專利名稱：一種熱軋帶鋼軋后冷卻線的設計方法
一種熱軋帶鋼軋后冷卻線的設計方法技術領域
本發明屬于金屬軋制技術領域，特別是一種熱軋帶鋼軋后冷卻線的設計方法。
技術背景
自20世紀60年代第一套層流冷卻系統應用于英國布林斯奧思432mm窄帶鋼熱軋機以來，由加速冷卻帶來的帶鋼晶粒細化和組織強化的效果，使人們深刻認識到“水是最廉價的合金元素”，并開始把注意力集中到熱軋后的加速冷卻工藝上。為了提高冷卻效果，國內外提出過各種冷卻方式，比如壓力噴射冷卻、層流冷卻、水幕冷卻、霧化冷卻、噴淋冷卻、 板湍流冷卻、水-氣噴霧加速冷卻等多種形式。層流冷卻由于其冷卻效率較高，上下表面、 縱向冷卻比較均勻而得到廣泛應用。隨著以相變強化為強化機制的鋼材復相化技術的發展，要求冷卻速度越來越高，不僅進行卷取溫度控制，還要實現冷卻速度控制和冷卻路徑控制。為滿足冷卻工藝的要求，冷卻裝置也不斷進行創新，出現了以普通層流冷卻為基礎，配置加強型層流冷卻或超快速冷卻等新型架構的熱軋帶鋼軋后冷卻裝置，而且在實際生產中取得了較好效果。
我國的科研技術人員早在上世紀70-80年代就對曲管式層流冷卻的流動機理、流量系數、冷卻裝置的設計參數進行過比較細致的研究，但受認識水平的限制和工藝繼承不連續的影響，國內設計院大多還是采取直接套用國外設計資料或簡單地比照軋線寬度進行冷卻線的設計，設計過程不清晰、設計周期長、設備參數計算不準確，實用性差。為解決這一問題，需要透徹理解冷卻工藝及其發展趨勢，典型的成熟的冷卻相關數學模型和軋后冷卻自動控制手段及方式，在此基礎上進行冷卻線上設備布置參數計算，最終實現計算機輔助的可視化的冷卻線設計目標。發明內容
為解決現有技術存在的上述問題，本發明要設計一種設計過程清晰、設計周期短、 設備參數計算準確的熱軋帶鋼軋后冷卻線的設計方法。
為了實現上述目的，本發明的技術方案如下一種熱軋帶鋼軋后冷卻線的設計方法，基于目前典型的層流冷卻、加密冷卻、超快冷卻這三種冷卻線類型，從冷卻噴管設備參數出發，依據水力學模型進行集管流量計算和總水量計算；遵照冷卻區要求和上集管與下集管布置類型，在單根集管冷卻能力計算的基礎上進行集管數計算和集管分布計算，從而實現冷卻線設備布置參數計算；在此基礎上，按照產品大綱，基于典型的傳熱模型和卷取溫度計算模型進行典型鋼種、厚度規格的產品冷卻工藝模擬計算；
具體包括以下步驟
A 確定冷卻線的集管布置形式
按照每一控制閥所控制集管的冷卻能力大小，可將上集管劃分為粗調型、精調型和微調型三種布置型式；下集管也同樣劃分為粗調型、精調型和微調型三種布置型式；
目前常見的上集管布置采用“4+8”或“6+12”方案，即將冷卻區分為主冷區和精冷區，主冷區每組上集管由4根或6根集管組成，精冷區每組上集管由8根或12根集管組成；
所述的精冷區至少有兩組上集管，作為過程控制中的流量微調手段和反饋調節之用；
所述的主冷區上集管和下集管布置型式有“1 2”或“1 3”方案，即主冷區每根上集管對應2根或3根下集管；精冷區上集管和下集管布置型式有“1 1”或“1 2” 方案，即精冷區每根上集管對應1根或2根下集管；
B:上集管流量計算
上集管上引出多根U型鵝頸管，主冷區上集管上布置兩排鵝頸管，精冷區上集管上布置一排鵝頸管；因此在計算上集管流量之前應先計算單根鵝頸管的流量，再根據軋線寬度和鵝頸管間距確定出的鵝頸管數計算得到上集管的流量；
單根鵝頸管流量可通過式⑴計算
權利要求
1. 一種熱軋帶鋼軋后冷卻線的設計方法，基于目前典型的層流冷卻、加密冷卻、超快冷卻這三種冷卻線類型，從冷卻噴管(4)設備參數出發，依據水力學模型進行集管流量計算和總水量計算；遵照冷卻區要求和上集管(1)與下集管( 布置類型，在單根集管冷卻能力計算的基礎上進行集管數計算和集管分布計算，從而實現冷卻線設備布置參數計算；在此基礎上，按照產品大綱，基于典型的傳熱模型和卷取溫度計算模型進行典型鋼種、厚度規格的產品冷卻工藝模擬計算；其特征在于具體包括以下步驟 A 確定冷卻線的集管布置形式按照每一控制閥所控制集管的冷卻能力大小，可將上集管(1)劃分為粗調型、精調型和微調型三種布置型式；下集管C3)也同樣劃分為粗調型、精調型和微調型三種布置型式； 目前常見的上集管(1)布置采用“4+8”或“6+12”方案，即將冷卻區分為主冷區和精冷區，主冷區每組上集管(1)由4根或6根集管組成，精冷區每組上集管(1)由8根或12根集管組成；所述的精冷區至少有兩組上集管(1)，作為過程控制中的流量微調手段和反饋調節之用；所述的主冷區上集管(1)和下集管C3)布置型式有“1 2”或“1 3”方案，即主冷區每根上集管⑴對應2根或3根下集管(3)；精冷區上集管⑴和下集管(3)布置型式有“1 1”或“1 2”方案，即精冷區每根上集管⑴對應1根或2根下集管(3)； B 上集管(1)流量計算上集管(1)上引出多根U型鵝頸管O)，主冷區上集管(1)上布置兩排鵝頸管O)，精冷區上集管(1)上布置一排鵝頸管O)；因此在計算上集管(1)流量之前應先計算單根鵝頸管O)的流量，再根據軋線寬度和鵝頸管O)間距確定出的鵝頸管( 數計算得到上集管⑴的流量；單根鵝頸管( 流量可通過式(1)計算
全文摘要
本發明公開了一種熱軋帶鋼軋后冷卻線的設計方法，包括以下步驟確定冷卻線的集管布置形式；上集管流量計算；下集管流量計算；側噴集管流量計算；熱流密度計算；單根上集管和下集管冷卻能力計算；總水量計算；流量校核；冷卻線設備布置圖繪制；冷卻工藝模擬；生成設計信息報告。由于本發明在設計中，采用與軋制規程、設備結構相結合的方法，使整個設計過程非常清晰。由于本發明可以采用計算機程序進行計算，設計周期短。由于本發明采用了理論模型與現場實際數據相結合的計算方法，設備參數計算準確。本發明充分考慮了計算結果的實用性，能提供從冷卻線設計、工藝計算到招標文件制作等完整的一條龍服務。
文檔編號B21B45/02GK102513385SQ20111045174
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者任德方, 謝滿堂 申請人:一重集團大連設計研究院有限公司, 中國第一重型機械股份公司