本发明属于轧钢工艺技术领域，涉及一种冷却及板形控制方法，具体的说是一种中间坯倾斜喷射流冷却及板形控制方法。
背景技术：
目前，国内单机架或双机架中厚板生产线布置中间坯的冷却装置较少。单机架生产线方面，则在轧机后的层流冷却装置进行中间坯冷却。对于双机架生产线，多采用布置在粗轧机和精轧机之间的汽雾冷却装置对中间坯进行冷却。层流冷却或汽雾冷却装置均采用U型管或直管式喷嘴进行冷却，并且上下集管不对称冷却，换热效率不高，冷却均匀性差。
专利公开号CN 102513384A公开一种利用轧后冷却设备实现中厚板冷却的方法，采用超快冷设备与层冷设备组成的轧后冷却设备对50-120mm厚度范围中间坯进行冷却。冷速调节区间5-40℃/s。中间坯一次性正向通过式冷却，反向通过不工作的控冷区域，并停在轧后辊道。层冷设备的冷却水柱径向扩散，在扩散的圆周方向未能实现冷却水与中间坯的直接换热，膜沸腾及过渡沸腾影响冷却效果、冷却均匀性。
专利公开号CN 101829688A公开一种中厚板控制轧制中间坯的冷却方法，采用高密度、超密度上、下集管对中间坯冲击射流水冷，但仍为层流冷却方式，只是集管间距减小、集管上的喷嘴数量增加，膜沸腾及过渡沸腾的换热方式并未改变，残留冷却水的无序流动依然存在。
专利公开号CN 101642780A公开一种中间坯冷却系统及冷却控制工艺，在粗轧机和精轧机之间设置气雾冷却装置本体，通过冷却集管喷射的水雾控制工艺技术对中间坯进行气雾冷却，在中间坯冷却的整个工艺过程中，采用摆动策略；对于100mm以上厚度中间坯，气雾冷却的冷却能力有限。
技术实现要素：
鉴于上述轧后冷却设备或机架间冷却设备进行中间坯冷却时，存在冷却效果受限、120mm以上厚度中间坯冷却能力不足及冷却模式单一的问题，本发明的目的是提供一种中间坯倾斜喷射流冷却及板形控制方法，利用单机架宽厚板生产线上的倾斜喷射流冷却装置进行中间坯穿水冷却和板形控制。该方法调整轧件粗轧末三道次速载平衡系数，使50~250mm厚度中间坯板形平直。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种中间坯倾斜喷射流冷却及板形控制方法，在单机架宽厚板生产线上依次布置加热炉、除鳞箱、轧机、预矫直机和倾斜喷射流冷却装置，所述倾斜喷射流冷却装置共设有14组冷却集管，前4组冷却集管为缝隙集管，设有缝隙喷嘴，后10组冷却集管为高密集管，设有高密喷嘴，每组冷却集管都包括上集管和下集管；其特征在于：该控制方法包括以下步骤：
㈠坯料从加热炉出炉，出钢温度1140-1200℃，经除鳞箱除鳞后，进入轧机粗轧，调整轧件粗轧末三道次速载平衡系数，轧件翘头，则将上工作辊的线速度调整为下工作辊线速度的105%-110%，轧件扣头，则将上工作辊的线速度调整为下工作辊线速度的90%-95%，使中间坯板形平直；粗轧末二道次生成中间坯PDI信息，包括中间坯ID号、坯料钢种、中间坯厚度、中间坯宽度、中间坯长度、冷却速度、终冷温度等，由轧机二级控制系统发送给倾斜喷射流冷却装置二级控制系统，在粗轧末道次抛钢时，倾斜喷射流冷却装置二级控制系统首次下发冷却规程及倾斜喷射流装置的辊缝值，同时，轧机二级控制系统发送给预矫直机二级控制系统中间坯PDI信息，预矫直机上辊盒上抬，辊缝摆到430mm；
㈡粗轧道次结束后，中间坯从轧机机前向倾斜喷射流装置方向运行，倾斜喷射流冷却装置二级控制系统根据轧机机前高温计实测中间坯的终轧温度修正冷却规程，开启相应集管，采用“正向喷射+反向喷射”往复式冷却模式、“正向喷射+正向喷射+反向喷射”往复式冷却模式或通过式冷却模式；所述“正向喷射+反向喷射”往复式冷却模中，反向高密集管的上集管流量=正向高密集管的上集管流量；所述“正向喷射+正向喷射+反向喷射”往复式冷却模式中，反向高密集管的上集管流量=正向高密集管的上集管流量+(50-100)m3/h，反向喷射冷却水在冷却中间坯表面的同时，封挡正向喷射冷却水；缝隙上集管成对打开，均正向喷射，在“正向喷射+反向喷射”往复式冷却模式中，反向高密集管的上集管流量=2*单组上缝隙集管流量，在“正向喷射+正向喷射+反向喷射”往复式冷却模式中，反向高密上集管流量=2*单组上缝隙集管流量+(50-100)m3/h；所述正向喷射为冷却水流喷射方向与钢板运行方向一致，并与钢板成一倾斜角，所述反向喷射为冷却水流喷射方向与钢板运行方向相反，并与钢板成一倾斜角；
㈢中间坯在粗轧末道次抛钢后，倾斜喷射流冷却装置二级控制系统根据中间坯实测终轧温度修正冷却规程，采用通过式冷却或正向和反向往复式冷却；中间坯采用通过式冷却时，中间坯以1m/s正向速度通过倾斜喷射流冷却装置，当其尾部离开倾斜喷射流冷却装置后，冷却集管阀门关闭，中间坯以2m/s速度向轧机方向运行；采用正向和反向往复式冷却时，中间坯以1m/s正向速度通过倾斜喷射流冷却装置后，在倾斜喷射流装置出口返红高温计下方来回摆动一定时间或不摆动，然后以与正向速度相等的反向运行速度进入倾斜喷射流冷却装置进行冷却，冷却结束后空过预矫直机并以2m/s速度向轧机方向运行；
㈣倾斜喷射流冷却装置二级控制系统采集中间坯在冷却装置入口高温计实测数据、出口返红高温计实测数据以及冷却结束后在轧机机前待温区域或机后待温区域的高温计实测数据，通过比较中间坯冷却后的实际温降、目标温降，以及比较中间坯回到轧机待温区域的表面返红温度、二阶段开轧温度进行冷却规程自学习，不断提高相同坯料钢种、相同尺寸及相近终轧温度中间坯的冷却精度；
㈤根据倾斜喷射流冷却装置出口处的上下表高温计数值，修正二级冷却规程中的水比，确保中间坯的冷却板形平直。
这样，本发明根据中间坯的冷却需求，在倾斜喷射流冷却装置进行一次性通过式冷却或正向、反向往复式冷却，冷却集管以“正向喷射+反向喷射”或“正向喷射+正向喷射+反向喷射”为单元、连续开启或间隔开启，正向上集管流量、反向上集管流量的设定兼顾冷却水与中间坯的换热效率、冲刷水与残留水的流向以及中间坯的冷却板形。中间坯冷却过程中，灵活开启布置在倾斜喷射流冷却装置上框架的侧喷并调整侧喷喷射角度。中间坯冷却结束后，根据二阶段开轧的咬钢方向，在轧机机前或机后待温区域进行短时间的返温及控温过程，进入精轧阶段。
本发明设置了上集管流量及水比，根据本领域的公知常识：下集管流量=上集管流量*水比。本发明中涉及到的缝隙喷嘴和高密喷嘴均为本领域的公知常识，其中缝隙喷嘴集管是指装有开口度、喷水角度可调狭缝式喷嘴的集管，高密喷嘴集管是指喷嘴板上装有不锈钢小喷嘴的集管。
本发明的有益效果是：⑴本发明的冷却集管布置形式较为灵活，根据冷却能力需求选择缝隙集管、高密集管或二者的组合，并根据中间坯冷却过程中的返温情况选择“正向喷射+反向喷射”或“正向喷射+正向喷射+反向喷射”为单元的集管冷却模式。⑵本发明的“正向喷射+反向喷射”或“正向喷射+正向喷射+反向喷射”为单元的集管冷却模式，在提高与中间坯换热效率的同时也将冲刷水与残留水限制在正向喷射流、反向喷射流围成的区域内。每个“单元”冷却集管的开启方式直接影响“喷射流区域”大小、相邻“喷射流区域”的间距、残水流向及冷却速度。⑶本发明利用轧后倾斜喷射流冷却装置实现中间坯正向冷却及正向、反向往复式冷却，综合两种冷却模式和中间坯冷却、返温交替进行的冷却过程，减少中间坯上下表面过度冷却。⑷本发明上集管框架式布置、不同喷射方向集管组合、辊速参数和水比参数的良好匹配以及侧喷装置对中间坯冷却过程中的残水清理，良好的冷却板形为中间坯进行第二阶段轧制创造了条件。⑸本发明的冷却集管流量调整范围较大，利用轧后冷却系统实现50-250mm厚度中间坯冷却，平均冷速3-15℃/s，极大程度上满足宽厚板生产线两阶段轧制钢板的生产需求。⑹本发明利用轧后冷却装置实现中间坯倾斜喷射流冷却，在不增加设备投资的基础上实现中间坯多种冷却模式的穿水冷却，缩短中间坯待温时间，提高轧制效率，改善了品种钢的组织性能，在高效生产、板形控制、品种开发等方面起到积极作用。⑺本发明的中间坯穿水冷却后，根据中间坯二阶段开轧的咬钢位置，灵活停在轧机机前辊道或机后辊道进行短时间的返温及控温过程。
附图说明
图1 为本发明的单机架宽厚板生产线的布置示意图。
图中，1—加热炉，2—除鳞箱，3—轧机机前待温区域高温计，4—轧机机前高温计，5—轧机，6—轧机机后高温计，7—轧机机后待温区域高温计，8—预矫直机，9—入水温度高温计，10—倾斜喷射流冷却装置，11—出水上表高温计，12—出水下表高温计，13—返红温度高温计。
具体实施方式
实施例1
本实施例的Q550-ZB-1坯料尺寸220mm*2150mm*2510mm，中间坯尺寸72.11mm*2666mm*6500mm，轧制钢板尺寸40.25mm*2617mm*11393mm，中间坯倾斜喷射流冷却及板形控制方法具体为：
㈠坯料从加热炉1出炉，出钢温度1199℃，经除鳞箱2除鳞后，进入轧机5粗轧，调整轧件粗轧末三道次速载平衡系数，轧件翘头，则将上工作辊的线速度调整为下工作辊线速度的105%-110%，轧件扣头，则将上工作辊的线速度调整为下工作辊线速度的90%-95%，使中间坯板形平直。粗轧末二道次生成中间坯PDI(Primary Data Input)信息(包括中间坯ID号、坯料钢种、中间坯厚度、中间坯宽度、中间坯长度、冷却速度、终冷温度等)，由轧机5二级控制系统发送给倾斜喷射流冷却装置10二级控制系统，在粗轧末道次抛钢时，倾斜喷射流冷却装置10二级控制系统首次下发冷却规程及倾斜喷射流装置的辊缝值。同时，轧机5二级控制系统发送给预矫直机8二级控制系统中间坯PDI信息，预矫直机8上辊盒上抬，辊缝摆到430mm。
㈡粗轧4道次结束后，中间坯从轧机5机前向倾斜喷射流装置10方向运行，倾斜喷射流冷却装置10二级控制系统根据轧机机前高温计4实测中间坯终轧温度(1045-1050℃)修正冷却规程，开启第7、8、10、11组集管，各组上集管流量均为200m3/h，水比均为1.25，采用正向和反向往复式冷却模式，(正向和反向往复式冷却是指钢板从倾斜喷射流冷却装置入口运行到出口进行正向冷却，然后再从倾斜喷射流冷却装置出口运行到入口进行反向冷却，钢板正向运行速度、反向运行速度均为1m/s，正向运行时间均由钢板长度与倾斜喷射流装置长度之和除以钢板正向运行速度计算，反向运行时间均由钢板长度与倾斜喷射流装置长度之和除以钢板反向运行速度计算)，反向冷却时，第7、8、10、11组集管对中间坯继续冷却，流量及水比均不变。
㈢中间坯空过预矫直机8，以1m/s的正向速度通过倾斜喷射流冷却装置10后，在倾斜喷射流装置10出口返红温度高温计13下方不摆动，然后以1m/s的反向运行速度进入倾斜喷射流冷却装置10进行冷却，冷却结束后空过预矫直机8并以2m/s速度向轧机5方向运行。
㈣倾斜喷射流冷却装置10二级控制系统采集中间坯在冷却装置10入口高温计9实测数据(1020-1025℃)、出口返红温度高温计13实测数据以及冷却结束后在轧机5机后待温区域高温计7实测数据，通过比较中间坯冷却后的实际温降、目标温降，以及比较中间坯回到轧机待温区域的表面返红温度(880-890℃)、二阶段开轧温度(860℃)进行冷却规程自学习，不断提高相同坯料钢种、相同尺寸及相近终轧温度中间坯的冷却精度。
㈤中间坯尾部离开倾斜喷射流冷却装置10出口后，经高温计11、高温计12测温，上表出水温度947-953℃，下表出水温度946-965℃。根据倾斜喷射流冷却装置10出口处的上下表高温计数值，修正二级冷却规程中的水比为1.27，确保中间坯的冷却板形平直。
实施例2
本实施例的X70MO坯料尺寸320mm*2100mm*3585mm，中间坯尺寸125mm*2160mm*9400mm，轧制钢板尺寸41.69mm*2152mm*28090mm，中间坯倾斜喷射流冷却及板形控制方法具体为：
㈠坯料从加热炉1出炉，出钢温度1186℃，经除鳞箱2除鳞后，进入轧机5粗轧，调整轧件粗轧末三道次速载平衡系数，轧件翘头，则将上工作辊的线速度调整为下工作辊线速度的105%-110%，轧件扣头，则将上工作辊的线速度调整为下工作辊线速度的90%-95%，使中间坯板形平直。粗轧末二道次生成中间坯PDI(Primary Data Input)信息(包括中间坯ID号、坯料钢种、中间坯厚度、中间坯宽度、中间坯长度、冷却速度、终冷温度等)，由轧机5二级控制系统发送给倾斜喷射流冷却装置10二级控制系统，在粗轧末道次抛钢时，倾斜喷射流冷却装置10二级控制系统首次下发冷却规程及倾斜喷射流装置的辊缝值。同时，轧机5二级控制系统发送给预矫直机8二级控制系统中间坯PDI信息，预矫直机8上辊盒上抬，辊缝摆到430mm。
㈡粗轧4道次结束后，中间坯从轧机5机前向倾斜喷射流装置10方向运行，倾斜喷射流冷却装置10二级控制系统根据轧机机前高温计4实测中间坯终轧温度(1020-1035℃)修正冷却规程，开启第7、8、10、11、13、14组集管，各组上集管流量均为200m3/h，水比均为1.35，采用正向和反向往复式冷却模式，反向冷却时，第7、8组集管关闭，第10、11、13、14组集管对中间坯继续冷却，流量及水比均不变。
㈢中间坯空过预矫直机8，以1m/s的正向速度通过倾斜喷射流冷却装置10后，在倾斜喷射流装置10出口返红温度高温计13下方不摆动，然后以1m/s的反向运行速度进入倾斜喷射流冷却装置10进行冷却，冷却结束后空过预矫直机8并以2m/s速度向轧机5方向运行。
㈣倾斜喷射流冷却装置10二级控制系统采集中间坯在冷却装置10入口高温计9实测数据(1000-1011℃)、出口返红温度高温计13实测数据以及冷却结束后在轧机5机后待温区域高温计7实测数据，通过比较中间坯冷却后的实际温降、目标温降，以及比较中间坯回到轧机待温区域的表面返红温度(850-865℃)、二阶段开轧温度(780℃)进行冷却规程自学习，不断提高相同坯料钢种、相同尺寸及相近终轧温度中间坯的冷却精度。
㈤中间坯尾部离开倾斜喷射流冷却装置10出口后，经高温计11、高温计12测温，上表出水温度904-915℃，下表出水温度910-925℃。根据倾斜喷射流冷却装置10出口处的上下表高温计数值，人工修正二级冷却规程中的水比为1.36，确保中间坯的冷却板形平直。
实施例3
本实施例的X70MO坯料尺寸320mm*2100mm*3586mm，中间坯尺寸125mm*2160mm*9402mm，轧制钢板尺寸41.72mm*2152mm*27869mm，中间坯倾斜喷射流冷却及板形控制方法具体为：
㈠坯料从加热炉1出炉，出钢温度1145℃，经除鳞箱2除鳞后，进入轧机5粗轧，调整轧件粗轧末三道次速载平衡系数，轧件翘头，则将上工作辊的线速度调整为下工作辊线速度的105%-110%，轧件扣头，则将上工作辊的线速度调整为下工作辊线速度的90%-95%，使中间坯板形平直。粗轧末二道次生成中间坯PDI(Primary Data Input)信息(包括中间坯ID号、坯料钢种、中间坯厚度、中间坯宽度、中间坯长度、冷却速度、终冷温度等)，由轧机5二级控制系统发送给倾斜喷射流冷却装置10二级控制系统，在粗轧末道次抛钢时，倾斜喷射流冷却装置10二级控制系统首次下发冷却规程及倾斜喷射流装置的辊缝值。同时，轧机5二级控制系统发送给预矫直机8二级控制系统中间坯PDI信息，预矫直机8上辊盒上抬，辊缝摆到430mm。
㈡粗轧4道次结束后，中间坯从轧机5机前向倾斜喷射流装置10方向运行，倾斜喷射流冷却装置10二级控制系统根据轧机机前高温计4实测中间坯终轧温度(1000-1011℃)修正冷却规程，开启第3、4、5、6、7、8、9、10、11组集管。第3、4组上集管流量均为150m3/h，第5组上集管流量为300m3/h，第6、7组上集管流量均为300m3/h，第8组上集管流量为350m3/h，第9、10组上集管流量均为200m3/h，第11组上集管流量为250m3/h，水比均为1.33，采用通过式冷却。
㈢中间坯空过预矫直机8，以1m/s的正向速度通过倾斜喷射流冷却装置10后，在倾斜喷射流装置10出口返红温度高温计13下方不摆动，各集管阀门关闭，辊道反向转动，中间坯以2m/s的速度向轧机5方向运行。
㈣倾斜喷射流冷却装置10二级控制系统采集中间坯在冷却装置10入口高温计9实测数据(983-973℃)、出口返红温度高温计13实测数据以及冷却结束后在轧机5机后待温区域高温计7实测数据，通过比较中间坯冷却后的实际温降、目标温降，以及比较中间坯回到轧机待温区域的表面返红温度(800-810℃)、二阶段开轧温度(780℃)进行冷却规程自学习，不断提高相同坯料钢种、相同尺寸及相近终轧温度中间坯的冷却精度。
㈤中间坯尾部离开倾斜喷射流冷却装置10出口后，经高温计11、高温计12测温，上表出水温度670-680℃，下表出水温度690-705℃，中间坯上下表面在后续的空冷中仍在返温。根据倾斜喷射流冷却装置10出口处的上下表高温计数值，修正二级冷却规程中的水比为1.36，确保中间坯的冷却板形平直。
实施例4
本实施例的A572Gr50-H坯料尺寸320mm*1880mm*4082mm，中间坯尺寸160mm*2167mm*7500mm，轧制钢板尺寸103.4mm*2004mm*12493mm，中间坯倾斜喷射流冷却及板形控制方法具体为：
㈠坯料从加热炉1出炉，出钢温度1185℃，经除鳞箱2除鳞后，进入轧机5粗轧，调整轧件粗轧末三道次速载平衡系数，轧件翘头，则将上工作辊的线速度调整为下工作辊线速度的105%-110%，轧件扣头，则将上工作辊的线速度调整为下工作辊线速度的90%-95%，使中间坯板形平直。粗轧末二道次生成中间坯PDI(Primary Data Input)信息(包括中间坯ID号、坯料钢种、中间坯厚度、中间坯宽度、中间坯长度、冷却速度、终冷温度等)，由轧机5二级控制系统发送给倾斜喷射流冷却装置10二级控制系统，在粗轧末道次抛钢时，倾斜喷射流冷却装置10二级控制系统首次下发冷却规程及倾斜喷射流装置的辊缝值。同时，轧机5二级控制系统发送给预矫直机8二级控制系统中间坯PDI信息，预矫直机8上辊盒上抬，辊缝摆到430mm。
㈡粗轧5道次结束后，中间坯从轧机5机后向倾斜喷射流装置10方向运行，倾斜喷射流冷却装置10二级控制系统根据轧机机前高温计6实测中间坯终轧温度(1020-1035℃)修正冷却规程，开启第7、8、9、10、11、13、14组冷却集管，第11组上集管流量为260 m3/h，其他各组上集管流量均为200m3/h，水比均为1.5，采用正向和反向往复式冷却模式，反向冷却时，第7、8、9、10、11、13、14组冷却集管对中间坯继续冷却，流量及水比均不变。
㈢中间坯空过预矫直机8，以1m/s的正向速度通过倾斜喷射流冷却装置10后，在倾斜喷射流装置10出口返红温度高温计13下方不摆动，然后以1m/s的反向运行速度进入倾斜喷射流冷却装置10进行冷却，冷却结束后空过预矫直机8并以2m/s速度向轧机5方向运行。
㈣倾斜喷射流冷却装置10二级控制系统采集中间坯在冷却装置10入口高温计9实测数据(1007-1014℃)、出口返红温度高温计13实测数据以及冷却结束后在轧机5机后待温区域高温计7实测数据，通过比较中间坯冷却后的实际温降、目标温降，以及比较中间坯回到轧机待温区域的表面返红温度(855-870℃)、二阶段开轧温度(830℃)进行冷却规程自学习，不断提高相同坯料钢种、相同尺寸及相近终轧温度中间坯的冷却精度。
㈤中间坯尾部离开倾斜喷射流冷却装置10出口后，经高温计11、高温计12测温，上表出水温度885-900℃，下表出水温度891-910℃，根据倾斜喷射流冷却装置10出口处的上下表高温计数值，无需修正二级冷却规程中的水比，中间坯的冷却板形平直。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。