层流冷却区工艺技术操作作规程

6层流冷却工艺技术操作规程6.1 范围本标准规定了重庆钢铁股份有限公司（下称公司）热轧板带厂层流冷却的工艺流程、工艺条件及操作注意事项等内容。6.2引用标准重钢热轧板带厂生产线生产工艺要求重钢热轧板带厂生产线按炉送钢管理制度重钢热轧板带厂产品质量管理制度要求等。6.3工艺流程6.4工艺说明6.4.1工艺概述冷却装置为低压管式层流冷却。布置在输出辊道的上方和下方。分为粗调区和精调区。上喷单元悬挂在辊道的上方，摆动式喷头框架位于传动侧。摆动式喷头框架可用液压缸向上翻转最大70 度，不影响辊道检修和处理堆钢。下喷单元安装在辊道架上。流量可通过手动阀来预调节。各个喷头的流量是否相同由装在上集管上的显示管的水位指示。冷却区段总计20区，其中分为3个快冷段、12个粗调段、2个快冷段、3个精调段；每个区段设有一个翻转液压缸，可以将设置于辊道上方的上喷单元的框架向上方摆动打开，让出辊道上方的空间，方便辊道检修和处理废钢；下喷单元安装在辊道架上。流量可以在一定范围内通过手动阀来调节。各个喷头的流量是否相同由装在上集管上的测量标杆的水位指示。6.4.2 输出辊道的控制控制方式：l 输出辊道主要是速度控制，同时处理事故时可以反转。l 输出辊道的速度应与带钢运行速度同步，以免打滑划伤带钢表面。l 输出辊道要有与精轧轧制末机架和卷取机同时相匹配的升降速功能。带钢头部从精轧末机架出来时，输出辊道速度以比精轧末机架出口速度超前1525%运行；带钢尾部从精轧末机架出来时，输出辊道比精轧末机架出口速度滞后1525%运行。l 当辊道上同时存在两根带钢时，每组辊道应以不同速度运行（超前或滞后）。输出辊道可分组单动，也可与1#，2#卷取机入口前辊道联动。l 辊道外冷水控制：分8组冷却，用电磁阀控制冷却水自动启闭。辊道检查、调整标准：l 不能有破裂、掉肉的辊子；l 辊面不能有尖锐的硬质粘结物；l 不能有卡死的辊子、反转的辊子；l 不允许相邻两根辊子成为惰辊，整个辊道惰辊不能超过3根；l 辊子运行平稳、无震动和无异常噪声；l 辊子冷却情况良好。6.4.3层流冷却装置布置形式冷却装置的形式：上部集管采用常规U型层流集管，微正压方式供水。下部采用直喷集管，带一定喷射角，保证冷却水与带钢的充分热交换，及上下表面冷却均匀。阀门方式：阀门控制机构是在每根供水管上设置手动调节阀和气动截止阀，个别供水管设置电磁流量计和气动调节阀。手动调节阀用于设备维修，兼作流量手动调整。气动截止阀用于上下集管冷却水的及时开闭。流量计用于计量上下集管水量，保证上下冷却均匀，用作调整指导。气动调节阀用于上下集管冷却水的及时开闭和水量调整。侧喷所需的中压水路系统采用中压总管供水，在各喷嘴供水支路上采用手动调节阀调节水量和气动截止阀控制侧喷机构的开闭。集管布置形式：冷却区段总计20区，其中分为3个快冷I段、12个精调段、2个快冷II段和3个微冷段；每个组设有一个翻转液压缸，可以将设置于辊道上方的上喷单元的框架向上方摆动打开，让出辊道上方的空间，方便辊道检修和处理废钢；下喷单元安装在辊道架上。每个精调段和快冷段有4根上集管（每根集管有1个气动蝶阀），12根下集管（每3根集管有1个气动蝶阀），精调段每根上集管有二排U型管；每个微冷段有8根上集管（每1根集管有1个气动蝶阀），16根下集管（每2根集管有1个气动蝶阀），微冷段每根上集管有1排U型管。每根集管均由气动蝶阀控制开关，快冷I段、精调段、微冷段各一组流量可通过手动阀预先调节，并设置流量计。快冷II段设气动调节阀，流量可实现100（全开）、50（半开）和0（关）的控制。在层流冷却的入口、出口及每个冷却区之间设有侧喷扫水喷嘴，在入口、出口还各设有压缩空气扫水喷嘴，用于除去带钢表面的积水，以提高冷却效率。每个侧喷喷嘴由气动阀控制开关。6.4.4层流冷却轧制的控制方式层流冷却粗调段和精调段的前段上下集管分别装有流量计。它能测出单根集管的水量供给冷却模型和控制软件使用。还可以通过流量的变化情况判断集管是否堵塞。一旦流量发生较大变化，应立即检查何处设备发生故障，并排除。层流冷却针对轧制工艺、产品钢种、产品规格、性能要求等，由人工开闭控制给水单元的组合，或自动计算和控制开闭给水单元的组合，以达到预想的冷却效果。1）自动控制方式过程机对控冷过程进行自动设定。过程机对控冷过程设定时，层流冷却的初始设定和前馈控制由过程计算机完成，基础自动化按照过程计算机所给出的喷水组数控制相应喷水阀门的开闭。在此工作模式下，人工干预无效。2）半自动控制方式当过程机故障或设定偏差过大时可采用半自动由操作员在HMI上对控冷参数和规程进行人工设定。并可对其进行存储，供操作员选择调用。6.4.5冷却工艺a）全长冷却方式：从头到尾带钢总长度上全部进行喷水。b）头部不冷却方式：是指板厚6mm以上及强度较高的品种，不冷却长度一般控制在1015m。c）尾部不冷却方式：是指板厚3mm以下及强度较高的品种，不冷却长度一般控制在2030m。d）头尾不冷却方式：是指既薄又硬的板厚和品种。e）全长不冷却方式：是指对于含碳量较高的喷水后易于开裂的品种。6.4.6高位水箱控制要求高位水箱设有冷却水温度计，用以检测当前水温，输入控制软件中使用。高位水箱设有液面控制器，按实际液面高度来控制补水泵的开闭组数。供水水位必须控制在标高+7650mm的250mm范围内，当水位标高低于+7400时，自动进行补水；由于高位水箱有溢流功能，当水箱水位标高高于+7900时，多余的水会通过溢流管道回流，故对超高水位的控制要求并不严格。在层流冷却过程中，车间供水系统必须连续向高位水箱供水，其供水量应大于或等于层流冷却出水量；在层流冷却结束后，车间供水系统可以停止向高位水箱供水，但在停止供水前，高位水箱的水位标高必须达到+7900mm。温度传感器测定水箱内水温；四个流量计分别测定粗、精调区的上、下冷却集管各一根的流量，水温及流量以420mA模拟信号形式传输给层流冷却的计算机控制系统，以确定向层流冷却系统的供水量。6.4.7冷却技术要求带钢头部出最后一架轧机，跟踪系统检测到带钢头部到达层流冷却各组辊道时，冷却水上下集管、侧喷水打开，进入卷取机夹送辊入口侧导板后，通过位置、压力传感器引导对带钢进行对中。热轧终轧温度（850950）后经层冷冷却装置冷却到300680.层流冷却效果控制的好坏，对带钢产品的金相组织和机械性能起着决定性的作用。6.4.8检测仪表要达到控制卷取温度的目的，还必需在冷却线上布置相应的检测仪表，如热金属检测器、测温仪等来实现跟踪带钢，实测温度，修正模型的功能，在供水总管上设置有水温与水压测量仪表，高位水箱上设置液位计，可以反馈冷却水的信息，为控冷模型提供数据。6.4.9带钢层流冷却的功能带钢层流冷却控制系统应具有以下功能： 根据带钢的组织性能要求，选择所需的冷却曲线和带钢温度分布曲线，并根据钢种和带钢的厚度，精轧出口的带钢温度和带钢出口速度进行带钢冷却的预设定。 根据实测的各段的带钢速度、带钢厚度和温度进行动态调整控制和补偿（前馈控制和反馈控制）。 准确预报带钢在规定的不同冷却区域上的温降及平均冷却速度。 根据实测的带钢终轧温度、速度、带钢厚度、卷曲温度以及水温等参数，对预设定的模型参数进行自学习。 数据采集及报表打印等 操作方式上采用手动操作方式、半自动操作方式、自动操作方式6.4.10层流冷却的控制模型及其控冷策略层流冷却数学模型直接影响到卷取温度的控制精度，主要包括空气冷却模型和喷水冷却模型两部分。通常带钢从精轧机末机架出口到卷取机入口的冷却过程如下图所示。图中Tf 为终轧温度，Tc 为卷取温度，对于Tf 和Tc 的温度范围是由所生产带钢的钢种和规格来确定。而数学模型的主要任务就是根据所轧带钢的钢种和规格要求，确定打开第一组集管的位置（即A 点）、所需打开的冷却集管的组数以及相应的冷却集管开启与关闭的组合（即确定B 点），后者可由带钢冷却策略来确定的。6.4.11 带钢轧后冷却过程控制数学模型分类如上所述，在带钢轧后冷却过程中，带钢经历了空冷、水冷、然后再空冷等热交换过程，因此再带钢轧后控冷过程中的数学模型应包括如下数学模型： 带钢空冷过程中的温度场计算计算模型（空冷温降模型） 热交换系数数学模型 热传导系数数学模型 与热交换过程相关的物理参数数学模型（如钢的比热等） 带钢的冷却速度计算模型 卷取温度前馈控制数学模型 卷取温度反馈控制数学模型 模型参数自学习模型6.4.12带钢轧后冷却过程的控制策略（1）冷却策略根据所轧带钢的钢种和带钢厚度的不同，所采用的轧后控冷的策略也是不同的，概括起来有以下部分： 对于要求控制形变奥氏体的组织状态阻止奥氏体晶粒长大、固化因形变而引起的位错或降低相变温度等钢种，采用前部冷却策略，即先打开前精调区和冷却区前部的冷却集管，用后精调区对卷曲温度进行微调控制。 对于主要控制室温组织相变过程、控制铁素体的长大及轧制后二相粒子析出等钢种，采用后部冷却策略，即采用先打开冷却区后部分集管进行冷却，用后精调区对卷曲温度进行微调控制；或采用先打开冷却区后部分的集管和后微调区的集管进行冷却，用前精调区对卷曲温度进行微调控制。 对于某些对高冷却速度敏感的钢种（尤其是在较厚规格时），可以采用在冷却区的前部分（或全部）以一定的间隔开启冷却集管，用后精调区对卷曲温度进行微调控制。 另外还有头尾不冷和头尾微冷模式供选择，以便于卷取机咬入。（2）带钢冷却过程的预设定根据精轧机组计算机给出的带钢材质、带钢厚度、带钢速度、终轧温度、卷曲温度及带钢组织性能级别，层流冷却过程计算机将根据带钢材质带钢厚度及带钢组织性能级别等选择带钢的冷却策略，确定带钢的开冷温度、各个冷却段中的平均冷却速度和卷曲温度，计算所需开启冷却集管的组数（冷却区长度），并根据所确定的冷却策略选定冷却模式，然后将上述结果传送给控冷区域的I 级计算机进行控制。（3）前馈控制由于F7 与层流冷却第一组集管之间的距离为10 米左右，当带钢出F7 后，层流冷却系统将根据所测到的F7 出口速度、终轧温度、冷却水温以及钢板的厚度，通过数学模型计算，决定集管喷嘴开启和关闭的位置、数量及组态。并连续的检测F7 出口速度、温度、厚度、冷却水温的变化（一般为0.1s 左右检测一次），从而不断地通过改变冷却集管的开启和关闭的数量，来预先调节卷取温度控制。（4）反馈控制反馈控制主要用来修正卷曲目标温度的偏差，以便达到较高的卷取温度控制精度。其分为两部分调节，一是当带钢头部到达TM 温度检测点时，若检测的温度与所通过模型计算的温度值产生误差时，则通过反馈控制对所产生的误差值进行修正；二是当带钢头部到达卷曲温度温度检测点时，若所测卷曲温度与设定的卷曲温度产生误差时，则通过反馈控制对所产生的误差进行修正控制。（5）带钢头尾冷却控制在带钢冷却过程中为了控制带钢的纵向温度均匀性，需要对带钢的头尾进行控制，由于本项目在粗轧机和精轧机组间采用热卷箱，因此带钢的纵向温差较小，可以不考虑在带钢的冷却过程中的温度补偿，仅对带钢的头部和尾部通过冷却区时采用减少冷却组数的方式对带钢头尾温度进行控制。（6）自适应控制当带钢通过通过TM 和CT 时，不断的进行带钢温度的检测并与计算值进行比较，根据比较的差值，对温降模型的参数进行自适应计算。（7）模型参数的自学习根据前卷带钢的卷曲温度的实测值与卷曲温度的目标值的差值，对温降模型的参数进行学习，并用于下卷钢的控冷控制中。6.5主要设备及性能参数6.5.1 输出辊道a）用途输出辊道位于精轧机组之后、带钢冷却区，将带钢输送到1#卷取机入口辊道。所有辊子由电机直接驱动，辊子驱动装置位于轧机操作侧。辊子和轴承座、电机、边板一起安装在支架上。辊子整体装置离线装配。正常情况下辊子向轧制方向转动。手动操作可逆向转动。b）技术参数型式： 单独传动、空心辊道，辊身表面喷焊耐磨层辊道总长约： mm辊子尺寸： 3001780mm辊距： 380mm辊道速度： Max20m/s辊道组数： 12组辊子数量： 315根传动电机： 315台，AC11kW，1273r/min辊子冷却形式：靠F7侧21和层流冷却后20根辊道为内冷、其余部分辊身外冷。冷却水由层流冷却的高位水箱提供，外冷辊道冷却水开闭通过层流冷却程序自动控制；冷却水均排入层流冷却铁皮沟。6.5.2 层流冷却a）用途层流冷却装置位于精轧机组之后、地下卷取机组之前。为了控制带钢的冶金特性，在输出辊道上设有层流冷却装置。层流冷却装置能根据带钢厚度、温度、钢种及轧制速度等工艺参数，控制喷水组数、调节水量，将带钢由终轧温度冷却至所要求的卷取温度。b）技术参数型式： 上、下管式层流成品带钢厚度： 1.2-19mm成品带钢宽度： 8001630mm带钢最大速度： 18.0m/sF7出口温度： 870900卷取温度： 500750冷却有效宽度： 1780mm冷却有效长度： 96m总水量： 12550m3/h供水方式： 机旁高位水箱供水供水压力： 0.07MPa温度： 喷头出口水温35，冷却时约40控制组数： 20组精调区： 3组粗调区： 17组每组集管数量：精调区 上集管：8根；下集管：8x2根粗调区 上集管：4根；下集管：4x3根每根集管水量：精调区 上集管：36m3/h；下集管：18m3/h粗调区 上集管：70m3/h；下集管：30m3/h集管开闭方式： 气动蝶阀,开闭时间0.7s（精调区）,1.5s（粗调区）气动控制蝶阀数量：精调区 上集管：24个；下集管：24个粗调区 上集管：68个；下集管：68个侧喷： 数量24组（其中2组为压缩空气吹扫）侧喷水压力： 1.01.2MPa侧喷气压力： 0.40.6MPa侧喷气流量： 128m3/h（2组）侧喷水流量： 384m3/h上部集管架翻转液压缸：缸径/杆径： 125/70mm最大速度： 150mm/s数量： 20个6.5.3高位水箱a）用途用于向层流冷却系统提供冷却用水。高位水箱的主要用途是为层流冷却系统储备并提供压力约为0.70.025bar的冷却用水。首先将冷却用水通过管道输送到约7米高的高位水箱的箱体中储存，在层流冷却需要用水时，通过输出管道向层流冷却系统提供因高度差而产生一定压力的冷却用水。设备允许提供的最大供水量约为11560m3/h。高位水箱为长期断续工作制，高位水箱的工作状态随层流冷却的工作而变。b）技术参数水箱总蓄水量： 约171t水箱直径： 约1900mm水箱进水流量： 15600m3/h6.6 操作规程6.6.1自动操作规程1) 在（）画面，按“” 按钮，打开（） 窗口。2) 在（）窗口，CTC模式选“”，选择自动。6.6.2手动操作规程1) 在（）画面，按“” 按钮，打开W窗口。2) 在（）窗口，CTC模式选“”，选手动。3) 在（）画面，按“” 按钮，打开窗口。4) 在（）窗口，进行状态输入。a) 在输入框输入冷却段代号。b) 在输入框输入喷嘴流量选择代号。c) 在输入框输入喷嘴号。d) 输入结束后按“”进行确认，按“”否定上述输入。e) 在输入框输入侧喷嘴代号。f) 输入结束后按“”进行确认，按“”否定上述输入。5) 在（）画面，按“” 按钮，打开（）窗口。a) 在输入框输入冷却段代号。b) 在输入框输入喷嘴流量选择代号。c) 在输入框输入喷嘴号。d) 选“”开所选喷嘴，选“”关所选喷嘴。e) 在输入框输入侧喷嘴代号。f) 选“”开所选侧喷，选“”关所选侧喷。g) 在输入框输入冷却段代码。h) 按“”层流冷却集管向上/下摆。i) 选择F7出口空气吹扫开/关。j) 选择层冷出口空气吹扫开/关。6.7 操作台面板说明无操作台。6.8HMI操作界面说明6.8.1CTC监控画面1.画面上部为钢卷号，钢种，高位水箱液位显示，冷却水温度显示。2.画面中部为输出辊道设备布置图。要求显示轧件行进位置，轧件所到位置相应的机械设备要变红。上、下阀组有三种颜色：关闭时为灰色，打开为绿色，如设定为故障阀为红色。冷却架抬起显示红色；冷却架落下时显示绿色。侧喷及吹扫只有启闭两种状态，不设故障信息，打开时为绿色，关闭时为灰色。3.画面下部为层流冷却温度历史趋势图，并显示重要参数的设定值和反馈值和层流冷却控制方式。右下角设有修改开阀数，在自动模式下操作工可根据实际情况增加或减少开阀数，按“清除”按钮，可以把人工干预的开阀数清除掉，操作工每次要修改开阀数，必须按下“确认”按钮。参数显示：(1) 终轧温度设定值和反馈值，单位：；(2) F7出口厚度设定值和反馈值，单位：mm；(3) 速度设定值和反馈值，单位：m/s；(4) 卷取温度设定值和反馈值，单位：；(5)粗调段开阀数；(6)精调段开阀数。注：设定值为蓝色，实际反馈值为绿色。4画面左下端设有画面切换按钮“设定画面”和“操作方式选择”按钮。点击“操作方式选择按钮”，可弹出对话框，可选择三种操作方式：“自动模式”、“手动模式”、“测试模式”。6.8.2CTC设定画面CTC设定画面由三部分组成：故障阀设定、手动和测试命令、CTC参数设定。1.故障阀只包括上、下集管部分，分别为按钮A1-A80和B1-B80。操作工可根据阀组测试结果来设定故障阀。设定为故障阀时按钮显示红色，反之为平常色“灰色”。2.中间部分为“手动和测试命令”按钮,应配合操作模式来使用，如果在监控主画面中设定为手动模式，点击这组按钮