一种热轧厚板摆动冷却方法与流程

本发明属于轧钢生产冷却技术领域，提供一种热轧厚板摆动冷却方法。

背景技术：

轧线控制冷却系统通过控制轧件的开冷温度、轧后冷却速率和终冷温度来控制钢材的高温奥氏体组织形态以及相变过程，最终控制钢材的组织类型、形态及分布，达到细化晶粒，提高钢板的强度和韧性的目的。钢铁生产线普遍采用在精轧机后布置控制冷却装置的方法进行低合金钢、工程机械用钢、船板用钢、管线钢等品种的开发及生产。另外，对于无需控制相变和组织过程的钢板，控制冷却对于钢板的降温意义显著，可大幅减少车间内的环境温度及减少冷床的压力。

热轧厚板的控制冷却一直是中厚板生产中的一道难题。对于成品为50-200mm厚的钢板，采用传统通过式冷却无法达到冷却目标温度，影响钢板组织类型控制或者钢板的降温。受工艺布置、车间距离及投资等限制，无限制增加冷却区长度以满足厚板通过式冷却的做法无疑不现实。为了解决上述难题，国内很多生产线采用通过式摆动冷却的方法实现厚板冷却，所谓的通过式摆动，即整张钢板通过且全部出冷却区再返回冷却区进行冷却，循环往复几道次完成钢板的冷却，此方法为厚板尤其是特厚板的冷却提供了一种工艺上的可能。但其弊端也显而易见，由于钢板属于通过式冷却多道次，在摆动冷却过程中需多次占用冷却区及其前后辊道，这样就与精轧机及矫直机工序发生冲突，严重影响生产节奏。因此，急需开发一种异于通过式冷却的新型的热轧厚板摆动方法，以保证不影响到冷却前后工序。

发明专利《一种中间坯倾斜喷射流冷却及板形控制方法》(申请号/专利号：201610700464.2)中提到中间坯往复式冷却模式或通过式冷却模式，其往复式冷却模式为通过式摆动冷却模式，且冷却的钢板为中间坯而非本发明的成品钢板。

近来，随着厚板尤其特厚板的市场量需求越来越大，其控制冷却装备及工艺方法急需实现突破。目前国内大部分中厚板生产线均配置在线加速冷却设备，控制冷却区长度无限制增加意义不大，因此急需开发一种异于通过式冷却的新型的热轧厚板摆动方法，以保证不影响到精轧、矫直工序及轧制节奏。并将解决国内中厚板生产线厚板在线加速冷却问题，具有巨大的推广价值。

技术实现要素：

本发明的目的提供一种热轧厚板摆动冷却方法，即步进式摆动冷却方法，采用此方法解决了超过50mm厚钢板采用通过式冷却无法冷却到所需目标温度的问题，解决了采用通过式摆动冷却方法而影响前后精轧、矫直工序及轧制节奏的问题。

本发明的技术方案是：一种热轧厚板摆动冷却方法，生产步骤如下：

步骤1：精轧完后厚度范围50～200mm的钢板，由传输辊道输送到在线加速冷却区域；

步骤2：将温度800～1000℃的厚钢板采用摆动冷却方法冷却至250～750℃；

步骤3：冷却完成后通过矫直机输送至冷床。

所述的热轧厚板摆动冷却方法采用的是步进式摆动冷却方法，即钢板摆动区间限制在冷却区域内，直至冷却完成才离开冷却区域。

所述的热轧厚板摆动冷却方法需确定步进式摆动冷却器开启幅度l+k*l。其中k为整数，1<k≤6且k≤(l’-l)/l；l为钢板长度，l为冷却器间间距，l’为冷却区长度。以保证钢板限制在冷却区域内冷却且钢板全长均匀冷却。

所述的热轧厚板摆动冷却方法需确定步进式摆动正向摆动距离n*l，步进式摆动反向摆动距离(n-0.5*m)*l。其中n为整数，1<n≤6且n≤(l’-l)/l；m为奇数，m>0且m<2n-1；l为钢板长度，l为冷却器间间距，l’为冷却区长度。以保证钢板限制在冷却区域内冷却且钢板全长均匀冷却。

所述的热轧厚板摆动冷却方法采用的步进摆动辊道速度范围为±0.30～0.80m/s，设定速度下限保证钢板与辊道不发生滑动，以保证钢板表面质量。

厚钢板以50～200mm厚、6-16m长为代表，在线加速冷却区按照20米长考虑，在线加速冷却装置入口与精轧机距离按40-70米计算，在线加速冷却装置出口与矫直机距离按30-70米计算。上述工艺条件采用传统通过式冷却，厚钢板冷却过程中将干扰精轧、矫直工序，严重影响生产节奏。采用步进式摆动冷却方法，摆动冷却工序独立且不影响前后工序，提高了厚板生产轧制节奏及生产效率。

针对本发明的热轧厚板摆动冷却主要优点如下：

(1)采用冷却区域内步进式摆动冷却方法，不影响前后精轧、矫直工序及轧制节奏；

(2)通过采用步进式摆动冷却，厚板生产效率提高24％。

(3)根据冷却区长度及钢板长度合理确定摆动冷却器开启幅度、正向摆动距离、反向摆动距离，确保钢板在冷却区内冷却，工艺应用灵活；

(4)步进摆动辊道速度范围为±0.30～0.80m/s，保证厚钢板与辊道不发生滑动，以保证钢板表面质量；

(5)冷却区域内通过采用步进式摆动冷却方法实现全长钢板温度的均匀冷却，全长钢板温度差≤8℃；

基于前述方法，本发明采用的是步进式摆动冷却方法，即钢板摆动区间限制在冷却区域内，直至冷却完成才离开冷却区域，避免了与前、后工序干扰。

基于前述方法，本发明需确定步进摆动冷却器开启幅度l+k*l。其中k为整数，1<k≤6且k≤(l’-l)/l；l为钢板长度，l为冷却器间间距，l’为冷却区长度。以冷却区长度l’＝20米、钢板长度l＝8米及冷却器间间距l＝1米为例，选择k＝4，则摆动冷却器开启幅度为12米，冷却器同时开启12组冷却器。根据冷却区长度及钢板长度合理确定摆动冷却器开启幅度，保证了钢板限制在冷却区域内冷却且钢板全长均匀冷却，全长钢板温度差≤8℃。

基于前述方法，本发明需确定步进摆动正向摆动距离n*l，步进摆动反向摆动距离(n-0.5*m)*l。其中n为整数，1<n≤6且n≤(l’-l)/l；m为奇数，m>0且m<2n-1；l为钢板长度，l为冷却器间间距，l’为冷却区长度。以冷却区长度l’＝20米、钢板长度l＝8米及冷却器间间距l＝1米为例，选择n＝3，m＝1则正向摆动距离为3米，反向摆动距离为2.5米，每完成一次正反摆动，钢板向前行进距离为0.5米。根据冷却区长度及钢板长度，合理确定正、反向摆动距离，保证了钢板限制在冷却区域内冷却且钢板全长均匀冷却，全长钢板温度差≤8℃。

基于前述方法，本发明采用的步进摆动辊道速度范围为±0.30～0.80m/s。通常钢板冷却过程中辊道速度越低越有利于钢板的冷却，但对于厚钢板由于其自重过大原因在辊道速度低于0.25m/s情况下容易与辊子产生滑动。因此设定速度下限保证钢板与辊道不发生滑动，以保证钢板表面质量。

本发明适用范围广，可以广泛适用于中厚板生产线，满足50～200mm厚板的在线加速冷却工艺要求。本发明工艺参数设定灵活，可以较好适应现有国内大部分在线加速冷却工艺布置，适应性强。采用本发明将取代传统的通过式摆动冷却方法，确保不影响精轧、矫直工序及轧制节奏，保证厚板的生产效率，彻底解决国内厚板在线冷却难题，具有巨大的推广价值。

附图说明

附图1为本发明的在线加速冷却工艺的结构示意图。

1-精轧机、2-1#高温计、3-1#钢板探测器、4-在线加速冷却系统、5-2#钢板探测器、6-2#高温计、7-3#钢板探测器、8-矫直机；

附图2为本发明的热轧厚板步进式摆动冷却工艺的结构示意图。

9-l冷却器间距、10-l钢板长度、11-l’冷却区长度、12-上冷却器、13-下冷却器、14-一道次正转、15-bf冷却器开启幅度、16-zb正向摆动距离、17-二道次反转、18-fb反向摆动距离、19-三道次正转。

具体实施方式

实施例一：以生产86mm厚q235b钢板为例，长度8m，精轧机出口距离加速冷却入口40m，加速冷却出口距离矫直机入口38m，辊道速度为0.45m/s。采用附图1-2布置的步进式摆动冷却工艺的应用技术为例来进一步描述其方法。附图1精轧机(1)轧后的钢板温度为989℃，经附图1中1#高温计(2)测温及1#钢板探测器(3)检测来钢信号，钢板输送进入附图1中在线加速冷却系统(4)，采用附图2上冷却器(12)及下冷却器(13)进行冷却。其它相关工艺参数设定如下：附图2中l冷却器间距(9)为1m、l钢板长度(10)为8m、l’冷却区长度(11)为20m。钢板进行附图2一道次正转(14)冷却，附图2中bf冷却器开启幅度(15)l+k*l＝12m(k＝4)，开启13组冷却器冷却，钢板正向运行至附图2中zb正向摆动距离(16)nl＝3m(n＝3)处，钢板进行附图2二道次反转(17)冷却，钢板反向运行至附图2中fb反向摆动距离(18)(n-0.5*m)*l＝2.5m(n＝3，m＝1)处，钢板进行附图2三道次正转(19)冷却，直至冷却完成离开冷却区。经过附图1中2#钢板探测器(5)检测钢板，附图1中2#高温计(6)测温及3#钢板探测器(7)检测来钢信号，钢板输送进入附图1中矫直机(8)。最终，钢板冷却至782℃，全长钢板温度差≤6℃，生产时间节约20％，满足工艺要求。

实施例二：以生产62mm厚q345b钢板为例，长度10m，精轧机出口距离加速冷却入口40m，加速冷却出口距离矫直机入口38m，辊道速度为0.50m/s。采用附图1-2布置的步进式摆动冷却工艺的应用技术为例来进一步描述其方法。附图1精轧机(1)轧后的钢板温度为912℃，经附图1中1#高温计(2)测温及1#钢板探测器(3)检测来钢信号，钢板输送进入附图1中在线加速冷却系统(4)，采用附图2上冷却器(12)及下冷却器(13)进行冷却。其它相关工艺参数设定如下：附图2中l冷却器间距(9)为1m、l钢板长度(10)为10m、l’冷却区长度(11)为20m。钢板进行附图2一道次正转(14)冷却，附图2中bf冷却器开启幅度(15)l+k*l＝15m(k＝5)，开启16组冷却器冷却，钢板正向运行至附图2中zb正向摆动距离(16)nl＝4m(n＝4)处，钢板进行附图2二道次反转(17)冷却，钢板反向运行至附图2中fb反向摆动距离(18)(n-0.5*m)*l＝3.5m(n＝4，m＝1)处，钢板进行附图2三道次正转(19)冷却，直至冷却完成离开冷却区。经过附图1中2#钢板探测器(5)检测钢板，附图1中2#高温计(6)测温及3#钢板探测器(7)检测来钢信号，钢板输送进入附图1中矫直机(8)。最终，钢板冷却至732℃，全长钢板温度差≤5℃，生产时间节约28％，，满足工艺要求。