一种高强度钢带高温水淬板形控制装置的制作方法

本实用新型属于钢带连续热处理领域，具体涉及一种高强度钢带高温水淬板形控制装置。

背景技术：

在连续退火炉内，冷轧后的钢带经过加热和冷却等热处理后，才能达到用户所需要的机械性能。在快速冷却工艺的选择方面，主要针对不同钢种的冶金原理选择不同的冷却技术。针对冷轧高强度钢中的MS(马氏体)钢等钢种，一般选择水淬冷却技术，钢带被加热到约800～900℃，再经过缓冷工艺被冷却到700～800℃，然后直接进入温度约20～80℃的水中进行快速冷却，冷却速度可以达到500～2000℃/s。但如此高的冷却速度非常容易造成冷却的不均匀，反应到钢带的板形方面就是扭曲变形。因此，在工业化应用产线上如何控制冷却速度的稳定均匀以获取良好的板形是亟需解决的难题。

现有水淬冷却设备如图1、图2所示，其包括上端开口的水淬槽1、用于输送钢带100的入口炉辊2、中间炉辊3和第一、第二出口炉辊4、4’；入口炉辊2设置于水淬槽1开口上方，中间炉辊3设置于水淬槽1内，入口炉辊垂直输送钢带进入水淬槽内，入口炉辊位于该钢带的一侧，中间炉辊位于该钢带相对的另一侧；第一、第二出口炉辊4、4’设置于水淬槽出口侧且沿钢带100移出水淬槽1的方向依次水平设置。

水淬采用在水淬槽1内正对液面以下的钢带100上下表面高速喷水的方式进行冷却，所有喷嘴200通过同一个泵300控制喷水压力，然后通过两个阀门400均匀分配压力到钢带100的上下表面。这种配置无法根据钢带实际水淬后板型调整钢带宽度方向上的喷水压力分配，只对如图3所示的“W型板型”有控制能力，而对所示“S型板型”没有控制。另外，水淬槽出口没有钢带板形自动检测，当然也就没有板形反馈控制系统，所有板形监测和控制都是操作人员判断并手动控制完成。

现有水淬冷却设备的配置存在以下缺点：

(1)经过水淬后钢带板形翘曲严重，一般会发生钢带横截面形状如图3所示的四种不良板型，其中，A和B属于“S型板型”，C和D属于“W型板型”。

(2)水淬后钢带板形没有自动检测系统，仅依靠人眼或工业电视观察判断，难以获取钢带板形的精确形貌，从而不能够针对性采取有效的改进措施。

(3)钢带板形没有自动反馈控制，全部依靠人工判断、人工调整，工艺控制精度差，发挥不出硬件设备的最佳板形控制能力。

(4)不能区分各种水淬不良板型并采取针对性改进措施，难以保证获取优良的水淬钢带板形。

可见，现有高强钢带水淬板形控制技术存在板形易发生翘曲、无自动监测、无板形自动反馈、自动控制等缺点，造成实际生产中高强钢带板形难以控制，产品质量达不到用户要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种高强度钢带高温水淬板形控制装置，可自动检测和反馈水淬后钢带板形并自动控制水淬的喷水压力，从而实现钢带的均匀冷却，获取良好的水淬后钢带板形。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种高强度钢带高温水淬板形控制装置，其包括上端开口的水淬槽、用于输送钢带的入口炉辊、中间炉辊和第一、第二出口炉辊；入口炉辊设置于水淬槽开口上方，中间炉辊设置于水淬槽内且位于与入口炉辊相对的钢带的另一侧；第一、第二出口炉辊沿水平方向依次设置于水淬槽钢带出口侧；还包括：

第一、第二喷嘴单元，设置于水淬槽内、沿入口炉辊和中间炉辊间输送的钢带长度方向依次设置；第一、第二喷嘴单元均包括设于钢带上、下表面两侧沿钢带宽度方向平行分布的若干列喷嘴，每列中各喷嘴之间等距布置；其中，第一喷嘴单元中的同列喷嘴均通过一管道，该管道上设控制阀门；各列喷嘴连通的管道均连接至第一总管，第一总管中设第一水泵；第二喷嘴单元中，设于钢带上、下表面两侧的喷嘴各通过一条管道，两条管道上均设一控制阀门；该两管道连接至第二总管，第二总管中设第二水泵；

板形自动检测系统，包括线激光源、CCD相机、数据处理控制系统；所述线激光源、CCD相机设置于第一、第二出口炉辊间输送的钢带的上方，线激光源把激光投射到该钢带表面，CCD相机捕获线激光源照射区域的图像并传输给数据处理控制系统；所述数据处理控制系统与上述所有控制阀门电连接。

进一步，所述第一喷嘴单元的每列喷嘴间用隔板隔开。

所述第一喷嘴单元设4～8列喷嘴。

由于水淬后钢带不良板型“S型板型”主要发生在水淬冷却的前半段，800～400℃温度范围内，“W型板型”主要发生在水淬冷却的后半段，400～50℃温度范围内。因此，本实用新型在水淬喷嘴和控制阀门配置结构上进行了针对性的设计，把水淬冷却前半段的喷嘴即第一喷嘴单元全部设计成钢带表面两侧的每列喷嘴可单独调节喷水压力的配置模式，把水淬冷却后半段喷嘴即第二喷嘴单元设计成钢带表面每侧的喷嘴可单独调节喷水压力的配置模式。

本实用新型中，线激光源把激光投射到完成水淬冷却的钢带表面，通过CCD相机获取钢带表面反射的激光形貌，并将图像信息转变为数字信号传输给数据处理控制系统，得到钢带的实时横截面形貌，判断钢带完成水淬冷却后的实时板形，区分不良板型是“S型板型”还是“W型板型”，而后通过数据控制系统采取对应的控制措施实时修正板型。如果检测到是“S型板型”，则按照工艺控制规范通过调节第一喷嘴单元的各列喷嘴的控制阀门的开度，调节第一喷嘴单元中各列喷嘴的喷水压力来修正板形。如果检测到是“W型板型”，则按照工艺控制规范通过调节第二喷嘴单元喷嘴的控制阀门的开度，调节第二喷嘴单元中每侧喷嘴的喷水压力来修正板形。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过线激光源、CCD相机、数据处理控制系统组成的板形自动检测系统能够精确检测水淬冷却后钢带的板型并进行分类，板形检测精度可以达到±0.1mm。

本实用新型针对常见水淬后钢带不良板型，在水淬槽内钢带上下表面两侧配备每列或每侧喷水压力可单独控制的喷嘴，通过调节对应喷嘴的喷水压力实现钢带的均匀冷却，达到精确控制钢带板形的目的。

本实用新型通过对水淬钢带板形的自动检测、分类、实时反馈控制形成了工艺控制闭环，无须人工判断和干预。因此，工艺控制稳定，钢带的板形质量可以得到稳定的精确控制。

本实用新型提供的装置在生产中可以实时检测和控制水淬钢带板形，钢带板形质量得到了大幅度提升，同时也彻底替代了人工判断和控制作业，大幅度减轻了操作负荷，并稳定了工艺控制，在连续退火工艺的生产工艺和产品表面质量控制领域具有非常好的推广应用前景。该装置已经在宝山钢铁股份有限公司的高强钢专用生产线上得到了很好地利用，并取得了良好的应用效果，所生产的钢带产品质量达到国际领先水平。

附图说明

图1为现有技术中水淬冷却设备总体配置图。

图2为现有技术中钢带单面水淬喷嘴分布图。

图3为现有技术中高温水淬冷却后常见的钢带不良板型。

图4为本实用新型实施例的结构示意图。

图5为本实用新型实施例中位于钢带一侧的喷嘴分布示意图。

图6为本实用新型实施例中板形自动检测系统示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型做进一步说明。

参见图4-图6，本实用新型提供的一种高强度钢带高温水淬板形控制装置，其包括上端开口的水淬槽1、用于输送钢带100的入口炉辊2、中间炉辊3和第一、第二出口炉辊4、4’；入口炉辊2设置于水淬槽1开口上方，中间炉辊3设置于水淬槽1内且位于与入口炉辊2相对的钢带100的另一侧；第一、第二出口炉辊4、4’沿水平方向依次设置于水淬槽1钢带出口侧；还包括：

第一、第二喷嘴单元5、6，设置于水淬槽1内、沿入口炉辊2和中间炉辊3间输送的钢带100长度方向依次设置；第一、第二喷嘴单元5、6均包括设于钢带100上、下表面两侧沿钢带100宽度方向平行分布的若干列喷嘴51、51’(第一喷嘴单元5的两侧分别以其中一列喷嘴51、51’为例)和61、61’(第二喷嘴单元6的两侧分别以其中一列喷嘴61、61’为例)，每列中各喷嘴之间等距布置；其中，第一喷嘴单元5中的同列喷嘴51(以其中一列喷嘴51为例，下同)均通过一管道52，该管道52上设控制阀门53；各列喷嘴连通的管道52均连接至第一总管54，第一总管54中设第一水泵55；第二喷嘴单元6中，设于钢带100上、下表面两侧的喷嘴各通过一条管道62、62’，两条管道62、62’上均设一控制阀门63、63’；该两管道62、62’连接至第二总管64，第二总管64中设第二水泵65；

板形自动检测系统，包括线激光源7、CCD相机8、数据处理控制系统9；所述线激光源7、CCD相机8设置于第一、第二出口炉辊4、4’间输送的钢带100的上方，线激光源7把激光投射到该钢带100表面，CCD相机8捕获线激光源照射区域的图像并传输给数据处理控制系统9；所述数据处理控制系统9与上述所有控制阀门53、(以其中一列喷嘴51的控制阀门53为例)、63、63’电连接。

进一步，所述第一喷嘴单元5的每列喷嘴间用隔板10隔开。

本实施例中所述第一喷嘴单元5设6列喷嘴。

本实施例中，线激光源7把激光投射到完成水淬冷却的钢带100表面，通过CCD相机8获取钢带100表面反射的激光形貌，并将图像信息转变为数字信号传输给数据处理控制系统9，得到钢带100的实时横截面形貌，判断钢带100完成水淬冷却后的实时板形，区分是S型不良板型还是W型不良板型，而后通过数据控制系统9采取对应的控制措施实时修正板型。