一種熱連軋軋輥冷卻水出口水量軸向分布的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是針對(duì)熱連乳生產(chǎn)過程中的乳輥冷卻水配置方法的改進(jìn)，尤其涉及一種熱 乳精乳工作輥冷卻水沿軸向分布的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在生產(chǎn)熱乳帶鋼時(shí)，乳輥需要進(jìn)行冷卻，首先是保證其使用安全，其次也要保證乳 輥有穩(wěn)定的熱膨脹，以便進(jìn)行板形控制。對(duì)于精乳工作輥尤其是前段工作輥，一般使用高速 鋼、高鉻鑄鐵材質(zhì)，在使用過程中要通過形成氧化膜來提高乳輥耐磨性能，致密穩(wěn)定的氧化 膜也能保證帶鋼表面質(zhì)量。目前國內(nèi)外制造商如西馬克等，對(duì)精乳工作輥出口冷卻水量沿 輥身方向(軸向)均勻分布，使用過程中經(jīng)常暴露出帶鋼板形不易控制、板凸度小。乳輥表面 尤其是乳輥中部氧化膜剝落，影響高表面質(zhì)量要求等問題。
[0003] 高強(qiáng)減薄是目前熱乳產(chǎn)品發(fā)展方向之一。乳輥表面氧化膜剝落問題是乳制高強(qiáng)度 薄規(guī)格產(chǎn)品暴露出來的主要問題之一。首先是發(fā)生剝落后，帶鋼表面存在氧化鐵皮，不滿足 汽車結(jié)構(gòu)等高表面質(zhì)量要求。這種由于乳輥表面氧化膜剝落引起的氧化鐵皮一般稱輥系鐵 皮。其次是乳制這些高強(qiáng)薄板時(shí)，需要足夠的寬度、厚度過渡，即乳制到一定的數(shù)量才能穩(wěn) 定生產(chǎn)這些品種，新?lián)Q的工作輥不能直接乳制這些品種。因此對(duì)生產(chǎn)的影響很大，需要更換 乳輥，需要將后序的板坯取消（爐后回爐）并重新組織。第三影響成本，加熱好板坯成本近 100元/噸，發(fā)生輥系鐵皮后，后續(xù)的板坯需要爐后回爐，增加能源成本，已乳的產(chǎn)品由于質(zhì) 量原因要求降級(jí)，增加質(zhì)量成本。
[0004] 針對(duì)這些問題，國內(nèi)外熱乳廠進(jìn)行攻關(guān)解決。中國專利申請(qǐng)201220183612. X公 開了《一種防止乳輥表面剝落的冷卻水調(diào)整裝置》，根據(jù)乳輥直徑變化，調(diào)整防剝落水角度， 來保證防剝落水效果；中國專利申請(qǐng)200610102366. 5公開了《防止鎳鉻乳輥表面氧化膜 剝落的方法》，通過工藝控制與優(yōu)化，解決了乳制鐵素體不銹鋼時(shí)的鎳鉻乳輥氧化膜剝落問 題；中國專利申請(qǐng)201110123442. 1公開了《一種解決熱連乳帶鋼表面柳葉狀鐵皮壓入的方 法》，通過計(jì)劃優(yōu)化、乳輥冷卻水流量控制及工藝優(yōu)化，解決了帶鋼表面柳葉狀鐵皮壓入的 問題。目前沒有查詢到解決前述問題的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提出了一種熱乳精乳工作輥冷卻水沿軸向分布的方法，主要解決 現(xiàn)有熱乳精乳工作輥冷卻水軸向分布情況下，存在的乳輥中間部位乳制量多，乳輥冷卻能 力相對(duì)不足引起的局部氧化膜厚導(dǎo)致的乳輥表面氧化膜剝落的問題。導(dǎo)致乳輥表面氧化膜 剝落有三大要素，其一是氧化膜厚度，其二是與乳輥制造工藝相關(guān)的氧化膜結(jié)合強(qiáng)度，第三 是氧化膜承受的應(yīng)力。在二、三項(xiàng)固定的前提下，超過一定厚度(有時(shí)稱臨界厚度)，氧化膜 就開始剝落，并不斷惡化。一般來說，結(jié)合強(qiáng)度越差，承受應(yīng)力越大，氧化膜臨界厚度越薄。 第二項(xiàng)受乳輥影響，不能完全受控，第三條由于乳制高強(qiáng)薄板，乳制條件必然惡劣，也無法 受控?，F(xiàn)場(chǎng)控制氧化膜剝落的主要手段就是降低氧化膜厚度，使帶鋼都在臨界厚度以下工 作。
[0006] 影響氧化膜厚度的因素是氧化速度和氧化時(shí)間，一般認(rèn)為氧化速度與溫度成指數(shù) 關(guān)系，氧化量(氧化膜厚度)與氧化時(shí)間成冪函數(shù)關(guān)系?？傊际钦嚓P(guān)。經(jīng)研究分析認(rèn)為， 導(dǎo)致乳輥中部氧化膜剝落原因是由于乳輥中部氧化膜厚度較兩側(cè)厚，超過臨界厚度。其原 因一是由于中間乳制量大，氧化時(shí)間長，二是由于帶鋼中部溫度高導(dǎo)致乳輥中部溫度高造 成氧化速度快。由于中間乳制量大無法控制，可以通過降低乳輥中部溫度來降低中部氧化 膜生長速度。本發(fā)明在保持目前總水量不變的前提下，結(jié)合產(chǎn)品大綱和實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，各寬度 范圍乳制長度，按對(duì)應(yīng)的比例分配冷卻水的流量，實(shí)現(xiàn)多乳制區(qū)域的水量多，少乳制區(qū)域的 水量少。避免了原工作輥兩側(cè)冷卻能力富余而工作輥中部能力不足的情況發(fā)生。
[0007] 本發(fā)明技術(shù)方案：一種熱連乳乳輥冷卻水出口水量軸向分布的方法，包括以下步 驟： 1、根據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)品大綱確定各主要寬度的乳制長度 1) 按設(shè)計(jì)規(guī)格分配表，乳制厚度范圍為H0~Hk，乳制寬度范圍為B0~Bm ;厚度組矩為 k個(gè)，分別是[110，!11]，（!11，!12]，~（!1&-1)，他]，其代表規(guī)格分別為111，112，."1^;寬度 組矩為m個(gè)，分別是[80,81]，（81，82]，~化（111-1)，8111]，其代表規(guī)格分別為131幾2，~ 13111;對(duì)應(yīng)生產(chǎn)量為&11，&12，*"&11^"&1111<:; 2) 計(jì)算各寬度乳制長度Lj (j=l~m) 厚度范圍（H(i-l)，Hi]，寬度范圍（B(j-l)，Bj]對(duì)應(yīng)產(chǎn)量為aij，其乳制長度Lij=aij/ hi/bj/γ 其中γ為鋼密度 Lj=Llj+L2j+Lij+~+Lkj。
[0008] 2、計(jì)算乳輥各區(qū)域段乳制長度 各種寬度組矩的帶鋼，乳輥中部均進(jìn)行乳制，只有寬規(guī)格，乳輥邊部區(qū)域才參與乳制， 按乳線(乳輥）中心點(diǎn)為對(duì)稱點(diǎn)，（B (m-1)，Bm]乳制長度為Lm ; 以乳線(乳輥）中心點(diǎn)為原點(diǎn)，（Bm-2, Bm-1]乳制長度為Lm+Lm-1 以乳線(乳輥）中心點(diǎn)為原點(diǎn)，[B0，B1]乳制長度為Lm+Lm-1+…+L1。
[0009] 3、分配入口流量和出口流量 由于入口作用主要是潤滑，出口作用主要是冷卻，重點(diǎn)保證出口水量，水量分配為入口 流量占總流量約10~30%，出口流量占總流量約70~90%。
[0010] 4、入口流量為保證潤滑效果，均勻分布，總冷卻寬度：最大乳制寬度+150~ 250mm，增加的原因是熱膨脹(約1%)、寬度余量（30~50)、側(cè)導(dǎo)板余量。
[0011] 5、將乳輥冷卻水按中心對(duì)稱，將單位寬度水量按大小分2m-l個(gè)區(qū)間，形成m個(gè)臺(tái) 階分布，各區(qū)間寬度分別為C1、C2、···、〇!!， C1、C2、...、Cm-l 分別為 Bl-f、B2-f、 Cm 為 Bm+g 其中：f為100-150,主要考慮帶鋼邊部溫度較低，冷卻水量可以適當(dāng)下降； g為100-200,主要考慮熱膨脹(約1%)、寬度余量（30-50)、側(cè)導(dǎo)板余量等。
[0012] 6、出口單位寬度流量確定 1) 若Lm小于等于Lj平均值的40%，取Lm大于等于平均值*40%，以保證連續(xù)生產(chǎn)（B (m-1)，Bm]寬度規(guī)格的必需水量； 2) 若L (m-Ι)小于等于Lj平均值的90%，取L (m-Ι)大于等于平均值*90%，以保證連 續(xù)生產(chǎn)（B (m-2)，B (m-1)]寬度規(guī)格的必需水量； 3) 按LI、L2、…、Lm的比例分布m個(gè)臺(tái)階的單位流量， Y1 :Y2 :、…、：Ym=Ll/Lm:L2/Lm:、…、：1〇
[0013] 本發(fā)明的技術(shù)效果：乳輥冷卻是為了滿足乳制需要的，乳制的帶鋼寬度分布是有 規(guī)律的，本發(fā)明根據(jù)乳制寬度配置乳輥冷卻水量，配置后乳制多的區(qū)域流量較大，乳制少的 區(qū)域水量較小。與常規(guī)的均勻分布相比，提高了乳輥中間區(qū)域的水量，實(shí)際上是提高中間區(qū) 域的冷卻能力；減少了邊部區(qū)域的冷卻水量，實(shí)際上是降低了邊部區(qū)域的水量浪費(fèi)。經(jīng)檢 查，采用本發(fā)明方法后，乳輥表面氧化膜剝落的問題大大減少，經(jīng)試驗(yàn)，乳制高強(qiáng)酸洗薄板 的連乳塊數(shù)由原來的QStE420TM牌號(hào)2. 0mm規(guī)格3-5塊提高到目前10塊以上，最高達(dá)到20 塊。小于等于2. 5mm高強(qiáng)酸洗薄板廢次降由原來10%以上下降到目前5%。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明1780產(chǎn)線各寬度組矩乳制量。
[0015] 圖2為本發(fā)明1780產(chǎn)線各寬度組矩乳制公里數(shù)。
[0016] 圖3為本發(fā)明1780產(chǎn)線各寬度組矩修正乳制公里數(shù)。
[0017] 圖4為本發(fā)明1780產(chǎn)線F1、F2入口乳輥冷卻水分布。
[0018] 圖5為本發(fā)明1780產(chǎn)線F1出口乳輥冷卻水分布。
[0019] 圖6為本發(fā)明1780產(chǎn)線F2出口乳輥冷卻水分布。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 實(shí)施例1:1780產(chǎn)線F1乳輥冷卻水量分布 以1780乳線F1機(jī)組為例，F(xiàn)1乳輥冷卻水總水量1222t/h。設(shè)計(jì)規(guī)格分配表如下： 1、根據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)品大綱確定各主要寬度的乳制長度

1)按設(shè)計(jì)規(guī)格分配表，乳制厚度范圍為1. 2~19. 0,乳制寬度范圍為900~1630 ;厚度 組矩為7個(gè)，分別是[1.2,2. 0]，（2. 0,3. 0]，…（10，19]，其代表規(guī)格分別為1.8,2. 5,…， 14;寬度組矩為4個(gè)，分別是[900,1000]，（1000,1200]，..·（1400,1630]，其代表規(guī)格分別 為950,1100,1300,1500;對(duì)應(yīng)生產(chǎn)量為40180, 200900, 80360。各寬度組矩乳制 量如圖1 ; 2)計(jì)算各寬度組矩乳制長度如下表：

[0021] 2、計(jì)算乳輥各區(qū)域段乳制長度 L4=21036397 (km) L3=47601771+21036397=68638168 (km) L2=47141953+47601771+21036397=115780121 (km) Ll=19710951+47141953+47601771+21036397=135491073 (km);見圖 2。
[0022] 3、分配入口流量和出口流量 由于入口作用主要是潤滑，出口作用主要是冷卻，重點(diǎn)保證出口水量，水量分配為入口 流量占總流量約10~30%，取14%，為168t/h。出口流量占總流量約70~90%，取86%，為 1054t/h〇
[0023] 4、入口流量為保證潤滑效果，均勻分布，總冷卻寬度：1825mm，單位寬度流量為 92. 05t/h/m，如圖 4。
[0024] 5、將乳輥冷卻水按中心對(duì)稱，將單位寬度水量按大小分7-1個(gè)區(qū)間，形成4個(gè)臺(tái)階 分布，考慮實(shí)際乳制合同，噴嘴間距等各區(qū)間寬度分別為 Cl=803 C2=1095 C3=1387 C4=1825〇
[0025] 6、出口單位寬度流量確定 L4為平均值24. 7%，小于40%，需要增加到40以上，現(xiàn)增加一倍。這里 L4=42072794 (km)， L3為68638168為平均值80%，需要增加到90%，現(xiàn)增加到85638168

這時(shí)，L4為平均值44%，L3為平均值90% LI :L2 :L3 :L4=3. 22 :2· 75 :2· 03 :1 ;如圖 3 ; 考慮噴嘴型號(hào)規(guī)格，Υ1 :Υ2 :Υ3 :Υ4=3· 07 :2. 67 :2 :1 單位寬度流量分別為：759t/h/m、660t/h/m、493t/h/m、247t/h/m，如圖 5。
[0026] 實(shí)施例2:1780產(chǎn)線F2乳輥冷卻水量分布 以1780乳線F2機(jī)組為例，F(xiàn)2乳輥冷卻水總水量1313t/h。設(shè)計(jì)規(guī)格分配表如下： 1、根據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)品大綱確定各主要寬度的乳制長度

1) 按設(shè)計(jì)規(guī)格分配表，乳制厚度范圍為1. 2~19. 0,乳制寬度范圍為900~1630 ;厚度 組矩為7個(gè)，分別是[1.2,2. 0]，（2. 0,3. 0]，…（10，19]，其代表規(guī)格分別為1.8,2. 5,…， 14;寬度組矩為4個(gè)，分別是[900,1000]，（1000,1200]，..·（1400,1630]，其代表規(guī)格分別 為 950,1100,1300,1500;對(duì)應(yīng)生產(chǎn)量為 40180,200900，..·，0，."，80360。見圖 1; 2) 計(jì)算各寬度組矩乳制長度如下表：

[0027] 2、計(jì)算乳輥各區(qū)域段乳制長度 L4=21036397 (km) L3=47601771+21036397=68638168 (km) L2=47141953+47601771+21036397=115780121 (km) Ll=19710951+47141953+47601771+21036397=135491073 (km)。如圖 2。
[0028] 3、分配入口流量和出口流量 由于入口作用主要是潤滑，出口作用主要是冷卻，重點(diǎn)保證出口水量，水量分配為入口 流量占總流量約10~30%，取13%，為168t/h，出口流量占總流量約70~90%，取87%，為 1145t/h〇
[0029] 4、入口流量為保證潤滑效果，均勻分布，總冷卻寬度：1825mm，單位寬度流量為 92. 05t/h/m，如圖 4。
[0030] 5、將乳輥冷卻水按中心對(duì)稱，將單位寬度水量按大小分7-1個(gè)區(qū)間，形成4個(gè)臺(tái)階 分布，考慮實(shí)際乳制合同，噴嘴間距等各區(qū)間寬度分別為 Cl=803 C2=1095 C3=1387 C4=1825〇
[0031] 6、出口單位寬度流量確定 L4為平均值24. 7%，小于40%，需要增加到40以上，現(xiàn)增加一倍。這里 L4=42072794 (km)， L3為68638168為平均值80%，需要增加到90%，現(xiàn)增加到85638168

這時(shí)，L4為平均值44%，L3為平均值90% LI :L2 :L3 :L4=3. 22 :2· 75 :2· 03 :1 ;如圖 3 ; 考慮噴嘴型號(hào)規(guī)格，Υ1 :Υ2 :Υ3 :Υ4=3· 02 :2· 62 :2· 04 :1 單位寬度流量分別為：819t/h/m、710t/h/m、552t/h/m、271t/h/m 如圖6。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種熱連乳乳輥冷卻水出口水量軸向分布方法，包括以下步驟： 一、 根據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)品大綱確定各主要寬度的乳制長度：按設(shè)計(jì)規(guī)格分配表，乳制厚度范 圍為H0~Hk，乳制寬度范圍為B0~Bm;厚度組矩為k個(gè)，分別是[HO, Hl]，（Hl，H2]，… (H(k-l)，Hk]，其代表規(guī)格分別為hl，h2，."hk;寬度組矩為m個(gè)，分別是[BO, Bl]，（B1， B2]，…（B (m_l)，Bm]，其代表規(guī)格分別為bl，b2，"·?3ηι;對(duì)應(yīng)生產(chǎn)量為all，al2，···alk… amk ;計(jì)算各寬度乳制長度Lj (j=l-m)，厚度范圍（H(i-l)，Hi]，寬度范圍（B( j-1)，Bj]對(duì)應(yīng) 產(chǎn)量為aij，其乳制長度Lij=aij/hi/bj/y ;其中γ為鋼密度；Lj=Llj+L2j+Lij+…+Lkj; 二、 計(jì)算乳輥各區(qū)域段乳制長度：各種寬度組矩的帶鋼，乳輥中部均進(jìn)行乳制，只有寬 規(guī)格，乳輥邊部區(qū)域才參與乳制； 按乳線(乳輥）中心點(diǎn)為對(duì)稱點(diǎn)，（B (m-1)，Bm]乳制長度為Lm ; 以乳線(乳輯）中心點(diǎn)為原點(diǎn)，（Bm-2, Bm-1]乳制長度為Lm+Lm-1 ;依此類推， 直到以乳線(乳輥）中心點(diǎn)為原點(diǎn)，[B0，B1]乳制長度為Lm+Lm-1+…+L1 ; 三、 分配入口流量和出口流量：水量分配為入口流量占總流量10~30%，出口流量占總 流量70~90% ; 四、 入口流量均勻分布，總冷卻寬度：最大乳制寬度+150~250mm ; 五、 將乳輥冷卻水按中心對(duì)稱，將單位寬度水量按大小分2m-l個(gè)區(qū)間，形成m個(gè)臺(tái)階分 布，各區(qū)間寬度分別為C1、C2、···、〇!!， C1、C2、...、Cm-l 分別為 Bl-f、B2-f、 Cm 為 Bm+g 其中：f為100~150, g為100~200 ; 六、 出口單位寬度流量確定： 1) 若Lm小于等于Lj平均值的40%，取Lm大于等于平均值*40%，以保證連續(xù)生產(chǎn)（B (m-1)，Bm]寬度規(guī)格的必需水量； 2) 若L (m-Ι)小于等于Lj平均值的90%，取L (m-Ι)大于等于平均值*90%，以保證連 續(xù)生產(chǎn)（B (m-2)，B (m-Ι)]寬度規(guī)格的必需水量； 3) 按LI、L2、…、Lm的比例分布m個(gè)臺(tái)階的單位流量， Y1 :Y2 :、…、：Ym=Ll/Lm:L2/Lm:、…、：1〇
【專利摘要】本發(fā)明是針對(duì)熱連軋生產(chǎn)過程中的軋輥冷卻水配置方法的改進(jìn)，尤其涉及精軋工作輥冷卻水水量分布方法改進(jìn)。主要解決現(xiàn)有熱軋精軋工作輥冷卻水軸向分布情況下，存在的軋輥中間部位軋制量多，軋輥冷卻能力相對(duì)不足引起的局部氧化膜厚導(dǎo)致的軋輥表面氧化膜剝落的問題。本發(fā)明技術(shù)方案：包括以下步驟：1、根據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)品大綱確定各主要寬度的軋制長度，2、計(jì)算軋輥各區(qū)域段軋制長度，3、分配入口流量和出口流量，入口流量占總流量約10～30%，出口水量占總流量約70～90%，4、入口流量均勻分布，總冷卻寬度：最大軋制寬度+150～250mm，5、將軋輥冷卻水按中心對(duì)稱，將單位寬度水量按大小分2m-1個(gè)區(qū)間，形成m個(gè)臺(tái)階分布，各區(qū)間寬度分別為C1、C2、…、Cm，6、出口單位寬度流量確定。
【IPC分類】B21B27/10
【公開號(hào)】CN105710131
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410725120
【發(fā)明人】李欣波, 趙斌, 王軍
【申請(qǐng)人】上海梅山鋼鐵股份有限公司