层流冷却区操作规程

6层流冷却工艺技术操作规程

6.1范围

本原则规定了重庆钢铁股份有限企业（下称企业）热轧板带厂层流冷却日勺工

艺流程、工艺条件及操作注意事项等内容。

6.2引用原则

重钢热轧板带厂生产线生产工艺规定

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

规定等。

6.3工艺流程

6.4工艺阐明

6.4.1工艺概述

冷却装置为低压管式层流冷却。布置在输出辐道的上方和下方。分为粗调区

和精调区。上喷单元悬挂在短道的上方，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，不影响轨道检修和处理堆钢。下喷单元

安装在辑道架上。流量可通过手动阀来预调整。各个喷头的流量与否相似由装在

上集管上的显示管区I水位指示。

冷却区段总计20区，其中分为3个快冷I段、12个粗调段、2个快冷H段、3个精调段;

每个区段设有一种翻转液压缸，可以将设置于辑道上方的上喷单元的框架向上方摆动打开，

让出辑道上方的空间，以便短道检修和处理废钢；下喷单元安装在辑道架上。流量可以在一

定范围内通过手动阀来调整。各个喷头的流量与否相似由装在上集管上H勺测量标杆口勺水位指

zKo

输出辐道口勺控制

控制方式：

•输出辐道重要是速度控制，同步处理事故时可以反转。

•输出短道的速度应与带钢运行速度同步，以免打滑划伤带钢表面。

•输出假道要有与精轧轧制末机架和卷取机同步相匹配的升降速功能。带

钢头部从精轧末机架出来时，输出限道速度以比精轧末机架出口速度超

前15〜25%运行；带钢尾部从精轧末机架出来时，输出短道比精轧末机

架出口速度滞后15〜25%运行。

•当辑道上同步存在两根带钢时，每组辑道应以不一样速度运行（超前或

滞后）。输出轻道可分组单动，也可与1#,2#卷取机入口前根道联动。

•辐道外冷水控制：分8组冷却，用电磁阀控制冷却水自动启闭。

辑道检查、调整原则：

•不能有破裂、掉肉日勺辐子；

•辐面不能rr锋利的硬质粘结物;

・不能有卡死的辐子、反转欧J根子；

•不容许相邻两根辐子成为惰辐，整个辐道惰辐不能超过3根；

•幌子运行平稳、无震动和无异常噪声；

•耨子冷却状况良好。

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足热互换，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整阀和气动截止阀，个别供水管

设置电磁流量计和气动调整阀。

手动调整阀用于设备维修，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。

气动调整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I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

调整阀调整水量和气动截止阀控制侧喷机构日勺开用。

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［I段

和3个微冷段；每个组设有一种翻转液压缸，可以将设置于辐道上方的上喷单元

日勺框架向上方摆动打开，让出辐道上方日勺空间，以便辐道检修和处理废钢；下喷

单元安装在短道架上。

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I

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

通过手动阀预先调整，并设置流量计。快冷II段设气动调整阀，流量可实现100%

（全开）、50%（半开）和0%（关）的控制。

在层流冷却日勺入口、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，用于除去带钢表面日勺积水，以提高冷却效率。每

个侧喷喷嘴由气动阀控制开关。

层流冷却轧制日勺控制方式

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

管的水量供应冷却模型和控制软件使用。还可以通过流量的变化状况判断集管与

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、性能规定等，由人工开闭控

制给水单元日勺组合，或自动计算和控制开闭给水单元的组合，以到达预想时冷却

效果。

I）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期，层流冷却的I初始设定和前馈控制由过程计算机完

毕，基础自动化按照过程计算机所给出H勺喷水组数控制对应喷水阀门的开闭。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。

冷却工艺

a）全长冷却方式：从头到尾带钢总长度上所有进行喷水。

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10〜15mo

c）尾部不冷却方式：是指板厚3mm如下及强度较高的品种，不冷却长度一

般控制在20〜30m。

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H勺喷水后易于开裂的品种。

高位水箱控制规定

高位水箱设有冷却水温度计，用以检测目前水温，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『、J±250mm范围内，当水位标高下于

+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，多出日勺水会通过溢流管道回流，故对超高水位的控制规定并不严格。在层流

冷却过程中，车间供水系统必须持续向高位水箱供水，其供水量应不小于或等于

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到达+7900mm。温度传感器测定水

箱内水温；四个流量计分别测定粗、精调区口勺上、下冷却集管各一根的流量，水

温及流量以4-20mA模拟信号形式传播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。

冷却技术规定

带钢头部出最终一架轧机，跟踪系统检测到带钢头部抵达层流冷却各组辐道

时，冷却水上下集管、测喷水打开，进入卷取机夹送转入口侧导板后，通过位置、

压力传感器引导对带钢进行对中。

热轧终轧温度（850〜950℃）后经层冷冷却装置冷却到300〜680℃.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

要到达控制卷取温度的目的，还必需在冷却线上布置对应的检测仪表，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，可以反馈冷却水日勺信

息，为控冷模型提供数据。

带钢层流冷却日勺功能

带钢层流冷却控制系统应具有如下功能：

•根据带钢的组织性能规定，选择所需口勺冷却曲线和带钢温度分布曲线，并

根据钢种和带钢的厚度，精轧出口口勺带钢温度和带钢出口速度进行带钢冷却口勺预

设定。

•根据实测的各段日勺带钢速度、带钢厚度和温度进行动态调整控制和赔偿

（前馈控制和反馈控制）。

•精确预报带钢在规定日勺不一样冷却区域上R勺温降及平均冷却速度。

•根据实测H勺带钢终轧温度、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。

•数据采集及报衣打印等

•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

层流冷却的控制模型及其控冷方略

层流冷却数学模型直接影响到卷取温度日勺控制精度，重要包括空气冷却模型

和喷水冷却模型两部分。一般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。

时I可（秒）

图7.2带钢轧后控冷过程示意图

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。而数学模型的重要任务就是根据所轧带钢的钢种和规

格规定，确定打开第一组集管的位置（即A点）、所需打开日勺冷却集管日勺组数以

及对应日勺冷却集管启动与关闭的组合（即确定B点），后者可由带钢冷却方略来

确定的。

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

热互换过程，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）

□热互换系数数学模型

热传导系数数学模型

U与热互换过程有关日勺物理参数数学模型（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

带钢轧后冷却过程的控制方略

（1）冷却方略

根据所轧带钢的钢种和带钢厚度日勺不一样，所采用日勺轧后控冷日勺方略也是不

一样的，概括起来有如下部分：

□对于规定控制形变奥氏体的组织状态制止奥氏体晶粒长大、固化因形变而引

起的位错或减少相变温度等钢种，采用前部冷却方略，即先打开前精调区和冷却

区前部H勺冷却集管，用后精调区对卷曲温度进行微调控制。

□对于重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，采用后部冷却方略，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；或采用先打开冷去1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日勺钢种（尤其是在较厚规格时），可以采用在冷

却区的前部分（或所有）以一定日勺间隔启动冷却笑管，用后精调区对卷曲温度进

行微调控制。

此外尚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

油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日勺冷却方略，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，计算所需启动冷却集管日勺组数（冷却区长度），并根

据所确定的冷却方略选定冷却模式，然后将上述成果传送给控冷区域『、JI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1（）米左右，当带钢出F7后,

层流冷却系统将根据所测到日勺F7出口速度、终轧温度、冷却水温以及钢板日勺厚

度，通过数学模型计算，决定集管喷嘴启动和关闭的位置、数量及组态。并持续

H勺检测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），从而不停地通过变化冷却集管的启动和关闭H勺数量，来预先调整卷取温度

控制。

（4）反馈控制

反馈控制重要用来修正卷曲目的温度的偏差，以便到达较高的卷取温度控制

精度。其分为两部分调整，一是当带钢头部抵达TM温度检测点时，若检测的

温度与所通过模型计算日勺温度值产生误差时，则通过反馈控制对所产生日勺误差值

进行修正；二是当带钢头部抵达卷曲温度温度检测点时，若所测卷曲温度与设定

日勺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日勺纵向温度均匀性，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口勺温度赔偿，仅对带钢口勺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，不停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，对温降模型内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I卷曲温度的实测值与卷曲温度的目的I值日勺差值，对温降模型

日勺参数进行学习，并用于下卷钢日勺控冷控制中。

6.5重要设备及性能参数

6.5.1输出短道

a）用途

输出短道位于精轧机组之后、带钢冷却区，将带钢输送到1#卷取机入口掘道。所

有辑子由电机直接驱动，根子驱动装置位于轧机操作侧。幌子和轴承座、电机、

边板一起安装在支架.匕辐子整体装置离线装配。正常状况下帽子向轧制方向转

动。手动操作可逆向转动。

b）技术参数

型式：单独传动、空心短道，辐身表面喷焊耐磨层

辐道总长约：119185mm

辐子尺寸：0300x1780mm

短距：380mm

短道速度：Max20m/s

辑道组数:12组

辐子数量：315根

传动电机：315台，ACllkW,〜1273r/min

辑子冷却形式：靠F7侧21和层流冷却后20根辐道为内冷、其他部分辘身

外冷。冷却水由层流冷却的高位水箱提供，外冷辐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。

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，在输出短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、调整水量，将带钢由终轧温度冷却

至所规定的卷取温度。

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：800~1630mm

带钢最大速度：18.0m/s

F7出口温度：870〜900c

卷取温度：500〜750℃

冷却有效宽度：1780mm

冷却有效长度：〜96m

总水量：I2550m3/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wo.7s（精调区），W1.5s（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：1.0〜1.2MPa

侧喷气压力：0.4〜0.6MPa

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：①125/①70mm

最大速度：150mm/s

数量：20个

高位水箱

a）用途

用于向层流冷却系统提供冷却用水。

高位水箱的重要用途是为层流冷却系统储备并提供压力约为0.7±0.025bar口勺冷

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

力日勺冷却用水。设备容许提供的最大供水量约为」560m3/h。

高位水箱为长期断续工作制，高位水箱日勺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①1900mm

水箱进水流量:15600m3/h

6.6操作规程

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。

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”"否认上述输入。

e）在输入框输入侧喷嘴代号。

0输入结束后按“”进行确认，按”"否认上述输入。

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操作台面板阐明

无操作台。

6.8HMI操作界面阐明

CTC监控画面

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L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.画面中部为输出辑道设备布置图。规定显示轧件行进位置，轧件所到位置对应的机械

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状况增长或减少开阀数,

按''清除"按钮，可以把人工干预的开阀数消除掉，操作_L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：C；

(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”。

CTC设定画面

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