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1、《冶金自动化》2010年Ｓ1控制冷却技术及控制策略在中厚板上的应用1,21孙进,张卫东(1.上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240;2.宝钢股份中厚板分公司)摘要:控制冷却是中厚板轧机提高产品质量、开发高附加值产品的重要手段,目前在国内中厚板生产领域中倍受关注。本文主要阐述了钢板控制冷却技术的发展及各种控制冷却方式的性能,并结合宝钢中厚板厂生产实际,讨论了影响控制冷却效果的主要因素,以及实现控制目标所要采取的控制策略。关键词:控制冷却;控制策略;中厚板0前言高压喷射冷却。即在供水管上错列位置开若20世纪70年代后,以日本为代表的厚板用干排小孔,把水加压从各孔口喷射到运行的钢板户,
2、对厚钢板的强度、低温韧性和焊接性能提出了上,水从喷嘴中以超出连续喷流的流速喷出,水流更高的要求,这些要求仅靠控制轧制技术是无法发生破断,形成水滴群,喷射到钢板表面进行冷满足的,进而出现了轧后水冷控制冷却装置。却。此法的缺点是对水质有严格要求,水压要高,1980年日本钢管公司福山厚板厂首次成功地设置用同一喷射方式可控制的冷却能力范围不太宽;[1]了在线快速冷却设备(ＯＬＡＣ),标志了控制冷却与其他方法相比,冷却效率不高,大量的冷却水都从实验室阶段进入了生产实际应用。目前在国内飞溅而去,不与钢板直接接触,从而水的消耗量外大多数厚板厂都设置有轧后快速冷却装置,并大。把控制冷却技术作为继控制轧制之后提
3、高产品性水幕层流冷却装置是各种冷却装置中冷却能能的重要技术措施。力最强的,冷却区长度也最短,但钢板冷却均匀性控制冷却技术就是利用轧材余热进行热处理不好,可调节能力差。的技术。控制冷却装置安装在终轧机与热矫直机喷雾冷却。即用加压的空气使水雾化,水和之间,通过改变热轧钢材轧后冷却条件来控制奥高速空气流一起从喷嘴喷射出来,直接喷到钢板氏体组织状态,控制相变条件,碳化物析出行为来表面进行冷却。这种冷却方法适用于从空冷到强改善钢的组织和性能。采用控制冷却技术不仅能水冷却的极限范围。但这种方法噪音较大,车间提高产量,而且在不降低韧性的情况下,可提高钢雾气较大,对空气和水严格控制,对设备腐蚀严板的强度,同时
4、减少钢板的不平整度和残余应力,重,而且喷嘴结构和配管系统较为复杂。雾化冷[2]从而明显提高钢板质量。却很主要的特点是它的应用范围很宽,是常规冷1控制冷却的方式及特点却水系统的性能所达不到的,因而也得到很广泛为了使控制冷却后钢板能达到预期的性能和的应用。平直度,对不同钢种、厚度和温度的钢板,国内外高密度管层流冷却。普通管层流冷却的主要中厚板轧机采用了不同的喷水方式进行控制冷缺点是冷却能力不如水幕冷却,因此需要较长的[3-4]却。其控冷方式主要有以下几种:高压喷射冷却区和更多的循环水。但自20世纪90年代以冷却、水幕层流冷却、喷雾冷却、高密度管层流冷来,管层流冷却技术有了许多改进,出现了一个集却、
5、板湍流冷却、喷淋冷却等。随着用户对产品质管导出4排“Ｕ”形管或加密布置普通管层流的高量要求的日益提高,控制冷却装置已不只是追求密度管层流形式,使管层流的缺点得以克服,冷却高冷却速度,而是要在一定冷却速度下注重冷却能力可以接近水幕冷却能力,而原有的优点得以的质量(冷却均匀性)和可控性。保持,其特点是:收稿日期:2009-11-16作者简介:孙进(1983-),男,安徽池州人,助理工程师,硕士研究生,主要研究工业自动化、工业过程控制等。·108·《冶金自动化》2010年Ｓ1(1)由于分散布置的冷却集管不像水幕冷却3冷却过程控制模型结构那样冲击区集中,因此不易发生钢板表面的过度冷却过程控制模型最主要
6、的任务是为冷却控冷却,使板厚方向的冷却比较均匀,这一优点对厚制提供满足工艺要求的冷却规程,它主要包括预板是很重要的。设定计算模型,在线修正计算模型和自学习计算(2)可以通过改变冷却集管上“Ｕ”形管在宽模型,冷却过程控制模型结构如图1所示。其中,度方向上的管径或“Ｕ”形管间距,以及将各排“Ｕ”预设定计算模型和在线修正计算模型主要是为系形管交叉布置等方法改善板宽方向上冷却的均匀统的前馈控制提供冷却规程,共同构成了控制冷性。却系统的前馈控制模型;而自学习计算是系统实(3)可以采用连续通过冷却和同时冷却两种现自适应控制的基础模型。因此,可说冷却过程形式,同时冷却方式的采用对于提高钢板纵向冷控制模型是整
7、个控制系统的基础,模型的精度直却的均匀性,尤其是对进一步扩大冷却钢板的厚接决定着整个系统的控制精度。度有利。(4)管层流的设备制造工艺简单,维修简单,由于没有水幕成型的问题,“Ｕ”形管管径又远大于水幕缝隙,因此,管层流对供水要求不高,管层流的流量调整范围宽,水流的稳定性好。(5)冷却能力的调节灵活,由于高密度管层流在保证喷射水呈层流状态下的流量调节范围宽,并且可以灵活选用开闭集管数、调整集管水流量
