一种热连轧带钢密集冷却控制方法与流程

本发明属于钢铁冶金技术领域，涉及热连轧带钢层流冷却技术，特别涉及一种热连轧带钢密集冷却控制方法，具体地说，是通过层流冷却设备对热连轧带钢进行密集冷却控制的方法。

背景技术：
控制轧制与控制冷却工艺是在再结晶温度以下进行大变形来实现奥氏体晶粒的细化和加工硬化，轧后采用层流冷却，获得晶粒细小的组织。而超快冷工艺采用比常规层流冷却更快的冷却速度，使钢材快速通过奥氏体区，保持奥氏体硬化状态，冷却至相变温度，从而在极少损害或不损害材料韧性的前提下，提高材料的强度。以超快速冷却技术（UltraFastCooling，简称UFC）为核心的新一代TMCP（ThermoMechanicalControlProcess）工艺，充分利用了高速连续轧制实现奥氏体的硬化，大大降低对微合金和合金元素的依赖，在材料设计上可实现低成本、减量化的生产。超快速冷却技术在中厚板轧机上使用比较成熟，通过在传统层流冷却和精轧机之间布置超快冷却设备，使钢带轧后迅速冷却，实现晶粒细化。在传统热连轧产线，采用中厚板轧机的布置方式一方面要对现有层流冷却设备进行改造，投入很大成本，另一方面，热连轧带钢相对较薄，超快冷往往会对带钢的板形带来较大的影响，尤其是薄规格高强钢，产生严重浪形和瓢曲，此外还会带来卷取温度精度控制较差等问题。文献《超快速冷却技术在热轧带钢生产中的应用》（张鸿军，热处理，2011,26(5):42-44）介绍了一种改造的超快冷系统，是将层流冷却段的第1、第2组层流冷却装置改造成超快速冷却装置，原3～9组层流冷却改为粗调段，原10～12组改为精冷段，增加超快冷装置，并建立新的超快速冷却、层流冷却模型，增加UFC自学习和修正模块，但未介绍具体工艺控制方法以及对带钢板形可能造成的影响。中国专利申请201110406187.1，一种中厚板超快速和常规层流冷却方法，公开了一种中厚板超快速冷却的生产方法，是将中厚板正向快速空冷通过轧后冷却设备至矫直机；矫直后传输辊电机换向倒转，使中厚板反向快速空冷通过轧后冷却设备送回至超快冷设备前的轧后辊道；按照中厚板轧制工艺要求的开冷、超快冷终冷、层冷终冷和返红温度，控制程序计算水冷规程，并通过程序指令控制超快速冷却设备或/和常规层流冷却设备对应钢板执行控制冷却作业程序。可实现大冷却速度、分阶段冷却和冷却速度大范围可调工艺，但只适用于40~100mm的中厚板矫直后的快速或层流冷却控制。中国专利申请201110320153.0，一种中厚板轧后快速冷却的生产方法，公开了一种中厚板轧后快速冷却的生产方法：将超快冷框架调整为300mm+h，使设备的上下喷嘴延长线的交叉点位于钢板中心线上；在实施超快速冷却时，根据钢板钢种、规格及需要达到的终冷温度、冷速设定冷却规程及参数；开启中喷、侧喷及空气吹扫，以除去钢板表面残余水提高冷却均匀性，然后启动UFC设备，缝隙喷嘴与双联喷嘴同时喷水对钢板进行冷却。厚度不同的钢板冷速为5-80℃/s，也未涉及热连轧带钢快速冷却技术。中国专利申请201010602298.5，一种超快冷工艺下薄规格管线钢冷却均匀性控制方法，公开了一种薄规格管线钢冷却均匀性控制方法：采用加速度和头尾遮蔽保证钢板长度方向温度均匀性，实现了钢板的同板温差小于30℃的目标，切尾量降低至200mm。采用软水封技术保证了钢板上表面积水的有序流动及控制，结合合理的冷却规程，使得钢板横向温度均匀，提高了钢板整体性能，也未涉及超快冷工艺控制问题。

技术实现要素：
本发明的目的是提供一种热连轧带钢密集冷却控制方法，主要解决现有技术中热连轧带钢层流密集冷却稳定控制及使用的技术问题，满足低成本工程机械、一般结构钢、汽车结构钢和管线钢等热轧生产需求。本发明采用的技术方案是：一种热连轧带钢密集冷却控制方法，轧线上冷却设备位于精轧机后侧、卷取机前侧，包括密集冷却段、常规层流冷却段和精调段共15组集管，第1组到第3组为密集冷却段，每组包含16根集管,单根集管的水流量124m3/h，水压为0.8MPa；第4组到第13组为层流冷却段，每组包含8根集管，单根集管的水流量104m3/h，水压为0.8MPa；第14组和第15组为精调段，每组包含16根集管，单根集管的水流量52m3/h，水压为0.8MPa；热连轧机生产控制系统在轧线上配置有信息采集和指令执行电器件，具体包括以下步骤：a、对加热温度在1000~1260℃、厚度为210~230mm矩形钢坯进行除磷后，通过传输辊道将钢坯输送至粗轧机R1和R2进行3+3或1+5共六道次轧制得到中间坯，中间坯经精轧机F1~F7连续七道次轧制，轧制成目标厚度为1.5~19mm的热连轧带钢；b、步骤a中精轧机F1机架咬钢后，热连轧机生产控制系统的冷却模型预计算带钢冷却所需水量和需要开启的密集冷却集管数量，冷却模型在预计算时，需预置精调段第14组前半部分8根集管开启并计入热连轧带钢的目标终轧温度、卷取温度、带钢厚度、实际轧制速度，若预计算结果为需要开启的密集冷却集管大于48根，则在冷却模型中补充预置常规层流冷却集管开启再次进行预计算，计算出需要开启的密集冷却集管、常规层流冷集管的数量；c、步骤a中精轧机F2机架咬钢时，热连轧机生产控制系统控制开启经步骤b中冷却模型预计算出所需开启的密集冷却集管和精调段第14组前半部分8根集管，热连轧机生产控制系统同时控制开启第1组密集冷却集管前面的两组侧喷、一组顶喷以防止冷却水倒流至F7机架出口仪表测量区域影响测量并控制开启经预计算需开启的每组集管后的侧喷、第3、4、15组集管后的顶喷及第15组后的气喷，确保能吹扫完带钢表面积水，使带钢温度均匀；d、常规层流冷却段后方的带钢测温仪检测到带钢实际温度Ti(i=1,2,3…)后，热连轧机生产控制系统的冷却模型在置入带钢实际温度Ti后进行反馈控制计算，若带钢实际温度Ti高于目标设定值T0，热连轧机生产控制系统控制开启经冷却模型反馈控制计算出的需要增开的精调段第14组后半部分相应集管，若带钢实测温度Ti低于目标设定值T0，热连轧机生产控制系统控制关闭经冷却模型反馈控制计算出的需要关闭的精调段第14组前半部分相应集管，以保持带钢实际温度Ti与目标设定值T0一致；e、冷却后的带钢通过辊道输送至卷取区域，通过卷取机进行卷取。冷却集管从精轧F7轧机到卷取机顺序依次为：第1组、第2组……第15组。进一步，本发明步骤d中，只将第14组作为反馈调节，减少反馈水投入量，避免反馈调节使带钢卷取温度产生较大波动。在工程机械等高强钢和一般结构钢中，使用本发明方法进行生产时，不会对现有带钢板形和卷取温度精度控制产生显著影响。通过热连轧带钢密集冷却工艺的稳定控制和带钢冷却速度的大幅度提高，细化了材料相变组织，提高了热轧钢板的强度，进一步实现“以水代金”、合金减量化，降低热轧钢板制造成本的目的。本发明相比现有技术具有如下积极效果：（1）通过对现有密集冷却集管的优化控制，提高设备的冷却能力，如4.0mm钢板，冷却速度由50~70℃/s提高到80~100℃/s；（2）密集冷却采用密集冷却集管+常规层流冷却集管组合的形式，即充分发挥密集冷却的冷却能力，又有利于析出强化；（3）密集冷却采用比现有UFC设备较低的冷却速度，在实现热连轧带钢强度提升的同时，避免了对带钢板形的影响；（4）常规层流冷却反馈调节集管为第14、15组，本发明只将第14组作为反馈调节，减少反馈水投入量，避免反馈调节使带钢卷取温度产生较大波动。附图说明图1为本发明冷却集管设备分布示意图；图2为本发明密集冷却控制方法流程图；图3为本发明的密集冷却工艺与常规层流冷却工艺示意图.图中标记说明：1-密集冷却段，2-常规层流冷却段，3-精调段，4-精轧F7轧机，5-卷取机。具体实施方式参照图1、图2、图3，结合实施例1、实施例2对本发明做进一步说明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。实施例1一种800MP级工程机械用钢，其化学成分如表1所示。表1800MP级工程机械用钢化学成分（重量百分比%），余量为Fe及不可避免杂质。连铸坯经步进梁式加热炉加热后，通过热连轧分别轧制成4.0mm和8.0mm厚钢板。不同厚度带钢精轧终轧温度、轧制速度、卷取温度和冷却速度如表2所示。表2热轧精轧工艺控制参数冷却集管投用如表3所示。表3冷却集管投用表用本发明密集冷却控制方法与用常规层流冷却方法所生产的热轧钢板力学性能如表4所示。表4用本发明方法与用常规层流冷却方法所生产的钢板力学性能采用本发明密集冷却控制方法生产的800MP级工程机械用钢，其抗强度有很大提升。将原成分中Mo含量调整到0.12%，其它成分保持不变，热轧工艺参数按照表2执行，冷却集管投用同表3基本一致。采用本发明方法生产的800MP级工程机械用钢的热轧钢板的力学性能如表5所示。表5用本发明方法所生产的改进成分的钢板力学性能由表5可看出，采用本发明方法生产的Mo质量含量为0.12%的800MP级工程机械用钢的热轧钢板的力学性能达到了表4中用常规层流冷却生产Mo质量含量为0.2%的800MP级工程机械用钢的热轧钢板的力学性能，且性能稳定，实现吨钢降成本100元左右。实施例2Q235钢成分升级轧制Q345钢，Q235钢的化学成分如表6所示。表6Q235钢化学成分（重量百分比%），余量为Fe及不可避免杂质。Q235钢坯加热温度1200℃，精轧终轧温度设定为810℃，卷取温度温度500℃，经热连轧轧制成6.8mm厚钢板，冷却集管投用如表7所示。表7冷却集管投用表用本发明方法对Q235钢升级轧制后，获得的热轧钢板的力学性能如表8所示。表8用本发明方法对Q235钢升级轧制后获得的热轧钢板力学性能用本发明方法对Q235钢升级轧制后，材料组织上获得了细小的铁素体，获得的热轧钢板的力学性能达到了用常规层流冷却生产Q345钢的热轧钢板的力学性能；Q235钢化学成分中Mn质量含量较Q345中Mn质量含量降低0.5%，实现吨钢合金降低成本50元。