一种控制热轧层流冷却区域带钢穿带稳定性的方法与流程

本发明涉及热轧带钢生产过程自动控制领域，具体涉及一种控制热轧层流冷却区域带钢穿带稳定性的方法。
背景技术：
：带钢头部经过精轧连轧机架轧制后，即完成了在精轧区域的“穿带”(按照设定工艺参数顺利从精轧连轧机架穿过)，带钢头部随即进入层流冷却区域，一边被层流冷却上下冷却集管喷出的水快速冷却，一边向几十米甚至一百多米外的卷取机高速运动。从这一时刻开始，直至带钢头部在卷取机上成功卷取，是带钢在层流冷却区域的“穿带”过程。在该过程中，由于带钢头部无牵引物，同时需要从层流冷却上下冷却集管喷出来的水形成的“水墙”中穿过，带钢头部会遇到较大的阻力。对于比较薄、比较软的带钢，其头部有时候难以顺利完成这一“穿带”动作，出现头部飘起、折叠、插入辊道等等异常情况，严重时会因为带钢头部无法进入卷取机而造成废钢停机事故。为解决上述问题，目前广泛采用的方法是延迟启动带钢在层流冷却辊道上的加速动作，减小带钢头部与层流冷却“水墙”接触时的直接阻力。这种方法能起到一定效果，但调节手段有限，且某种程度上影响轧制产能。技术实现要素：本发明的目的是提供一种控制热轧层流冷却区域带钢穿带稳定性的方法，本发明可以保证带钢在层流冷却区域顺利、稳定的穿带，用以解决目前对于比较薄、软的带钢，由于其头部有时难以顺利完成在层流冷却区域的“穿带”动作，出现头部飘起、折叠、插入辊道等异常情况，从而导致带钢头部无法进入卷取机而造成废钢停机事故的问题。为实现上述目的，本发明的方案是：一种控制热轧层流冷却区域带钢穿带稳定性的方法，所述层流冷却方法将层流冷却区域划分为多个冷却段，每个冷却段包括多组上、下对称布置的冷却集管，所述的层流冷却方法具体包括如下步骤：(1)当带钢头部位于层流冷却区域的初始冷却段时，初始冷却段的上冷却集管和下冷却集管连续交替开启，初始冷却段的冷却集管的数量根据实际需要设定；(2)当带钢头部穿过初始冷却段后，沿带钢运行方向，各冷却段的上冷却集管和下冷却集管对称开启，且开启数量逐渐增加，并最终过渡到全部开启；(3)当带钢头部穿过层流冷却区域，即将进入卷取机时，若带钢头部运行超过垂直喷水装置设定距离或者运行超过设定时长时，开启垂直喷水装置；(4)完成对带钢的层流冷却控制。进一步地，根据本发明所述的层流冷却方法，步骤(1)中，所述初始冷却段包括三组上、下对称布置的冷却集管。进一步地，根据本发明所述的层流冷却方法，初始冷却段第一组冷却集管不开启，第二组和第三组冷却集管的上冷却集管和下冷却集管连续交替开启。进一步地，根据本发明所述的层流冷却方法，步骤(2)中，沿带钢运行方向，各冷却段的上冷却集管和下冷却集管的开启数量每次增加一个或两个，逐渐过渡到全部开启。进一步地，根据本发明所述的层流冷却方法，根据带钢的硬度组别、厚度级别以及穿带速度级别，建立穿带控制参数表，当带钢进行层流冷却穿带时，根据带钢的钢种、成品厚度以及起始穿带速度，查询穿带控制参数表，确定是否需要对带钢进行穿带稳定性控制，如果需要，则执行步骤(1)～(4)，否则，采用常规控制方式。本发明达到的有益效果：本发明在无需延缓加速的情况下，可以很好地解决薄、软带钢在层流冷却区域穿带稳定性问题，在热轧实际生产中取得了很好的效果。附图说明图1是初始冷却段喷水方式示意图；图2是穿过初始冷却段后的渐变式喷水方式示意图；图3和图4是垂直喷水装置延迟开启控制示意图；图5是本发明的方法流程图。具体实施方式下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步详细的说明。本发明将层流冷却区域划分为多个冷却段，每个冷却段包括多组上、下对称布置的冷却集管，每个冷却段的冷却集管的数量，则根据实际生产情况来自行设定。为了改善带钢在层流冷却区域穿带稳定性，本发明分三个环节对层流冷却水的控制进行组合优化，分别是(1)初始冷却段采用非对称式喷水；(2)中部至尾部冷却段采用渐变式喷水；(3)延迟启动层流冷却区域出口的垂直喷水装置。初始冷却段中冷却集管的数量根据实际需要设定。(1)非对称式喷水如图1，带钢在刚刚进入层流冷却喷水区域时，即在初始冷却段，对每组冷却集管的上冷却集管和下冷却集管采用连续上下交替开启，因为上、下冷却集管交替开启，使带钢头部交替受到向上、向下的冲击力，可以避免初始冷却段上下冷却集管对称开启时形成“水墙”，避免带钢头部因受到单向向上或向下的冲击力，导致带钢头部单向向上或向下弯曲而带来隐患。图1中，bank代表层流冷却的倾翻架，每个倾翻架对应的多组上下冷却集管组成一个冷却段，虚线表示冷却集管开启，实线表示冷却集管关闭。(2)渐变式喷水如图2，带钢在穿过初始冷却段，进入正常冷却区后，进行对称式喷水冷却，沿着带钢运行方向(从精轧向卷取方向运动)，喷水的密集程度从相对“稀疏”逐步过渡到相对“密集”，通过渐变式喷水可以减小因冷却集管密集对称开启形成的“水墙”对带钢穿带的阻力。(3)延迟启动层流冷却区域出口的垂直喷水装置在层流冷却出口设置有一个水压很大的垂直喷水装置，用以吹扫带钢表面残余冷却水，现有技术中，一般都是在带钢头部到达垂直喷水装置之前提前开启。因为垂直喷水装置的水压很大，对于比较薄、比较软的带钢的头部来说，要穿越这一“水墙”也很难。如图3、图4所示，本发明当带钢头部已经冷却完毕即将进入卷取机时，对垂直喷水装置进行延迟开启，即在带钢头部已经穿过垂直喷水装置设定距离或设定时间后再开启该垂直喷水装置。本发明具体包括如下步骤：(1)根据带钢的硬度、成品目标厚度以及层流冷却区域的起始穿带速度，建立穿带控制参数表，如表一；表一其中，对于延迟开启模式的选择设定，由用户根据现场实际生产情况，自行设定，在希望头部延迟长度固定时，例如固定为10米、20米时，选择距离延迟模式；若延迟时间有明确要求时，可采用时间延迟模式。冷却集管的开闭状态也是根据现场实际生产情况，由用户进行设定。(2)根据来料带钢钢种，查询硬度组划分表(如表二)，确定带钢硬度组；根据来料成品目标厚度，查询带钢厚度等级划分表(如表三)，确定厚度等级；根据带钢层流冷却区域的起始穿带速度，查询带钢速度等级划分表(如表四)，确定带钢速度等级；表二钢种硬度组钢种11钢种21......钢种km钢种mn......表三成品厚度等级成品厚度值范围(mm)10＜t≤t12t1＜t≤t23t2＜t≤t3......ntn-1＜t表四穿带速度等级穿带速度值范围(m/s)10＜s≤s12s2＜s≤s33s3＜s≤s4......msm-1＜s≤sm(3)根据步骤(2)，通过查询带钢穿带控制参数表，确定带钢是否需要进行穿带稳定性控制，若需要，则进入步骤(4)；若不需要，则直接进行常规控制；(4)在初始冷却段采用非对称式喷水，即：对冷却集管的上冷却集管和下冷却集管采用连续上下交替开启；(5)当带钢头部穿过初始冷却段，进入正常冷却区后，进行由疏到密的对称式喷水冷却，即：对每组冷却集管的上冷却集管和下冷却集管对称开启，且沿带钢运行方向，每组冷却集管的开启数量由疏到密逐渐变化，直到全部开启；(6)当带钢头部穿过层流冷却区域，即将进入卷取机时，对垂直喷水装置采取延迟开启的方式，即：当带钢头部运行超过垂直喷水装置设定距离或者设定时长时，再开启垂直喷水装置。实施例一：假设某产线主冷区有12个冷却段，即bank1～bank12,每个冷却段中包含上下各6根冷却集管，本实施例将bank1～bank3设置为初始冷却段。带钢来料情况：钢种：ap1056e1；目标厚度：1.81mm；穿带速度：11.6m/s，根据来料情况，通过查询穿带控制参数表，该带钢需要进行穿带稳定性控制。本实施例中，用0表示冷却集管关闭，用1表示冷却集管开启。本实施例建立的穿带控制参数表如下：其中，硬度组划分如下：钢种硬度组ap1056e11aq1060h51......厚度等级的划分如下：成品厚度等级成品厚度值范围(mm)10＜t≤1.521.5＜t≤1.731.7＜t≤2.042.0＜t≤2.552.5＜t≤3.063.0＜t≤4.074.0＜t穿带速度等级划分如下：穿带速度等级穿带速度值范围(m/s)10＜s≤7.027.0＜s≤8.038.0＜s≤9.049.0＜s≤10.0510.0＜s≤11.0611.0＜s≤12.0本实施例的具体控制过程如下：(1)初始冷却段，bank1不开，bank2～bank3按上下不对称稀疏开启。对bank1～bank3的上冷却集管的状态进行如下控制：bank1：000000，bank2：101010，bank3：101010。对bank1～bank3的下冷却集管的状态进行如下控制：bank1：000000，bank2：101010，bank3：101010。(2)中部至尾部冷却段，上下对称喷水，并由疏到密逐渐过渡：对bank4～bank5的控制为稀疏对称喷水，且第一个冷却集管不开启，即：bank4～bank5的上冷却集管和下冷却集管的状态均为010101；bank6～bank7在bank4～bank5的基础上增加一个冷却集管喷水，且第一个冷却集管不开启，即：bank6～bank7的上冷却集管和下冷却集管的状态均为：011011；bank8～bank9在bank6～bank7的基础上再增加一个冷却集管喷水，且第一个冷却集管不开启，即：bank8～bank9的上冷却集管和下冷却集管的状态均为：011111；bank10～bank12的冷却集管全部开启，进行连续喷水，即bank10～bank12的上冷却集管和下冷却集管的状态均为111111。(3)通过查询穿带控制参数表，延迟启动采用延迟固定时间再开启出口垂直喷水装置，本实施例设定的延迟时间为2000ms。实施例二：假设某产线主冷区有12个冷却段，即bank1～bank12，每个冷却段中包含上下各6根冷却集管，本实施例将bank1～bank3设置为初始冷却段。带钢来料情况：钢种：aq1060h5；目标厚度：2.21mm；穿带速度：10.8m/s，根据来料情况，通过查询穿带控制参数表，该带钢需要进行穿带稳定性控制。本实施例中，用0表示冷却集管关闭，用1表示冷却集管开启。具体控制过程如下：(1)初始冷却段，bank1不开，bank2～bank3按上下不对称稀疏开启。对bank1～bank3的上冷却集管的状态进行如下控制：bank1：000000，bank2：101010，bank3：101010。对bank1～bank3的下冷却集管的状态进行如下控制：bank1：000000，bank2：101010，bank3：101010。(2)中部至尾部冷却段，上下对称喷水，并由疏到密逐渐过渡：对bank4～bank5的控制为稀疏对称喷水，且第一个冷却集管不开启，即：bank4～bank5的上冷却集管和下冷却集管的状态均为010101；bank6～bank7在bank4～bank5的基础上增加一个冷却集管喷水，且第一个冷却集管不开启，即：bank6～bank7的上冷却集管和下冷却集管的状态均为：011011；bank8～bank9在bank6～bank7的基础上再增加一个冷却集管喷水，且第一个冷却集管不开启，即：bank8～bank9的上冷却集管和下冷却集管的状态均为：011111；bank10～bank12的冷却集管全部开启，进行连续喷水，即bank10～bank12的上冷却集管和下冷却集管的状态均为111111。(3)通过查询穿带控制参数表，延迟启动采用延迟设定距离再开启出口垂直喷水装置，本实施例设定的延迟距离为10000mm。采用本发明所述方法，可以在热轧层流冷却工序对带钢头部冷却水喷淋过程进行特别控制，改善带钢头部穿越层流冷却“水墙”时的运行稳定性，尤其是对改善偏薄、偏软带钢的穿带稳定性具有十分显著的效果。本发明在所有热轧产线的层流冷却工序都可以使用，能极大程度消除带钢头部飘起、折叠、插入辊道等情况，有效降低废钢风险，能产生较高的经济效益，具有极大的推广价值。当前第1页12