2700mm中板控冷设备系统改造的研制与开发

2700mm中板控冷设备系统改造的研制与开发摘要本文介绍了某中板厂控冷设备改造的设计研制，重点介绍了对直集管冷却集箱的分组改造。该设备由上下24组高密直集管组成，具有冷却能力强、冷却均匀，且设备结构较之其他冷却形式维护维修简单等特点。利用该控冷设备，进行控制冷却，达到了预期性能指标。关键词控冷设备高密直集管ABSTRACTDesignandresearchofacceleratedcoolingequipmentinnovationinaplatemillplantisintroduced.Groupinginnovationofhighdensitystraightpipecoolingwaterboxisespeciallypresented.Theequipmentiscomposedof24suitstopandbottomhighdensitystraightpipecoolingwaterbox,whichhasstronganduniformcoolingcapability.Thesimplestructureandeasymaintenancearethecharacteristicsofthedevicetoo.Theacceleratedcoolingequipmentisused,processingcontrolcooling,theexpectedresultshavebeenachieved.KEYWORDSacceleratedcoolingequipmenthighdensitystraightpipe中图分类号：G267文献标识码：A文章编号：1前言2003年3月，某中板厂根据当时的钢铁市场状况，为了开发生产高性能、高附加值品种板，提高产品质量、降低生产成本，提高市场竞争力，在精轧机后矫直机前的运输辊道上新建了一条高密直集管形式控制冷却系统。但基于当时的公司具体情况，没有给该套控冷设备设计安装自动化控制系统，但保持预留，仅上了一套简易控制系统。随着钢铁行业的迅猛发展，市场竞争日益激烈，对钢板的性能及品种要求愈来愈高，2006年，该公司决定对该套控冷设备进行技术改造。具体改造内容：控制冷却设备改造系统由控冷机械设备和控冷自动化系统两部分组成，营口流体负责设计研制控制冷却设备，东北大学负责设计研制控冷自动化系统，并进行钢种开发。2设备选型钢铁企业的管理层和技术人员愈来愈深知采用控冷设备的重要性。控冷设备也被称为加速控制冷却设备（ACC）。所谓加速冷却，是将热轧后的钢板或钢带立即进行水冷，通过控制相变组织来提供力学性能的技术【1】。近十年来，由控制轧制和控制冷却所组合的TMCP工艺正在将钢材的生产技术推向一个新的高度。现在世界各国较先进的钢铁企业几乎都已经采用这一重要工艺，实现这一工艺，离不开加速冷却设备。控冷设备的形式有许多种，当前国内外的形式应用最多的是U型管、直集管、水幕等，每种设计形式，都有实效。如果设计不合适，无论哪种形式，都达不到预期效果。该设备设计是关键，制造是保证，设计和制造都有很多诀窍，两者不容忽视【2】。营口流体设备（集团）有限公司根据该公司的实际情况，从经济性和有效性出发，经过多次设计，多方论证，最终决定本次改造采用高密直集管形式。3设计依据设计依据一：控冷设备设计基本工艺参数：冷却开始温度：950-800冷却终了温度：650-600冷却速度：2-50/S冷却区长度：23.5m辊径：350mm辊身长：2800mm辊距：1000mm辊面标高：+800mm辊道运行速度：02.454.9m/s设计依据二：产品大纲：东北大学用改造后的控制冷却系统，负责开发四个典型钢种X65，X70，E36，E40的TMCP工艺。4控制冷却设备系统改造4.1控冷设备改造前问题4.1.1控冷设备震动大改造前的控冷设备：在开闭阀门时整个装置震动大，噪声大。即在过钢时，开启一定组数阀门瞬间即开启一定组数上下冷却集箱时震动大噪声大；另外，上下冷却集箱关闭瞬间时震动大。经过仔细观察研究发现了问题所在：在设备安装时没有完全按照图纸制造，将可曲挠橡胶接头取消，改为无缝钢管硬连接，才导致以上现象发生。4.1.2侧喷效果不理想在设计该控冷设备侧喷系统时，由于控冷区域空间紧张，故没有单独设计自成体系的侧喷系统，而是接入工厂的来水管道。由于来水压力不足，只有0.30.5MPa，在过钢时侧喷水效果十分不理想，不能完全吹扫掉钢板上的积水。4.1.3手动操作不方便在设计该控冷设备系统时，由于当时投资资金所限，控制阀组中调节阀采用手动调节来实现；控制系统也只设计了简易控制系统。所以操作起来不方便，也影响生产效率，增加了工人的劳动强度。4.1.4控制冷却钢种受限该控冷设备冷却能力偏小，冷却集箱只有一种，冷却流量调节范围窄，对冷却钢种及钢种开发起到了制约作用。4.2控冷系统改造新增设备改造后控冷设备工艺布置如下：改造后控制冷却机械设备仍布置在精轧机后19m处，即以第8辊为基准，第9辊和第10辊中间开始布置第一组直集管冷却集箱。每组间距1米，依次顺延，沿轧制中心线仍布置24组直集管冷却集箱。4.2.1新增可曲挠橡胶接头将控冷设备水配管装置进行改制：新增24个DN200可曲挠橡胶接头、16个DN150可曲挠橡胶接头、8个DN250可曲挠橡胶接头。48个不同规格的可曲挠橡胶接头，按对应规格通经与阀组相连接，从根本上解决了震动问题，保证了该控冷设备的精度，延长了该设备的使用寿命。4.2.2新增5组侧喷装置在ACC冷却区内设置高压水侧喷装置，打破钢板表面的蒸汽膜，将积累的冷却水吹掉，置换新水，提高控制冷却水的冷却能力，以及通过不同集管组数和侧喷组合，实现不同的冷却工艺需求。该侧喷水装置主要由侧喷水泵、对夹蝶阀、止回阀、气动三通半球阀、手动球阀、气动蝶阀、可调向喷嘴、金属软管、管路、管夹、可曲扰橡胶接头、压力表及管件等组成。流量：90m3/h；压力：1.0MPa。新设计为5组侧喷装置。由于控冷区域空间有限，在相邻控冷区域室外，增加侧喷泵（一工一备）、控制阀组等，使侧喷系统从供水主管取水，自成循环系统，从根本上解决了水量水压问题，保证了控制冷却自动化系统及钢种开发的顺利实施。4.2.3控冷区域分为快速冷却区、主冷却区、精调冷却区三段针对原控冷系统的流量分析，根据控冷工艺及开发钢种需要，将控冷区域分为快速冷却区、主冷却区、精调冷却区三段。沿轧制方向依次布置为快速冷却区8组、主冷却区12组、精调冷却区4组。将原控冷系统的上下冷却集箱保留12组，作为改造后控冷系统的主冷却区。经过原冷却系统的数据采集，以及在营口流体控冷试验台的反复试验研制，该改造方案设计为快速冷却区8组，相应上集管喷嘴数为110个，喷嘴直径为13mm，下集管喷嘴数为130个，喷嘴直径为16mm；主冷却区12组，相应上集管喷嘴数为91个，喷嘴直径为12mm，下集管喷嘴数为105个，喷嘴直径为15mm；精调冷却区4组，相应上集管喷嘴数为91个，喷嘴直径为8mm