔板。首次在熱連軋機(jī)組帶鋼層流冷卻區(qū)域采用單根集管雙排噴嘴設(shè)計(jì)，使下噴冷卻能力更強(qiáng)，更均勻。采用上述措施后，高性能低成本石油管線鋼X80，性能指標(biāo)均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，見表3。表3高性能低成本管線鋼X80出廠主要指標(biāo)統(tǒng)計(jì)高性能低成本管線鋼X80的性能檢驗(yàn)結(jié)果大量統(tǒng)計(jì)分析，表明生產(chǎn)的高性能低成本石油管線鋼X80，不僅完全滿足用戶的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，而且整體性能波動小，韌性指標(biāo)的富裕量較大，完全滿足制管要求。在正常生產(chǎn)檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對高性能低成本石油管線鋼X80進(jìn)行了通卷檢驗(yàn)，檢驗(yàn)了帶鋼的通卷力學(xué)性能。通卷檢驗(yàn)的X80各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)全部達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求。高性能低成本石油管線鋼X80，取鋼卷7個位置的試樣，進(jìn)行通卷性能檢驗(yàn)，其中尾部1m、65m、105m進(jìn)行全面檢驗(yàn)，其余位置檢驗(yàn)拉伸性能和落錘撕裂面積。力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果顯示，通卷性能各項(xiàng)指標(biāo)均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，具體數(shù)值見表4。尾1m位置非金屬夾雜物檢驗(yàn)如表5所示。表4管線鋼X80通卷性能檢驗(yàn)結(jié)果表5管線鋼X80非金屬夾雜物檢驗(yàn)結(jié)果A類(細(xì))A類(粗)B類(細(xì))B類(粗)C類(細(xì))C類(粗)D類(細(xì))D類(粗)000.50001.00從通卷檢驗(yàn)結(jié)果可以看出，低成本X80沿鋼帶長度方向，強(qiáng)度波動45MPa，延伸率波動6％，而主要韌性指標(biāo)-20℃沖擊功及-15℃DWTT值都未發(fā)生太大波動。高性能低成本管線鋼X80晶粒度13.5級，組織為針狀鐵素體加少量的殘余M-A組元，非金屬夾雜物滿足≤2.0級的標(biāo)準(zhǔn)要求，見圖4、圖5。對于不同爐號的高性能低成本管線鋼X80，進(jìn)行開卷取樣，進(jìn)行金相組織分析，取樣部位為卷的頭、中、尾及卷邊、卷心，其晶粒度基本一致，非金屬夾雜物全部達(dá)到≤2.0級的標(biāo)準(zhǔn)要求。實(shí)施例結(jié)果表明，由于冷卻速率的大幅度提高，生產(chǎn)的原有規(guī)格管線鋼在工藝不改變的情況下可以得到更好的組織和機(jī)械性能，也可以提高卷取溫度目標(biāo)值，降低合金含量的同時得到與原來相同的性能以進(jìn)一步降低成本。當(dāng)前第1頁1 2 3