薄规格钢板强冷条件下的层流冷却方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金过程自动控制领域，本发明所述薄规格钢板为厚度< 3mm的钢 板。
【背景技术】
[0002] 太钢1549热连轧生产线的层流冷却设备布置如图1所示。
[0003] 层流冷却阀分上阀、下阀、侧吹阀三种，位于上方的为上阀，位于上阀的正下方的 是下阀，侧吹阀位于上阀左侧；上、下阀共有48组阀即1~48#阀组成，每组阀分为上、下两 个阀，侧吹阀共25个阀。
[0004] 上、下阀分三个区域，即强冷区、粗调区、精调区。
[0005] 强冷区指1#~24#阀，上、下阀的最大流量均为150m3/h(立方米/小时），上、下 阀均为调节阀，乳制中喷水量可在最大水量之内任意调节。
[0006] 粗调区指25#~40#阀，上下阀最大水量均为66. 6m3/h，上下阀均为开关阀，只要 喷水，即为最大水量，不能调节。
[0007] 精调区指41#~48#阀，上下阀最大水量均为33. 3m3/h，上下阀均为开关阀，只要 喷水，即为最大水量，不能调节。侧吹阀共25个，最大水量5m 3/h，为开关阀，只要喷水，即为 最大水量，不能调节。
[0008] 层流冷却的喷水方式采取从前向后依次喷水的方式，根据层流冷却目标冷却温 度，由计算机自动设定阀的开闭及水量，通过自动设定每组阀的开闭或强冷区水量来动态 控制层流冷却温度，将带钢温度由精轧温度冷却至层流冷却目标温度。
[0009] 上述设备的前段强冷的喷水方法，是通过层流冷却前段高强度的冷却来提高带钢 的性能。因为当冷却强度较大时，在带钢的金相组织方面可提高珠光体的含量而降低铁素 体的含量，从而提高带钢的强度和硬度；同时，在强冷条件下带钢的芯部也能够得到充分的 冷却，提高带钢冷却的均匀性，从而提高性能的均匀性。
[0010] 在实际应用中，以上喷水方法对厚度在3. Omm以上的厚规格可有效提高性能，但 对厚度< 3. Omm以下的带钢非常不适用，一方面强冷喷水对薄规格带钢的性能基本上无影 响，另一方面通过分析，在强冷条件下造成了薄规格板形的恶化，致薄规格板形出现30mm 以上的双边浪浪高。
[0011] 对造成薄规格双边浪的原理分析如下：
[0012] 1)层冷的强冷方式造成带钢纵向冷却不均匀。有资料介绍：依据钢板温度的不 同，有3种不同的沸腾冷却方式，高温阶段，发生膜沸腾，即钢板和冷却水之间存在一层蒸 汽膜。在低温阶段，发生核沸腾，钢板和水之间不存在蒸汽膜，直接发生热交换。在膜沸腾 和核沸腾之间存在一个过渡沸腾阶段，在这一阶段，钢板表面的不同部位，可以并存两种冷 却速率不同的沸腾冷却方式。在过渡沸腾情况下，板面上有的部位钢板和冷却水之间处于 膜沸腾状态，冷却速率较低；有的部位处于核沸腾状态，冷却速率较高。结果由于钢板的不 同部位处于不同的冷却状态，发生了极为不均匀的冷却，极易造成钢板的翘曲，形成表观的 或者潜在的板形缺陷。在强冷方式下，由于以大水量进行冷却，很快会进入到核沸腾和膜沸 腾共存的过渡沸腾，冷却过程不稳定。此外落在钢板上的冷却水滞留在钢板表面，会在很宽 的范围内引起钢板二次冷却。这种由于滞留水引起的二次冷却，极易变成不稳定的过渡沸 腾状态。在这种不稳定的条件下，随着冷却的进行，温度的偏差会不断增大，成为引起不均 匀冷却的主要原因，同时也恶化了钢板的质量。所以避免出现过渡沸腾对于保证冷却的均 匀性极为重要。
[0013] 2)冷却过程中边部和中间部分的冷却条件有一定的差异，冷却速度不同。中间温 度高而边部温度低，冷却到室温时，边部和中间部分会产生不同的冷却收缩量，边部收缩量 较小，而中心部分收缩量较大，从而产生边浪或翘曲。如果冷却强度较低，则这种不均匀性 则不明显。
[0014] 3)上下表面冷却不均匀，上表面冷却效率高而下表面冷却效率低。
【发明内容】
[0015] 本发明的目的是为了改善在强冷条件下带钢厚度< 3. Omm的薄规格的成品板形 质量，降低板形质量中双边浪现象，使得厚度< 3. Omm的薄规格双边浪由30mm以上降为 IOmm以下，从而提升产品质量。
[0016] 本发明的技术方案：
[0017] 本发明是在现有层流冷却设备的基础上进行的。
[0018] 现有层流冷却设备有依序1#~48#阀。其中1#~24#阀为强冷区，强冷区上、下 阀的最大流量均为150m 3/h (立方米/小时），上、下阀均为调节阀，乳制中喷水量可在最大 水量之内任意调节。
[0019] 25#~40#阀为粗调区，粗调区上、下阀最大水量均为66. 6m3/h，上、下阀均为开关 阀，只要喷水，即为最大水量，不能调节。
[0020] 41#~48#阀为精调区，精调区上、下阀最大水量均为33. 3m3/h，上、下阀均为开关 阀，只要喷水，即为最大水量，不能调节。
[0021] 侧吹阀共25个，最大水量5m3/h，为开关阀，只要喷水，即为最大水量，不能调节。
[0022] 将1#~48#阀分为6个冷却组，其中1#~8#的上、下阀为第1冷却组；9#~16# 的上、下阀为第2冷却组；17#~24#的上、下阀为第3冷却组，25#~32#的上、下阀为第4 冷却组；33#~40#的上、下阀为第5冷却组；41#~48#阀的上、下阀为第6冷却组。
[0023] 薄规格钢板强冷条件下的层流冷却方法，包括下述内容：
[0024] (1)上阀、下阀均采用不同冷却速率；
[0025] 冷却速率=阀数/总阀数；
[0026] 开阀数=总阀数X冷却速率；冷却速率为经验值；是根据钢种及钢板的厚度经验 人为规定的（见表1);
[0027] 上阀、下阀分别根据冷却速率计算开阀的数量，如果结果为不是整数，则按最大 水量计算最后一个阀的水量。如冷却速率为5 0 %，则表示每一冷却组的初始开阀数为 8X50%= 4个阀；如冷却速率为35%，则开阀数为8X35%= 2. 8个阀，2. 8个阀指先开 2个阀，最后再开第3个阀，但第3个阀的开度（指最大水量的百分比）为最大水量百分 比 X0. 8〇
[0028] 开阀的顺序为：第1冷却组、第2冷却组、第3冷却组、第6冷却组、第4冷却组、第 5冷却组；
[0029] 第一冷却组的开阀顺序为 1#、5#、3#、7#、2#、4#、6#、8# ;
[0030] 第 2 冷却组的开阀顺序为 9#、13#、11#、15#、10#、12#、14#、16# ;
[0031] 第 3 冷却组的开阀顺序为 17#、21#、19#、23#、18#、20#、22#、24# ;
[0032] 第 6 冷却组的开阀顺序为 41#、45#、43#、47#、42#、44#、46#、48# ;
[0033] 第 4 冷却组的开阀顺序为 25#、29#、27#、31#、26#、28#、30#、32# ;
[0034] 第 5 冷却组的开阀顺序为 33#、37#、35#、39#、34#、36#、38#、40# ;
[0035] 层流冷却开阀规则
[0036] 第一顺序开阀：根据开阀顺序及层流冷却目标温度确定具体的第一顺序开阀的开 阀数，即从第一冷却组开始，按冷却速率值从第一冷却组的开阀顺序中的1#、5#、3#、7#、2#、 4#、6#、8#依次开启，第一顺序开阀如果达到目标温度，则第一冷却组的没有开启的阀为未 开阀，如果按顺序任一阀按最大水量开启后所计算的温度已低于层流冷却目标温度，则不 断减少该阀的开度（每一步骤按降低开度1%计算），从而降低水量直到达到层流冷却目标 温度为止；
[0037] 第二顺序开阀：第一顺序开阀达不到目标温度，再按冷却速率值及各冷却组的开 阀顺序依次开第2冷却组、第3冷却组、第6冷却组、第4冷却组、第5冷却组，达到目标温 度，则停止开后面的阀。第2冷却组、第3冷却组如果按顺序任一阀按最大水量开启后所计 算的温度已低于层流冷却目标温度，则不断减少该阀的开度（每一步骤按降低开度1%计 算），从而降低水量直到达到层流冷却目标温度为止，其它冷却组则不进行阀的开度调整；
[0038] 第二顺序开阀不能达到目