一种超快冷工艺下薄规格管线钢冷却均匀性控制方法

摘要

一种超快冷工艺下薄规格管线钢冷却均匀性控制方法，属于钢板超快速冷却技术领域。利用超快冷的高强度均匀化冷却方式实现对管线钢的批量化生产，采用加速度和头尾遮蔽保证钢板长度方向温度均匀性，头尾遮蔽投入后，管线钢板长方向的头部与中部温差：20℃左右；过冷位置：距头尾＜200mm。保证了钢板纵向温度均匀性的控制，实现了钢板的同板温差小于30℃的目标，切尾量降低至200mm。采用软水封技术保证了钢板上表面积水的有序流动及控制，结合合理的冷却规程，使得钢板横向温度均匀，最终实现了单道次矫直批量化生产，减少了钢板矫直成本，提高了钢板整体性能。

说明书

技术领域

本发明属于钢板超快速冷却技术领域，特别是提供了一种超快冷工艺下薄规格管 线钢冷却均匀性控制方法。

背景技术

薄规格管线钢水冷主要采用常压层流冷却方式，由于管线钢规格薄，冷却过程温 降大，使得冷后钢板整体冷却均匀性不好，导致钢板冷后的残余应力增大，使得钢板 板形不易稳定控制，影响钢板的生产效率，为此开发出一套超快冷工艺模式下薄规格 管线钢的冷却均匀性控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超快冷工艺下薄规格管线钢冷却均匀性控制方法，根 据超快冷设备的特点，对超快冷的使用方法进行了分析和研究，解决了薄规格 (12mm-30mm)管线钢冷却过程中由于冷后温度不均匀导致板形不良的问题。减少了在 线矫直道次，提高了生产效率，使得管线钢能够批量稳定生产。

本发明在现场已具备的超快冷设备上进行。热轧宽厚板生产线在原层流冷却设备 前增加了一台超快冷设备，超快冷设备由9组数量相等的上下集管组成，上下集管对 称分布，长度方向上第1和第3组是缝隙喷嘴，其他7组是三联喷嘴，缝隙喷嘴的冷 却强度是三联喷嘴的1.5-2倍。每组集管0.8米，总冷却长度7.2米。上集管与提升 机构连接，用于升降适应不同钢板厚度。高压斜喷式的上下集管与垂直方向的角度成 30度，向钢板表面喷射喷射对此的高压高密度水流。同时超快冷出口分别安装2组侧 喷，超快冷长度方向上内部安装3组中喷，用于清除钢板上表面残余的冷却水，保证 上表面冷却水有序流动。

本发明的工艺步骤如下：1.轧后钢板水冷前，将超快冷上集管提升至距离下集管 (300mm-350mm)+h(h为钢板厚度)。由于薄规格管线钢冷却前，没有进行矫直，轧 后钢板的整体不平度要求控制在50mm/m-250mm/m以内。由于管线钢要求冷却温降在 200度-250度，需要开启8组超快冷集管，其中，包括7组三联喷嘴和第3组缝隙喷 嘴。

2.根据超快冷集管高压斜喷式的特点，结合超快冷中喷装置，将超快速冷却段划 分为两个区域，设定集管的沿轧件纵向的配置方式和集管参数。为了保证钢板冷却过 程中的上表面残余残水能够及时清除掉，提高换热效率。将9组集管中的第4组，8 组和9组集管的喷射方向进行反向喷射，来做到分区水冷，实现集管前4组后5组的 分组布置，同时将第4组，8组，9组反向集管的水量增加确保喷射到钢板上表面的水有 序流动。将第4组和第5组集管之间的第2组中喷开启，最后2组侧喷开启，保证在 高冷却速率条件下均匀冷却，为提高钢板的冷却质量、控制钢材的相变提供了强有力 的手段。如图2所示

3.针对不同规格的管线钢，为了弥补钢板入水的温度差，根据钢板厚度和长度将 钢板冷却过程中的加速度进行了如下控制，当钢板头部到达第一组集管时，辊道加速 度启动，当钢板尾部离开最后一组集管时，辊道加速度停止，整个过程的加速度恒定， 设定在0.001-0.006之间，根据钢板的规格变化而不同

4.将钢板头尾遮蔽的参数根据钢板的特点划分为5层，其中第1位对应碳含量的 层别；第2位对应Mo含量的层别；第3位对应厚度的层别；第4位对应长度的层别； 第5位对应终冷温度的层别。根据钢板的PDI(原始数据输入)，数据能够自动调用相 应的头尾遮蔽参数。

以轧机中心线为O点，超快冷第一组集管距离轧机的位置是52.6米，当钢板头部 到达距离第一组开启的超快冷集管2m-4m之间位置时，辊道速度开始加速，加速后匀 速，当钢板尾部到达相应位置时再次加速，如图2所示

根据钢板的长度不同，所对应的头尾遮蔽层别不同，其头尾遮蔽参数不同，钢板 距离轧机中心线的位置与辊道速度补偿值形成一一对应的关系，如下表所示：距离单 位(m)，速度单位(m/s)，辊道速度补偿值控制在0.1m/s-0.5m/s之间。补偿距 离控制在2m-10m之间。根据钢板头部距离轧机中心线位置不同，在原辊道速度基础上 增加了辊道速度补偿值。

积极效果：

利用超快冷的高强度均匀化冷却方式实现对管线钢的批量化生产，采用加速度和 头尾遮蔽保证钢板长度方向温度均匀性，头尾遮蔽投入后，管线钢板长方向的头部与 中部温差：20℃左右；过冷位置：距头尾＜200mm。保证了钢板纵向温度均匀性的控制， 实现了钢板的同板温差小于30℃的目标，切尾量降低至200mm。采用软水封技术保证 了钢板上表面积水的有序流动及控制，结合合理的冷却规程，使得钢板横向温度均匀， 最终实现了单道次矫直批量化生产，减少了钢板矫直成本，提高了钢板整体性能。

附图说明

图1为分区冷却示意图。其中，plate代表水冷的钢板。

钢板上表面1代表第一组上缝隙喷嘴集管，下表面1代表第一组下缝隙喷嘴集管；

钢板上表面2代表第一组上三联喷嘴集管，下表面2代表第一组下三联喷嘴集管；

钢板上表面3代表第一组上缝隙喷嘴集管，下表面3代表第一组下缝隙喷嘴集管；

钢板上表面4代表第一组上三联喷嘴集管，下表面4代表第一组下三联喷嘴集管；

钢板上表面5代表第一组上三联喷嘴集管，下表面5代表第一组下三联喷嘴集管；

钢板上表面6代表第一组上三联喷嘴集管，下表面6代表第一组下三联喷嘴集管；

钢板上表面7代表第一组上三联喷嘴集管，下表面7代表第一组下三联喷嘴集管；

钢板上表面8代表第一组上三联喷嘴集管，下表面8代表第一组下三联喷嘴集管；

钢板上表面9代表第一组上三联喷嘴集管，下表面9代表第一组下三联喷嘴集管；

钢板上表面2和3之间的中喷是第1组；

钢板上表面4和5之间的中喷是第2组；

钢板上表面9以后的中喷是第3组；

图2为钢板头尾遮蔽功能使用时的位置示意图。

具体实施方式

为了提高薄规格管线钢冷却均匀性，我们采用高压喷射式冷却方式，将超快冷上 下集管之间的距离和角度进行调整，冷却过程中加速度和头尾遮蔽方法进行了优化， 最终实现了管线钢冷却均匀性的控制。

表1：17.5mm管线钢超快冷冷却规程

2.针对不同规格的管线钢，为了弥补钢板入水的温度差，根据钢板厚度和长度将 钢板冷却过程中的加速度进行了如下控制，单位(m/s²)

表2：薄规格管线钢加速度

3、根据钢板的长度不同，所对应的头尾遮蔽层别不同，其头尾遮蔽参数不同，钢 板距离轧机中心线的位置与辊道速度补偿值如下表所示：距离单位(m)，速度单 位(m/s)

表3：薄规格管线钢头尾遮蔽速度补偿值