一種2300mm熱連軋機組超密集型冷卻的方法與流程

本發明涉及管線鋼軋制領域，具體為一種2300mm熱連軋機組超密集型冷卻的方法。
背景技術：
：目前，在軋制高級別管線鋼時，層流冷卻方式投入的水量基本是全部能力，暴露出冷卻能力不夠，特別是夏季高溫季節尤為突出。就設備而言，難以做到精確控制水量，并且鋼板上下表面冷卻不均勻，造成鋼板嚴重瓢曲變形，甚至產生卡鋼事故；上下集管冷卻能力不對應，通過金相組織看，鋼板上部晶粒細化，下部晶粒相對粗大；層流冷卻側噴水效果不好，而且鋼板表面排水不好，使鋼板上下表面冷卻不均。2300mm熱連軋機組是目前國內最寬的熱軋機組，它結合了國內外先進熱軋技術及我國國情，采用了當代世界及國內熱軋領域的新工藝、新技術、新設備。在這條先進的自主集成的熱軋生產線上，通過多項技術創新，成功開發并穩定生產了大量的高等級、高強度級別的產品，如：X80、X100等石油管線用鋼，所生產的品種和規格已經完全覆蓋了產品大綱的要求，創造了可觀的經濟效益。隨著市場需求的變化，高強度用鋼在強度級別、產品規格(厚度)、以及板帶平直度等外形方面的要求在日益提高，特別是在生產較厚規格的高級別管線鋼(如：X80等)的過程中，逐漸發現，原有的層流冷卻系統無法滿足上述產品的要求。國內外比較先進的同類寬帶鋼熱連軋機組，目前都基本上采用相同的帶鋼層流冷卻設備，但隨著市場對高強系列鋼種在產品尺寸、板型質量以及性能均勻性的要求日益提高，已經明顯暴露出原有帶鋼冷卻設備及系統能力的不足，主要表現在軋制寬厚規格高強系列鋼種時冷卻速率不足、冷卻能力偏低的問題。技術實現要素：本發明的目的在于提供一種2300mm熱連軋機組超密集型冷卻的方法，解決現有技術中存在冷卻速率不足、冷卻能力偏低的問題。本發明的技術方案是：一種2300mm熱連軋機組超密集型冷卻的方法，具體如下：(1)采用超密集型冷卻裝置，包括上集管、下集管、側噴裝置，上集管、下集管相對設置，上集管中的每根集管上增設側噴裝置；上集管為每組10根集管，單組總流量838m3/h，下集管為每組10根集管，單組總流量1676m3/h，上下集管流量之比為1：2，在每組中間位置增加側噴裝置；(2)采用單根集管雙排噴嘴設計，下集管中布置上排噴嘴和下排噴嘴，上排噴嘴和下排噴嘴交錯設置。本發明的優點及有益效果是：⑴普通層流冷卻設備用水量為40m3/m2h，超密集型冷卻設備用水量為120m3/m2h。⑵本發明集水管都增加均流孔板，提高集水管冷卻性能，增加集水管供水能力，克服設備冷卻能力衰減問題。⑶本發明改進側噴水系統，消除帶鋼表面積水，減小由于帶鋼表面積水給卷取溫度控制帶來的影響，減少鋼板的冷卻不均，從而提高控制精度。⑷本發明通過大幅度增加冷卻水量(主要是增加下排冷卻水量)、增設控制閥門、細化冷卻水分配等手段，提高冷卻系統的冷卻速率，從而提高冷卻能力，減少水溫對高級別管線鋼等生產影響和限制，實現全天候生產高級別管線鋼的能力，實現夏季(高溫季節)生產高級別管線鋼的能力，及提高產品的性能穩定性。⑸本發明通過增加每組集管的方式，將水量細化，使每根集管控制水量減小，并且在每根細化后的集管上增加控制閥門，進行水量的精細化控制。⑹本發明擴大上、下集管供水管徑，提高供水能力，加大上、下表面的冷卻能力，主要加大下表面冷卻能力，從而減小上下冷卻能力差異，使帶鋼上下表面組織更加接近均勻。同時減小或消除帶鋼由于冷卻產生的瓢曲變形，減少卡鋼事故的發生。附圖說明圖1為現有2300mm熱連軋機組層流冷卻系統分布圖。圖中，1主噴集管；2 精噴集管；3超快冷集管；4管線鋼帶。圖2為本發明改造后的超密集型冷卻裝置示意圖；圖中，5上集管；6下集管；7側噴裝置。圖3為本發明改造后下集管噴嘴布置示意圖；圖中，6下集管；8上排噴嘴；9下排噴嘴。圖4為高性能低成本X80的金相組織圖。圖5為高性能低成本X80非金屬夾雜物照片。具體實施方式如圖1所示，現有2300mm熱連軋機組層流冷卻系統，主要設有主噴集管1、精噴集管2、超快冷集管3，管線鋼帶4于主噴集管1、精噴集管2、超快冷集管3之間穿過，通過冷卻系統對管線鋼帶4進行冷卻。主噴集管1中的1～5組為快速冷卻區，主噴集管1中的6～18組為普冷區，精噴集管2的19～20組為精調區。每組長度為4560mm。快速冷卻區、普冷區、精調區單根集管水流量之比為1.9:1:0.5，上、下集管流量之比為1：1.22。2300mm熱連軋機組層流冷卻系統冷卻區集管流量見表1。表1現有2300mm熱連軋機組層流冷卻系統在使用中存在的問題：⑴冷卻速率不足，夏季層冷水溫高時表現尤為明顯，終軋后冷卻控制的中心任務就是實現要求的冷卻速率。生產實踐過程中，生產的穩定性、帶鋼板型狀態、機械性能與冷卻速率和冷卻區的長度關系非常密切。當水溫上升至30℃時，冷卻速率下降至23.7℃/s，冷卻區長達37.62米，生產穩定性下降，帶鋼瓢曲嚴重， 容易發生卷取機卡鋼事故。即使勉強卷取成功，帶鋼強度、落錘等機械性能也明顯下降。⑵上、下集管冷卻能力不匹配，上集管的冷卻能力沒有得到有效利用。帶鋼層流冷卻就是使帶鋼表面覆蓋一層處于層流狀態下流動的最佳厚度的水，利用熱交換原理使帶鋼冷卻至卷取溫度。方法是以低壓力大流量的冷卻水平穩的流向帶鋼表面，沖破帶鋼表面的蒸汽膜，隨后緊緊的覆在帶鋼表面而不飛濺。在具體實施過程中，本發明2300mm熱連軋機組超密集型冷卻的方法如下：1、如圖2所示，本發明改造后的超密集型冷卻裝置，主要包括上集管5、下集管6、側噴裝置7等，上集管5、下集管6相對設置，上集管5中的每根集管上增設側噴裝置7。為了使輸出輥道等設備充分利舊，減少工程投資，超密集型冷卻裝置與原層流冷卻裝置單組長度相同，均為4650mm，上集管由原來的每組4根集管，改造為10根集管，單組總流量838m3/h，下集管由原來的每組12根集管，改造為10根集管，單組總流量1676m3/h，上下集管流量之比為1：2，在每組中間位置增加側噴裝置1套，提高封水效果，2300mm熱連軋機組超密集型冷卻裝置與原層流冷卻裝置參數比較見表2。表2超密集型冷卻有以下優點與創新：⑴冷卻水流量增大，冷卻效率明顯提高。其中上集管流量增大25％，下集管流量增大105％。⑵上、下集管冷卻水流量之比調整為1：2，使上下集管冷卻能力互相匹配， 整體設備冷卻效率得到充分利用。調試過程中用2mm厚度的鋼板，單噴上集管、單噴下集管、上下集管匹配使用，測試出上、下集管冷卻能力。⑶如圖3所示，本發明改造后下集管6中布置上排噴嘴8和下排噴嘴9，上排噴嘴8和下排噴嘴9交錯設置，形成均流孔板。首次在熱連軋機組帶鋼層流冷卻區域采用單根集管雙排噴嘴設計，使下噴冷卻能力更強，更均勻。采用上述措施后，高性能低成本石油管線鋼X80，性能指標均滿足標準要求，見表3。表3高性能低成本管線鋼X80出廠主要指標統計高性能低成本管線鋼X80的性能檢驗結果大量統計分析，表明生產的高性能低成本石油管線鋼X80，不僅完全滿足用戶的技術標準要求，而且整體性能波動小，韌性指標的富裕量較大，完全滿足制管要求。在正常生產檢驗的基礎上，對高性能低成本石油管線鋼X80進行了通卷檢驗，檢驗了帶鋼的通卷力學性能。通卷檢驗的X80各項技術指標全部達到了標準要求。高性能低成本石油管線鋼X80，取鋼卷7個位置的試樣，進行通卷性能檢驗，其中尾部1m、65m、105m進行全面檢驗，其余位置檢驗拉伸性能和落錘撕裂面積。力學性能檢驗結果顯示，通卷性能各項指標均滿足標準要求，具體數值見表4。尾1m位置非金屬夾雜物檢驗如表5所示。表4管線鋼X80通卷性能檢驗結果表5管線鋼X80非金屬夾雜物檢驗結果A類(細)A類(粗)B類(細)B類(粗)C類(細)C類(粗)D類(細)D類(粗)000.50001.00從通卷檢驗結果可以看出，低成本X80沿鋼帶長度方向，強度波動45MPa，延伸率波動6％，而主要韌性指標-20℃沖擊功及-15℃DWTT值都未發生太大波動。高性能低成本管線鋼X80晶粒度13.5級，組織為針狀鐵素體加少量的殘余M-A組元，非金屬夾雜物滿足≤2.0級的標準要求，見圖4、圖5。對于不同爐號的高性能低成本管線鋼X80，進行開卷取樣，進行金相組織分析，取樣部位為卷的頭、中、尾及卷邊、卷心，其晶粒度基本一致，非金屬夾雜物全部達到≤2.0級的標準要求。實施例結果表明，由于冷卻速率的大幅度提高，生產的原有規格管線鋼在工藝不改變的情況下可以得到更好的組織和機械性能，也可以提高卷取溫度目標值，降低合金含量的同時得到與原來相同的性能以進一步降低成本。當前第1頁1 2 3