MULPIC快速冷却装置在宽厚板生产中的应用.doc

MULPIC快速冷却装置在宽厚板生产中的应用【摘 要】本文介绍了鄂钢宽厚板厂MULPIC快速冷却装置的设备配置、工艺特点及目前运行状况，并就宽厚板实际生产冷却过程中冷后板形不良问题进行了分析并提出了相应解决措施，最终稳定控制了冷却后钢板板形，同时针对该系统提出了相应的生产、维护建议。【关键词】MULPIC 冷却 冷却后板形 维护1.前言随着我国经济高速发展及对宽厚板产品质量要求的提高，采取轧后控制冷却技术已成为提高宽厚板产品质量的重要技术措施。鄂钢宽厚板厂MULPIC快速冷却装置由西门子奥钢联（SVAI）设计供货，外方在调试MULPIC快速冷却装置后，钢板的DQ和ACC最大冷却速率及终冷温度得到了保证，但厚度40mm钢板虽然经ACC处理后板形一直不稳定，达不到相关产品技术条件对板形不平度的要求。同时，对于如何加强MULPIC快速冷却装置的设备、功能维护保证设备功能正常运行，也会极大程度上影响宽厚板厂顺利达产和提高产品竞争力。2.MULPIC快速冷却装置介绍鄂钢4,300mm宽厚板厂引进西门子奥钢联MULIPIC快速冷却装置采用带有边部遮蔽和水凸度控制的可变流量水枕式冷却集管，上下各布置24根集管，分为4个区，每区6m，全长24m。冷却钢板宽度范围为13004250mm，最大钢板冷却厚度为150mm，最大钢板冷却长度为52m，钢板冷却时通过速度02.5m/s可调。MULPIC快速冷却装置可作为ACC (加速冷却)和DQ(在线淬火)设备使用。DQ段为装置的第一区(BANK A)，另外三个区(BANK B，C，D)为ACC冷却区。其中第一区也可以作为ACC冷却使用。具体参数如表1示。表1 MULPIC快速冷却装置基本参数ACC区参数DQ区参数T=300低碳锰钢T=600低碳锰钢20mm厚最大冷速约30/秒20mm厚最大冷速约45/秒50mm厚最大冷速约10/秒50mm厚最大冷速约11/秒平均流量约7745立方米/小时，1.5bar压力集管在A区顶、底部集管上增大水压峰值流量约13496立方米/小时，1.5 bar压力高峰流量约7070立方米/小时，5bar压力区间喷射900立方米/小时，在10bar压力MULPIC快速冷却装置中，所有上集管都可按区域进行高度调整。该装置主要由钢板冷却辊道、上下冷却集管、上集管保护装置、维修平台、中间供水管路、气动控制管路、边部遮蔽等几大部分组成。MULPIC快速冷却装置采用自动冷却控制模式，工艺技术人员通过L3（三级管理系统）将含有冷却速率、终冷温度等参数的PDI数据发送至快冷L2（二级系统），快冷L2系统结合钢板冶金影响约束条件和物理冷却模型进行计算，同时将冷却设定参数发送至L1（基础自动化系统）并根据物料跟踪信息准确执行钢板冷却。快冷系统以精准的冷却速率完成冷却过程并达到工艺要求的终冷温度最终保证钢板获得所需的组织、晶粒尺寸和良好的综合机械性能。通过前期设备安装及调试，宽厚板厂MULPIC快速冷却装置冷却钢板的最大冷却速率及终冷温度命中率得到了保证，如图1所示。图1 冷却能力及终冷温度控制由MULPIC快速冷却装置的硬件配置特点决定在该系统上可以实现下述典型工艺控制功能：(1) 分区喷淋装置布置于MULPIC进出口和各区之间，由于其配备了10bar压力的吹扫水，可以保证钢板冷却过程中上表面均匀接受喷水冷却，同时出口吹扫可以减轻钢板表面产生二次氧化。(2) 上集管水凸度调整与边部遮蔽功能能够根据来料宽向温度分布情况及边部温降大的特点控制宽向水量分布，同时水凸度调整能在一定程度上控制上下水比，最终保证钢板整体冷却温度的均匀性和冷却后板形。(3) A区6根集管冷却过程中流量和辊道速度可变使得冷却钢板头尾遮蔽功能得以实现，并最终保证钢板长向的温度均匀性。3.冷却后板形不良情况及分析目前宽厚板厂产品中80%以上需使用MULPIC快速装置进行加速冷却处理，鄂钢宽厚板厂在完成初期调试后，经ACC处理后冷却速率及终冷温度达到了设定要求，但实际生产厚度40mm钢板板形不稳定，钢板冷却后经热矫直在冷床上变形严重（瓢曲和浪形），达不到相关产品技术条件对板形不平度的要求，显著增加了钢板生产成本。结合钢板瓢曲特点、设备状态和工艺要求进行如下分析：3.1 单边浪问题钢板单边浪的产生通常与轧机倾斜产生钢板镰刀弯，或是单边冷却不均匀等有关。2010年初以来，宽厚板厂钢板冷后操作侧浪形严重，传动侧则较好，在确定非来料影响后，采取增加操作侧的边部遮蔽，对比效果仍不明显。后对各区框架高度水平进行找正，并重新进行标定，该现象得以消除。3.2 钢板浪形问题钢板浪形实质是钢板轧制时，宽度上的各处在厚度方向上不均匀压缩塑性变形，或由于钢板冷却不均而导致其在宽度方向上产生不均匀延伸。由于各其内部相互制约，形成了轧件内部的拉压应力，因而造成钢板不平。前期，宽厚板厂生产30mm厚度规格钢板时冷却后产生浪形较为严重。钢板来料情况如下图左所示，轧后钢板纵向温度不均匀，导致钢板冷后在该处产生浪形；右图所示为来料钢板边浪严重，且伴有镰刀弯，经冷却后，钢板宽向温度分布极不均匀，最终产生浪形。 图2 钢板来料情况对钢板冷却的影响对于采用ACC冷却的钢板，通常，来料情况不良，冷却后会放大或恶化板形。宽厚板厂采取严格加热制度、改善轧机水系统消除钢板温度不均匀；通过优化轧制规程、计划安排等提高来料钢板板形质量，最终此类板形不良情况得到了较好控制。3.3 头尾变形产生的不平度超标薄规格钢板在生产过程中极易形成头尾翘，这给钢板冷却带来了明显影响，同时在实际过程中钢板头尾散热快，温度较板身偏低。如下左图中显示为来料钢板头部翘起，导致冷却过程中头部温降较小，冷后与板身形成明显温差，而尾部由于过度冷却导致温度偏低。上述情况无论是对于钢板板形还是最终成品性能均匀性都有较大影响。 图3 钢板头尾对不平度的影响实际生产中操作人员通过加强对轧机雪橇控制功能的调整减少钢板头尾部上翘，工艺人员同时调整MULPIC快速冷却装置的头尾遮蔽功能优化冷却，降低钢板头尾温差，增加长度方向钢板温度的均匀性，结果如上右图所示。3.4 流量控制对冷却过程的影响快速冷却系统中，阀门是流量控制的最终执行机构，流量计则是反映流量数据的标尺，两者中任意一机构发生很小的问题都会引起流量错误，进而影响到最终的钢板温度。通常，可接受的流量误差在正常冷却期间最大为5%，在开启头尾遮蔽期间最大为12%。宽厚板在进入3月份后，钢板瓢曲现象明显增多，后经工艺人员查实，部分阀门工作时偏离设定值较大（如图4所示），严重影响到工艺设定的上下水比（如设定1.5的水比，实际可达2.0等）。上下水比的控制又直接影响到钢板板形及上下表面温度的均匀性。通过对阀门、流量计等进行校正、标定后，由此引起的钢板板形不良情况得到了改善。 图4 流量控制阀偏离设定值3.5 钢板上下表面温度的影响钢板来料上下表面温度的变化将导致冷却所需钢板上下水量的变化，上下表面温度测量高温计的工作状态的好坏也将直接影响到冷却水量的配比，因此需严格监控加热及水系统，减少对钢板表面温度的影响，保证高温计的读数准确度与精度才能实现钢板冷却的最佳控制。图5 来料钢板上下表面温度变化在实际生产过程中，影响钢板冷却后板形的原因有多方面的，如钢板信号跟踪问题、水压波动的影响以及不恰当的冷却速度选择等等，都会对钢板板形产生较大影响。唯有保证设备、功能在正常运行情况下才能达到最佳冷却控制效果。鄂钢宽厚板厂通过系列快冷攻关及工艺改进，现已能稳定控制厚度规格大于16mm中温冷却转变钢板冷却后板形。4.结束语鄂钢4,300mm宽厚板厂引进的西门子奥钢联MULPIC快速冷却装置具有装备先进、冷却能力强、自动冷却温度命中