一种通过改变冷却水喷射宽度控制热轧带钢平直度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种专门适用于金属轧机或其加工产品的控制设备或方法，尤其适用 于通过改变冷却水喷射宽度控制热轧带钢平直度的方法。
【背景技术】
[0002] 热轧带钢生产工艺通常主要包括加热、粗轧、精轧、冷却和卷取等工序，随着不同 热轧带钢产品的开发，乳后冷却工艺已成为热轧带钢生产的关键环节之一。在热轧带钢生 产中，为了获得良好的材料性能，通常需要采取水冷的方法将温度控制到一定范围内。现代 热连轧机输出辊道冷却系统一般采用层流冷却方式，如图1所示的热轧线示意图所示，层 流冷却设备沿带钢的长度方向配置。中国发明专利"一种用于热轧带钢生产线的轧后冷却 系统"（发明专利号：ZL201010221518.X授权公告号：CN101890437B)公开了一种用于热轧 带钢生产线的轧后冷却系统，在轧线上沿钢板轧制运行方向依次排列密度不同集水管的冷 却装置，其特征在于在轧机后设置超快速冷却区和层流冷却区，超快速冷却区采用密集管 流结构，共设2组，上、下集管分别对应布置在每根乳辊的上、下方，并与高压水管相接，该 集管喷嘴为倾斜喷射式缝隙结构；层流冷却区粗冷段集管组数量为5~10组，加密冷却段 集管组数量为5~10组，精冷段组数量为2~3组；层流冷却段下集管采用喷管喷嘴，布置 在每个辊道间隙中，与常压供水管路连接；该系统可以根据生产产品和轧机参数的不同调 整冷却强度，能满足带钢从轧后800~1000°C快速冷却至200~750°C的温度区间的要求。 中国发明专利"一种带钢的冷却装置及其冷却控制方法"（发明专利号：ZL200710092671. 5 授权公告号：CN101381806B)公开了一种带钢的冷却装置及其冷却控制方法。该冷却装置主 要由冷却段由强力冷却区、粗调冷却区、精调冷却区组成，每个冷却区由若干冷却段构成， 各冷却段长度相同，且均由上部层流冷却集管和下部喷射集管组成。该带钢冷却装置可以 灵活地实现多种模式的冷却，可以实现多品种带钢对冷却控制的要求，满足热轧多相钢、 超细晶粒钢等产品需求。
[0003] 上述超快速冷却和多样化冷却的技术方案，都是用于带钢纵向平均温度控制的。 在轧后冷却过程中，边部温降速度通常大于中部，使带钢边部温度低于中部，最终造成成品 的边浪板形缺陷。对于带钢横向温度差异带来的边浪板形缺陷，通常的解决方法是提高冷 却过程横向冷却的均匀性。通过PCT国际申请进入中国的发明专利"金属板平坦度控制方 法"（PCT国际【申请号】PCT/JP2000/008093中国发明专利号：ZL00802897. 4授权公告号： CN1278792C)公开了一种金属板平坦度控制方法和实施该方法的装置，通过在轧制出口配 备加热器，对带钢进行局部补热，通过测定金属板宽度边缘部与宽度中央部表面温度，基于 所测定的表面温度，控制金属板宽度边缘部、中心部的加热温度，提高横向温度均匀性和板 形质量。
[0004] 日本专利JP60166117A和JP59232235A公开了一种高温钢板的冷却方法，即在冷 却过程中，采用挡板装置对钢板边部一定范围内的冷却水进行遮蔽，减小边部冷却能力和 边部温降，提高带钢横向温度均匀性和板形。中国发明专利"一种中厚板层流冷却链式边部 遮蔽装置控制方法"（发明专利号：ZL200910010734. 7授权公告号：CN101502849B)公开了 一种中厚板层流冷却链式边部遮蔽装置控制方法，能够实现对单组集管边部遮蔽挡板位置 的准确控制；从而提高钢板宽方向的温度控制均匀性。
[0005] 上述专利中针对冷却过程横向（板宽方向）温度不均匀分布带来的板形问题，上述 专利提出的改善温度均匀性和板形质量的技术方案，不论是局部补热还是对钢板边部的冷 却水进行遮蔽，都需要加装复杂的设备装置，对于现有的热轧线改造来说，工程复杂，投资 巨大。
【发明内容】
[0006] 考虑以上发明存在的问题，本发明的目的在于提供一种经济实用的冷却边部遮蔽 方法，同时能够适应产品宽度的变化，改善冷却过程带钢横向温度均匀性，从而提高板形质 量。
[0007] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0008] -种通过改变冷却水喷射宽度控制热轧带钢平直度的方法，用于热轧线层流冷却 系统，所述的层流冷却系统包括若干沿带钢长度方向配置的冷却段，每个冷却段包含多组 沿带钢宽度方向分布的集管喷嘴，其特征在于包括如下步骤：
[0009] SlO :获取轧制带钢产品的宽度B和轧机冷却系统的总冷却宽度L ;
[0010] S12:根据待轧制带钢产品的历史轧制数据，或者待轧制带钢产品的轧制试验数 据，确定未采取边部遮蔽措施前带钢产品的边浪宽度c ;
[0011] S20 :根据带钢产品的宽度B、设备总冷却宽度L和边浪宽度c，依照以下公式确定 单边遮蔽宽度S :
[0012] S= (L-B) 2+c (1)
[0013] 式中，B为带钢产品的宽度B，取值范围600~2100mm，c为边浪宽度，取值范围 100~300mm，L为设备总冷却宽度，取值范围800~2300mm ;
[0014] S30 :分别从带钢宽度方向的两侧，按照步骤S20确定的单边遮蔽宽度S，封堵对应 冷却集管的集管喷嘴，改变冷却水喷射宽度。
[0015] 本发明的通过改变冷却水喷射宽度控制热轧带钢平直度的方法的一种较佳的技 术方案，其特征在于所述的步骤S20之后包括以下步骤：
[0016] S21 :根据带钢的宽度范围，将总冷却宽度划分为η个宽度区间；将冷却集管沿带 钢长度方向对应划分为η个冷却区段，使每个冷却区段的冷却宽度L i对应一个划分的宽度 区间，其中，η=2~6, i=l~η ;
[0017] S22 :对应所述的η个冷却区段，分别对应其冷却宽度Li确定单边遮蔽宽度Si，使 冷却水沿带钢的宽度方向形成由内部到边部的流量梯度，层流冷却能力在带钢边部逐步减 小；各冷却区段的单边遮蔽宽度S i依照以下公式确定：
[0018] Si=CL-LiU (2)
[0019] 式中，Si为第i冷却区段的单边遮蔽宽度，取值范围100~300mm，L为总冷却宽 度，取值范围800~2300mm，L i为第i冷却区段的冷却宽度，取值范围500~1900mm。
[0020] 本发明的通过改变冷却水喷射宽度控制热轧带钢平直度的方法的一种更好的技 术方案，其特征在于所述的步骤S30使用旋塞封堵冷却集管的集管喷嘴；通过调节旋塞的 开度，使冷却水沿带钢的宽度方向形成由内部到边部的流量梯度，实现冷却能力在边部的 单边遮蔽宽度S范围内逐步减小的冷却模式。
[0021] 本发明的有益效果是：
[0022] 1、本发明的方法通过封堵冷却集管两侧一定范围内的喷嘴，改变冷却水喷射宽 度，可以有效控制热轧带钢平直度，并且能够适应产品宽度的变化，提高板形质量和产品的 成材率。
[0023] 2、与现有的带钢进行局部补热或者采用挡板装置遮蔽边部冷却水的控制热轧带 钢平直度方法相比，本发明的方法用于现有的热轧线改造，可以在有效地改善冷却过程中 带钢横向温度均匀性的同时，省略加热器或挡板装置，节约热轧线改造成本。
【附图说明】
[0024] 图1是热轧生产线示意图；
[0025] 图2是层流冷却装置的冷却段示意图；
[0026] 图3是本发明通过封堵集管喷嘴改变冷却水喷射宽度的示意图；
[0027] 图4是冷却水沿带钢的宽度方向形成由内部到边部的流量梯度的示意图；
[0028] 图5是某产品采用本发明的方法前后的成材率变化示意图；
[0029] 图6是某品种带钢采用本发明的方法前后的横向温度分布曲线图，其中，曲线a为 采用本发明的方法前的带钢横向温度分布，曲线b为采用本发明的方法后的带钢横向温度 分布。
[0030] 图中，100-加热炉，200-粗轧机，300-精轧机，400-轧机后测温装置，420-卷取前 测温装置，500-分段式层流冷却装置，510-未封堵集管喷嘴，520-封堵的集管喷嘴，600-卷 取机，610-带钢，Fl~F7-热轧机架，N-粗冷区，M-主冷区，J-精冷区。
【具体实施方式】
[0031] 为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地 详细描述。
[0032] 本发明的通过改变冷却水喷射宽