专利名称：热轧层流冷却工艺过程中水冷设备能够达到的冷速范围的判定方法
技术领域：
本发明属于热轧技术领域，特别是提供了一种热轧层流冷却工艺过程中水冷设备 能够达到的冷速范围的判定方法，是根据钢板水冷过程中各个工艺参数如流量、厚度、 碳含量、终冷温度、终轧温度等对该层流水冷设备能够达到的冷速范围进行判定。特 别适用于层流冷却条件下的中厚板、热连轧带钢等新产品开发过程中，通过判定热轧 层流冷却工艺过程中在一定的工艺情况下该水冷设备的冷速范围来确定在该水冷设备 条件下是否能实现新产品的开发。
背景技术：
一般而言，在中厚板轧制的新品种开发过程中，要想开发出来的新产品能满足预 期的性能要求，在轧制过程中就必须要实现该品种钢的目标冷速以及目标终冷温度要 求。但对于特定的工厂以及特定的热轧设备是否能满足该新品种所要求的目标冷速要 求和目标终冷温度这个问题， 一直以来是现场工作的一个盲区。因为现场都只能是等 到具体轧完冷却钢板后根据记录的钢板开始冷却时间，结束时间，开冷温度，冷却后 的终冷温度，然后用温度差/时间差来具体计算实际的冷速值，这样现场往往能采取的 作法就是通过反复多次的现场试验来最终判定是否能实现该新品种的生产，这样就会 造成巨大的成本浪费，而且延长了新品种开发的研制周期。
在中板的轧制过程中，由于ACC层流冷却具有冷却强度大，可控方式灵活等优点 在各大钢厂中一直都是主流的轧后冷却方式。而在冷却过程中，冷却水与钢板表面之 间的换热能力大小直接影响钢板冷却能力，换句话说，就是直接决定了冷速大小。由 于冷速和终冷温度对成品钢板的机械性能有重要影响，是重要工艺参数之一，冷速和 终冷温度共同决定了成品钢板的最终性能。因此，冷速研究是开发新品种是否能实现 的前提基础条件。
通过对中厚板的轧后层流冷却过程的研究发现，影响冷速的因素主要有以下几个 参数流量、厚度、终轧温度、终冷温度以及冷却水温等等，其中最主要的影响要素 是流量。
在轧后冷却过程中，冷速的控制是非常重要的，只有在合适的冷速情况下，才能 实现冷却过程中的组织均匀以及晶粒细化等要求。由于在冷却过程中，这些因素都相 互影响、相互作用，对于他们之间相互关系的分析也只局限于定性的分析，并没有达 到定量分析的研究水平，而且有很多诸如经验公式之类的研究也只是从实际中生产中 根据现场的经验获得，所以对于冷速与这些影响因素之间的相互关系并没有形成成熟 的理论， 一直以来，这也是研究ACC控冷的难点所在。 发明内容本发明目的在于提供一种热轧层流冷却工艺过程中水冷设备能够达到的冷速范围 的工艺判定方法，是通过判定某一特定的工艺情况轧制水冷设备能够达到的冷速范围， 解决新产品开发过程中直接盲目进行现场试验所造成的成本浪费以及延长研制周期的 问题。据此建立的钢板冷却过程中，水冷冷却速度与流量、厚度、终轧温度、终冷温 度、冷却水温等工艺参数之间的定量函数关系，也可为新品种开发的进一步工艺设计 提供理论依据。可用于轧制现场快速解决判定该水冷设备是否能满足轧制品种的目标 冷速的要求。该项技术在实际使用过程中大大节省了新品种开发的成本以及縮短了新 品种的研制周期。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
通过判定该层流冷却工艺情况下的水冷设备的冷速范围，来判定是否能满足轧制 钢板的目标冷速要求，步骤如下
(1) 确定热轧工艺情况下水冷设备的集管极限流量值，以及热轧工艺情况下钢 板的厚度值、终轧温度、冷却水温等工艺参数数值；通过流热耦合数值模拟技术，对 管层流上下集管极限流量和钢板表面换热特性进行研究，实现对该工艺情况下的水冷 设备能够达到的冷速范围进行在线判定，并据此建立了钢板冷却过程中，水冷冷却速 度与流量、厚度、终轧温度、终冷温度、冷却水温等工艺参数之间的定量函数关系， 其函数表达式如下
y麵="。x (z^min + cr, + ^r2 + e) - (/ — 224 +11.2 x rw )zr (i)
Fmax ="0x(6Fmax+c7;+c/r2+e) —(y-224 + 11.2x7;)Z)。 (2) 其中r为冷速rC/min)， F^为上集管流量上限(L/V.min) F，为上集管流量下限(L/m2.min)， D为钢板厚度(誦), r,为终轧温度，72为终冷温度，乙为冷却水温，取值范围为10 3(TC
在一定的工艺参数情况下，上述函数各个工艺参数前的系数是唯一确定的，具
体数值如下a=-0. 9451, b=0. 627， c=0. 233, d=0. 0011， e=17. 2， f=150. 856;
(2) 根据要轧制钢板的目标冷速以及目标终冷温度要求，再根据公式(1)计算 得到热轧工艺情况下水冷设备所能达到的冷速范围；
(3) 判定要轧制钢板的目标冷速值是否在水冷设备所能达到的冷速范围内，如果 在范围内，则说明该钢板在该水冷设备下能实现生产，如果不在范围内，则说明该钢 板在该水冷设备下不能实现生产。
本发明效果是在新品种开发过程中大大节省了开发的成本以及縮短了新品种的 研制周期。
具体实施例方式
这是现场某一新品种开发过程中根据该轧制钢板的目标冷速以及目标终冷温度要求得到的实现开发需要满足轧制工艺参数记录:
钢种X70
规格厚度19. 2mm
终轧温度780 °C
终冷温度505 °C
目标冷速21°C/s
冷却水温20 °C
而针对某一特定钢厂的轧制水冷设备，其集管的极限流量值分别为F in = 200 L/m2.min， F_ = 600 L/m2.min。在产品生产前，通过公式(1)与(2)分别进行计算 r腿=W x (6Fmin + cr! + W2 + e) - (/ - 224 +11.2 x rw
—19.209451 x (0.627 x 200 + 0.233 x 780 + 0.0011 x 505 +17.2)
-(150,856 - 224 +11.2 x 20) x 19.2, =10. 66°C/s
rmax = "" x (6Fmax + A + T2 + e) — (/- 224 +11.2 x Tw )ZT
—19.209451 x (0.627 x 600 + 0.233 x 780 + 0.0011 x 505 + 17.2)
-(150.856 - 224 +11.2 x 20) x 19.2。 9451 =26. 02°C/s
通过计算后，得到该钢种在该钢厂的水冷设备下所能达到的冷速范围是10.18°C /s 25.5°C/s，而该钢种要求的目标冷速是2rC/s，在该水冷设备的冷速能力范围内， 则判断该钢种能够在该现场实现生产。下一步就是根据目标冷速值通过调节流量或者 其他的工艺参数来满足产品开发要求的目标冷速值。
权利要求
1、一种热轧层流冷却工艺过程中水冷设备能够达到的冷速范围的判定方法，其特征在于，通过判定该层流冷却工艺情况下的水冷设备的冷速范围，来判定是否能满足轧制钢板的目标冷速要求，步骤如下(1)确定热轧层流冷却工艺情况下水冷设备的集管极限流量值，以及热轧工艺情况下钢板的厚度值、冷却水温、终轧温度工艺参数数值；水冷冷却速度与流量、厚度、终轧温度、终冷温度、冷却水温工艺参数之间的定量函数关系，其函数表达式如下Ymin＝Da×(bFmin+cT1+dT2+e)-(f-224+11.2×Tw)Da (1)Ymax＝Da×(bFmax+cT1+dT2+e)-(f-224+11.2×Tw)Da (2)其中Y为冷速(℃/min)，Fmax为上集管流量上限(L/m2.min)Fmin为上集管流量下限(L/m2.min)，D为钢板厚度(mm)，T1为终轧温度，T2为终冷温度，Tw为冷却水温，取值范围为10～30℃在一定的工艺参数情况下，上述函数各个工艺参数前的系数是唯一确定的，具体数值如下a＝-0.9451，b＝0.627，c＝0.233，d＝0.0011，e＝17.2，f＝150.856；(2)根据要轧制钢板的目标冷速以及目标终冷温度要求，再根据公式(1)计算得到热轧工艺情况下水冷设备所能达到的冷速范围；(3)判定要轧制钢板的目标冷速值是否在水冷设备所能达到的冷速范围内，如果在范围内，则说明该钢板在该水冷设备下能实现生产，如果不在范围内，则说明该钢板在该水冷设备下不能实现生产。
全文摘要
一种热轧层流冷却工艺过程中水冷设备能够达到的冷速范围的判定方法，属于热轧技术领域。该判定方法主要是根据热轧钢板轧制加速冷却过程中的换热特性和钢板的厚度以及冷却过程中的冷却水流量、冷却水温、终轧温度和终冷温度等因素来进行判定。并据此建立了该热轧钢板的厚度以及冷却过程中的冷却水流量、冷却水温、终轧温度和终冷温度与冷速的函数关系。适用于中厚板热轧过程中快速判定出该工艺情况下水冷设备能够达到的冷速范围，进而依据品种生产所要求的目标冷速进行判定在该水冷设备生产情况下能否实现该品种的生产，避免了品种开发过程中的盲目进行试验生产所造成的巨大成本浪费。
文档编号B21B45/02GK101524720SQ200910080650
公开日2009年9月9日 申请日期2009年3月23日 优先权日2009年3月23日
发明者刘建明, 刘春明, 姜中行, 宁林新, 张利君, 朱启建, 李家鼎, 王凤琴, 王卫华, 薄凤华, 解家英, 麻庆申 申请人:首钢总公司