D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2005.01.024 第27卷第4期 北京科技大学学报 VoL.27 No.4 2005年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2005 中厚板轧后快速冷却系统设计与应用 张大志”李谋渭”吴炳火)李智才)蔡从清)罗铭) 1)北京科技大学高效轧制国家工程研究中心，北京1000832)武汉钢铁（集团）公司，武汉430083 摘要为了完善和丰富钢板的品种和规格，同时提高产品质量和轧制生产效率，针对武钢 轧板厂生产线实际情况，设计了一套具有国内领先技术的中厚板轧后快速冷却系统.系统应 用工业变频供水、高压水箱水量优化分配及高密度层流等先进技术，同时采用了西门子高性 能控制器进行系统综合控制.该系统结构合理，功能完善，控制精度高，己成功投入使用，取 得了良好效果， 关键词中厚板轧制；快速冷却；机械系统：自动控制系统 分类号TG335;TG335:TP278 随着市场对中厚板的需求量越来越大，对其 1机械系统 质量的要求也越来越高.轧后控制冷却是提高中 厚板质量的一个十分有效的方法，得到了广泛的 轧后快速冷却机械系统由以下几个子系统 应用.控制冷却的基本原理是通过控制轧后钢板 组成：供水和水处理系统，水量分配系统，高密度 的冷却速度以改善钢材的组织和性能.其重要目 层流系统，侧喷和前后吹扫系统 的是通过控制冷却进一步提高钢板的强度，同时 1.1供水和水处理系统 利用钢材的合金元素与轧后冷却速度间的关系， 供水和水处理系统由车间外的泵站、水处理 可以用同一种成分的钢生产出不同性能要求的 系统组成，主要任务是在钢板冷却时为冷却系统 产品，或与控制轧制工艺相结合生产出更高性能 提供满足温度和流量要求的冷却水，冷却系统的 的产品列 总供水能力为6000mh.由于高位水箱的缓冲 轧后快速冷却具有如下优点：(I)细化晶粒， 作用，对冷却装置的最大供水能力达7000mh 减少合金含量，降低成本：(2)改善钢的塑性和焊 左右，总流量调整范围可达2000-7000m3,h'.供 接性能：(3)提高钢板强度和韧性：(4)提高轧制节 水系统由4台工频泵、2台变频泵和2台高压泵 奏和生产效率：（⑤）利用同一种成分的钢生产出不 供水，水处理系统由冷却水塔、冷却水池等组成. 同性能要求的产品，丰富产品品种和规格，增强 12水量分配系统 市场竞争力：(6)改善车间工作条件. 水量分配系统由车间外的高位水箱和车间 武钢轧板厂原有冷却系统结构十分简单，冷 内的水量分配器组成.高位水箱的作用是起到稳 却能力很低，没有自动控制功能，改造前已经不 压稳流、水量缓冲区及排气.在结构设计上采用 能满足生产需要，严重制约了轧板长的生产.为 进水水头缓冲技术以保证水源稳定：采用集管与 了完善和丰富钢板的品种和规格，同时提高产品 水箱供水一对一技术；保证每个集管来水的稳 质量和轧制生产效率，针对武钢轧板厂生产线实 定：采用进水、出水和溢流口均匀分布技术，保证 际情况，拆除了原有的冷却系统，全新设计了一 上下集管供水的稳定：水箱高度设计充分保证上 套具有国内领先技术的全自动中厚板轧后快速 下集管水压合理均衡.车间内的水量分配器主要 冷却系统.系统已经投入使用，为轧板厂创造了 作用是将高位水箱中的水均匀地分配到各高密 巨大的经济效益和社会效益. 度层流管中，以实现钢板的均匀冷却， 收稿日期：2004-06-15修回日期：200408-31 高位水箱和水量分配器的设计充分考虑了 基金项目：国防科工委重大科研项目 冷却能力的需求，采用先进的优化方法对水箱和 作者简介：张大志(1971一)，男，副研究员，博士 分配器结构参数进行了最优化设计.第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 恤 从， 中厚板轧后快速冷却系统设计与应用 张 大 志 ” 李谋 渭 ” 吴 炳 火 ” 李智 才 ， 蔡从清 ” 罗 铭 ” 北 京科技 大 学高效 轧制 国家工 程研究 中心 ， 北 京 武汉 钢 铁 集 团 公 司 ， 武汉 摘 要 为 了完 善和 丰 富钢板 的品种和 规格 ， 同 时提 高产 品质 量和 轧制 生 产 效率 ， 针对 武 钢 轧板 厂 生 产 线 实际情 况 ， 设 计 了一 套具 有 国 内领 先技术的 中厚板 轧后 快速冷 却 系统 ， 系统应 用工 业变 频供水 、 高压 水箱 水量优 化分配 及 高密度 层 流 等 先 进技 术 ， 同 时采用 了西 门子 高性 能控制 器 进行 系统 综合 控制 该 系统 结构合 理 ， 功 能完 善 ， 控制 精度 高 ， 己 成 功投 入 使用 ， 取 得 了 良好 效 果 ， 关 键词 中厚 板 轧 制 快速 冷 却 机 械 系统 自动 控 制系 统 分 类号 ， ， 随着 市场 对 中厚板 的需求量 越 来 越 大 ， 对 其 质 量 的要 求 也 越 来越 高 轧后控 制冷 却 是提 高 中 厚板质 量 的一 个十 分 有效 的方法 ， 得 到 了广 泛 的 应 用 控 制 冷 却 的基本 原 理 是通 过 控制 轧后 钢 板 的冷 却速度 以改善钢 材 的组 织 和性 能 其 重要 目 的是通 过控 制 冷 却进 一 步提 高钢 板 的强度 ， 同时 利用钢 材 的合 金 元 素 与轧 后冷 却速 度 间 的关 系 ， 可 以用 同一 种 成 分 的钢 生 产 出不 同性 能要 求 的 产 品 ， 或 与控制 轧制 工 艺相 结合 生产 出更 高性 能 的产 品， 车 后 快速 冷 却 具 有如 下优 点 细 化 晶粒 ， 减 少合 金 含量 ， 降低 成 本 改善钢 的塑性 和 焊 接 性 能 提 高钢 板 强度 和 韧 性 提 高轧 制 节 奏和 生产 效率 利 用 同一种 成 分 的钢 生产 出 不 同性 能要 求 的产 品 ， 丰 富产 品 品种 和 规 格 ， 增 强 市 场 竞 争 力 改善 车 间工 作 条件 武钢 轧板 厂 原有 冷 却 系统 结 构十 分 简 单 ， 冷 却 能 力很低 ， 没 有 自动控 制 功 能 ， 改造 前 已经 不 能满 足 生产 需 要 ， 严 重 制 约 了轧 板 长 的生产 为 了完 善 和 丰 富钢 板 的 品种 和 规格 ， 同时提 高产 品 质 量 和 轧制生产 效 率 ， 针 对 武钢 轧板 厂 生产 线 实 际情 况 ， 拆 除 了原 有 的冷 却 系统 ， 全 新 设 计 了一 套 具 有 国 内领 先 技 术 的全 自动 中 厚板 轧 后 快 速 冷 却 系统 系统 己 经 投 入 使用 ， 为轧 板 厂 创造 了 巨大 的经 济 效益 和 社会 效益 收稿 日期 戒 卜巧 修回 日期 弓 基 金 项 目 国防科工 委重大 科研项 目 作 者简介 张大志 一 ， 男 ， 副研 究员 ， 博 士 机 械 系统 轧 后 快 速 冷 却 机 械 系 统 由 以下 几 个 子 系 统 组成 供 水和 水 处理 系统 ， 水 量 分配 系统 ， 高密 度 层 流 系统 ， 侧 喷和 前 后 吹扫 系 统’， 供 水 和 水处 理 系统 供 水 和 水 处 理 系统 由车 间外 的泵站 、 水 处 理 系统组 成 ， 主 要 任 务 是在 钢 板 冷 却 时 为冷 却 系统 提 供满足温度 和 流量 要 求 的冷 却 水 冷 却 系统 的 总供 水 能力 为 ， · 一 ， 由于 高位 水 箱 的缓冲 作用 ， 对 冷 却装 置 的最 大 供水 能力达 ， · 一 ’ 左 右 ， 总流 量 调 整 范 围可 达 一 ， · 一 ’ 供 水 系统 由 台工 频 泵 、 台变 频 泵 和 台高压 泵 供水 水 处理 系统 由冷 却 水塔 、 冷 却水池 等 组成 水 量分 配 系统 水 量 分 配 系 统 由车 间外 的 高 位 水 箱 和 车 间 内的水量 分 配器 组 成 高位 水 箱 的作用 是起 到稳 压 稳 流 、 水 量 缓 冲 区及 排 气 在 结 构 设 计 上 采 用 进 水水 头缓 冲技 术 以保 证 水源稳 定 采用 集 管与 水 箱 供 水 一 对 一 技 术 保 证 每 个 集 管 来 水 的稳 定 采用进 水 、 出水和 溢 流 口 均 匀 分布 技术 ， 保证 上 下集 管供水 的稳 定 水 箱 高度 设计 充 分保证 上 下 集 管 水压 合 理均 衡 车 间 内的水量 分配器 主 要 作 用 是 将 高位 水 箱 中 的水 均 匀 地 分 配 到 各 高 密 度 层 流 管 中 ， 以实现 钢 板 的均 匀 冷 却 高 位 水 箱 和 水 量 分 配 器 的设 计 充 分 考 虑 了 冷 却 能 力 的需求 ， 采 用 先进 的优 化方法 对 水箱 和 分 配 器 结构 参 数 进 行 了最优 化 设 计 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2005．04．024