专利名称：一种热轧带钢轧后冷却线的设计方法
一种热轧带钢轧后冷却线的设计方法技术领域
本发明属于金属轧制技术领域，特别是一种热轧带钢轧后冷却线的设计方法。
技术背景
自20世纪60年代第一套层流冷却系统应用于英国布林斯奥思432mm窄带钢热轧机以来，由加速冷却带来的带钢晶粒细化和组织强化的效果，使人们深刻认识到“水是最廉价的合金元素”，并开始把注意力集中到热轧后的加速冷却工艺上。为了提高冷却效果，国内外提出过各种冷却方式，比如压力喷射冷却、层流冷却、水幕冷却、雾化冷却、喷淋冷却、 板湍流冷却、水-气喷雾加速冷却等多种形式。层流冷却由于其冷却效率较高，上下表面、 纵向冷却比较均勻而得到广泛应用。随着以相变强化为强化机制的钢材复相化技术的发展，要求冷却速度越来越高，不仅进行卷取温度控制，还要实现冷却速度控制和冷却路径控制。为满足冷却工艺的要求，冷却装置也不断进行创新，出现了以普通层流冷却为基础，配置加强型层流冷却或超快速冷却等新型架构的热轧带钢轧后冷却装置，而且在实际生产中取得了较好效果。
我国的科研技术人员早在上世纪70-80年代就对曲管式层流冷却的流动机理、流量系数、冷却装置的设计参数进行过比较细致的研究，但受认识水平的限制和工艺继承不连续的影响，国内设计院大多还是采取直接套用国外设计资料或简单地比照轧线宽度进行冷却线的设计，设计过程不清晰、设计周期长、设备参数计算不准确，实用性差。为解决这一问题，需要透彻理解冷却工艺及其发展趋势，典型的成熟的冷却相关数学模型和轧后冷却自动控制手段及方式，在此基础上进行冷却线上设备布置参数计算，最终实现计算机辅助的可视化的冷却线设计目标。发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种设计过程清晰、设计周期短、 设备参数计算准确的热轧带钢轧后冷却线的设计方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下一种热轧带钢轧后冷却线的设计方法，基于目前典型的层流冷却、加密冷却、超快冷却这三种冷却线类型，从冷却喷管设备参数出发，依据水力学模型进行集管流量计算和总水量计算；遵照冷却区要求和上集管与下集管布置类型，在单根集管冷却能力计算的基础上进行集管数计算和集管分布计算，从而实现冷却线设备布置参数计算；在此基础上，按照产品大纲，基于典型的传热模型和卷取温度计算模型进行典型钢种、厚度规格的产品冷却工艺模拟计算；
具体包括以下步骤
A 确定冷却线的集管布置形式
按照每一控制阀所控制集管的冷却能力大小，可将上集管划分为粗调型、精调型和微调型三种布置型式；下集管也同样划分为粗调型、精调型和微调型三种布置型式；
目前常见的上集管布置采用“4+8”或“6+12”方案，即将冷却区分为主冷区和精冷区，主冷区每组上集管由4根或6根集管组成，精冷区每组上集管由8根或12根集管组成；
所述的精冷区至少有两组上集管，作为过程控制中的流量微调手段和反馈调节之用；
所述的主冷区上集管和下集管布置型式有“1 2”或“1 3”方案，即主冷区每根上集管对应2根或3根下集管；精冷区上集管和下集管布置型式有“1 1”或“1 2” 方案，即精冷区每根上集管对应1根或2根下集管；
B:上集管流量计算
上集管上引出多根U型鹅颈管，主冷区上集管上布置两排鹅颈管，精冷区上集管上布置一排鹅颈管；因此在计算上集管流量之前应先计算单根鹅颈管的流量，再根据轧线宽度和鹅颈管间距确定出的鹅颈管数计算得到上集管的流量；
单根鹅颈管流量可通过式⑴计算
权利要求
1. 一种热轧带钢轧后冷却线的设计方法，基于目前典型的层流冷却、加密冷却、超快冷却这三种冷却线类型，从冷却喷管(4)设备参数出发，依据水力学模型进行集管流量计算和总水量计算；遵照冷却区要求和上集管(1)与下集管( 布置类型，在单根集管冷却能力计算的基础上进行集管数计算和集管分布计算，从而实现冷却线设备布置参数计算；在此基础上，按照产品大纲，基于典型的传热模型和卷取温度计算模型进行典型钢种、厚度规格的产品冷却工艺模拟计算；其特征在于具体包括以下步骤 A 确定冷却线的集管布置形式按照每一控制阀所控制集管的冷却能力大小，可将上集管(1)划分为粗调型、精调型和微调型三种布置型式；下集管C3)也同样划分为粗调型、精调型和微调型三种布置型式； 目前常见的上集管(1)布置采用“4+8”或“6+12”方案，即将冷却区分为主冷区和精冷区，主冷区每组上集管(1)由4根或6根集管组成，精冷区每组上集管(1)由8根或12根集管组成；所述的精冷区至少有两组上集管(1)，作为过程控制中的流量微调手段和反馈调节之用；所述的主冷区上集管(1)和下集管C3)布置型式有“1 2”或“1 3”方案，即主冷区每根上集管⑴对应2根或3根下集管(3)；精冷区上集管⑴和下集管(3)布置型式有“1 1”或“1 2”方案，即精冷区每根上集管⑴对应1根或2根下集管(3)； B 上集管(1)流量计算上集管(1)上引出多根U型鹅颈管O)，主冷区上集管(1)上布置两排鹅颈管O)，精冷区上集管(1)上布置一排鹅颈管O)；因此在计算上集管(1)流量之前应先计算单根鹅颈管O)的流量，再根据轧线宽度和鹅颈管O)间距确定出的鹅颈管( 数计算得到上集管⑴的流量；单根鹅颈管( 流量可通过式(1)计算
全文摘要
本发明公开了一种热轧带钢轧后冷却线的设计方法，包括以下步骤确定冷却线的集管布置形式；上集管流量计算；下集管流量计算；侧喷集管流量计算；热流密度计算；单根上集管和下集管冷却能力计算；总水量计算；流量校核；冷却线设备布置图绘制；冷却工艺模拟；生成设计信息报告。由于本发明在设计中，采用与轧制规程、设备结构相结合的方法，使整个设计过程非常清晰。由于本发明可以采用计算机程序进行计算，设计周期短。由于本发明采用了理论模型与现场实际数据相结合的计算方法，设备参数计算准确。本发明充分考虑了计算结果的实用性，能提供从冷却线设计、工艺计算到招标文件制作等完整的一条龙服务。
文档编号B21B45/02GK102513385SQ20111045174
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者任德方, 谢满堂 申请人:一重集团大连设计研究院有限公司, 中国第一重型机械股份公司