CN111283000A - 一种节能型分段式机架水集管装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能型分段式机架水集管装置及其控制方法，包括：机架水集管，该机架水集管包括：上机架水集管，上机架水集管上设有若干个喷嘴，连于上机架水集管上的上机架进水管，用于固定上机架进水管的上进水管管卡，以及分别与上机架水集管、上机架进水管、上进水管管卡镜像对称设置的下机架水集管、下机架进水管、下进水管管卡，还包括：中央控制器，用以下发带钢宽度层别指令；基础自动化组件，用以接收所述中央控制器下发的指令，实现分段控制机架水集管对带钢表面喷射冷却水。本发明提高带钢宽度尺寸精度，解决热轧带钢边部性能缺陷，同时进一步降低能源消耗，实现降本增效，提升产品竞争力。

Description

一种节能型分段式机架水集管装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及金属轧机或其加工产品的控制设备或方法，更具体地说，涉及一种节能型分段式机架水集管装置及其控制方法。

背景技术

现有的热轧产线的精轧机组有七个轧机，除了F1机架后设置的高压水外，其它F2～F7机架出口均设置了机架冷却水(简称机架水)，机架水使用目的主要是控制轧制速度及控制带钢表面质量功效。但同时机架水使用对带钢宽度尺寸，及带钢边部性能影响也很大。如果使用不当会造成带钢在轧制过程中宽度超差，及带钢边部机械性能出现问题。根据多年来的实践，热轧许多带钢宽度超差及边部性能不符，都是因为机架水使用不合理所致。

由于2050产线是一条1989年投产的老生产线，设备装置比较落后，控制***手段也相对缺少，因此，在机架水使用过程中出现过许多其它质量问题。由于2050扎线精轧机架设置的机架水，都是采用全开全闭控制形式，也就是说不考虑当时轧制的带钢宽度，只要投入机架水，轧机宽度方向2050mm宽度涉及集管喷嘴全部开启。

如图1所示，经过粗轧后的带钢1通过飞剪2切断，经除磷箱3除磷后送入精轧机组4，经精轧七机架连轧、机架水集管5喷射后，带钢1通过层冷区6冷却并送往卷取机7，卷取机7将带钢1卷成卷后按流向送往后道工序。

如图2所示的现有机架水集管的结构，上下平行设置的上机架集管8及下机架集管9，其上均布有若干个机架水集管喷嘴10，上机架集管8、下机架集管9分别通过上机架进水管11、下机架进水管12进水，上机架进水管11、下机架进水管12又分别通过上进水管管卡13、下进水管管卡14加以固定。现有控制方式采用全开全闭模式，会造成以下问题产生：

1)带钢宽度与机架水喷出宽度不一致，一般机架水宽度远远大于带钢宽度范围；

2)当轧制带钢宽度较窄时，机架水也是全开，造成带钢宽度方向边部冷却远大于中部冷却，产生中部与边部冷却不均；

3)由于机架水是全开模式，在轧制宽度较窄带钢时，因边部与中部冷却不均，会造成许多带钢宽度控制超差；

4)从热轧工艺生产控制理论来看，机架水对带钢边部及中部冷却不均，还会造成带钢内部机械性能出现问题；

5)机架水在采用全开全闭方式下，许多时候再生产窄带钢时，机架水浪费是相当严重的，对能耗成本影响较大。

上述的这些问题是现有精轧机组设计存在的固有缺陷，需要找到一种全新的控制方法和手段，既保证机架水不无故浪费，又恰到好处对带钢控制精度提升。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种节能型分段式机架水集管装置及其控制方法，提高带钢宽度尺寸精度，解决热轧带钢边部性能缺陷，同时进一步降低能源消耗，实现降本增效，提升产品竞争力。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种节能型分段式机架水集管装置，包括：机架水集管，该机架水集管包括：上机架水集管，上机架水集管上设有若干个喷嘴，连于上机架水集管上的上机架进水管，用于固定上机架进水管的上进水管管卡，以及分别与上机架水集管、上机架进水管、上进水管管卡镜像对称设置的下机架水集管、下机架进水管、下进水管管卡，还包括：

中央控制器，用以下发带钢宽度层别指令；

基础自动化组件，用以接收所述中央控制器下发的指令，实现分段控制机架水集管对带钢表面喷射冷却水；

所述基础自动化组件分别设于上机架水集管、下机架水集管的两端部，均包括：传动侧柱塞油缸位置传感器、工作侧柱塞油缸和传动侧柱塞，传动侧柱塞设于上机架水集管、下机架水集管两端的内部，传动侧柱塞的边缘与上机架水集管、下机架水集管的内壁之间形成密封滑动，工作侧柱塞油缸用以驱动传动侧柱塞的滑移，传动侧柱塞油缸位置传感器用以感应工作侧柱塞油缸驱动传动侧柱塞的距离。

所述中央控制器为计算机。

所述上机架水集管、下机架水集管均连于上机架水集管、下机架水集管的中部位置。

另一方面，一种节能型分段式机架水集管装置的控制方法：

在计算机内制定钢种层别表、带钢宽度层别表，采用读表方式与计算机***设定耦合，根据当前生产的钢种层别由计算机下发对应的带钢宽度层别指令给基础自动化组件；

基础自动化组件接收到指令后，由工作侧柱塞油缸用以驱动传动侧柱塞在上机架水集管、下机架水集管两端内部进行滑移，用以封闭相应的喷嘴，使余下喷嘴所喷射出冷却水的宽度范围与当前生产的带钢宽度相适配。

所述钢种层别表，具体如下：

上表中，碳含量层别：1为碳含量C％＜0.25％，2为碳含量C％在0.25％～0.60％，3为碳含量C％＞0.60％。

所述带钢宽度层别表，具体如下：

在上述的技术方案中，本发明所提供的一种节能型分段式机架水集管装置及其控制方法，还具有以下几点有益效果：

1)本发明解决热轧带钢因采用全开全闭的控制方式，造成的带钢边部机械性能不符的质量缺陷，可以有效提高热轧带钢边部机械冲压性能，彻底解决了因边部过冷却造成的带钢宽度方向温度不均问题；

2)本发明通过采用机架水在宽度方向的控制调节，达到了轧钢工艺所需的在宽度方向的随意调节，大大降低了带钢在宽度方向的局部冷点，进一步提高了带钢轧制过程中的宽度控制精度。在传统机架水全开全闭控制方式下，每月精轧宽度封数在120块左右，而采用本发明可调节分段式机架水控制后，每月精轧宽度封数可缩至70块左右；

3)本发明可以根据所生产的不同钢种特性，根据用户对产品使用需求特点，经过工艺调整实现自由控制目的，解决了传统因过冷及冷却不均产生的一些异常质量问题。采用本发明可调节分段式机架水控制后，使冷轧对热轧供卷沿宽度方向，中部与边部局部高点内部性能质量异议也大幅降低；

4)本发明在当今大力提倡节能环保绿色生产的理念下，实现能耗最低消耗的目的，为进一步降低热轧产品制造成本奠定了坚实基础。采用本发明可调节分段式机架水控制后，根据现有使用的机架水喷射型号流量计算，结合热轧产品宽度规格布置，计算所得机架水总水量可降低30％左右。

附图说明

图1是现有带钢轧制工艺流程图；

图2是原有机架水集管的结构示意图；

图3是本发明机架水集管装置的结构示意图；

图4是本发明机架水集管装置的现场使用状态图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合图3至图4所示，本发明所提供的一种节能型分段式机架水集管装置，包括：机架水集管，该机架水集管主要包括：上机架水集管20，上机架水集管20上均布有若干个喷嘴21，连于上机架水集管20中部位置上的上机架进水管22，用于固定上机架进水管22的上进水管管卡23，以及分别与上机架水集管20、上机架进水管22、上进水管管卡23镜像对称设置的下机架水集管24、下机架进水管25、下进水管管卡26，下机架水集管24上同样均布有若干个喷嘴21，而带钢100通过上、下工作辊200传送至上机架水集管20的喷嘴21与下机架水集管24的喷嘴21之间，上述为现有技术部分，在此就不再赘述。与现有技术不同的是，还包括：

中央控制器，用以下发带钢宽度层别指令；

基础自动化组件，用以接收所述中央控制器下发的指令，实现分段控制机架水集管对带钢表面喷射冷却水。

较佳的，所述基础自动化组件分别设于上机架水集管20、下机架水集管24的两端部，均包括：传动侧柱塞油缸位置传感器27、工作侧柱塞油缸28和传动侧柱塞29，传动侧柱塞29设置在上机架水集管20、下机架水集管24两端的内部，使传动侧柱塞29的边缘与上机架水集管20、下机架水集管24的内壁之间形成密封滑动，而工作侧柱塞油缸28用以驱动传动侧柱塞29的滑移，两端的传动侧柱塞29沿上机架水集管20、下机架水集管24长度方向呈相对方向滑移，用以控制上机架水集管20、下机架水集管24上喷嘴21的开闭，实现喷嘴21所喷射出冷却水的宽度范围与当前生产的带钢宽度相适配，传动侧柱塞油缸位置传感器27用以感应工作侧柱塞油缸28驱动传动侧柱塞29的滑移距离。

较佳的，所述中央控制器选用计算机。

本发明还提供了一种节能型分段式机架水集管装置的控制方法：

在计算机内制定钢种层别表(见表1)、带钢宽度层别表(见表2)，采用读表方式与计算机***设定耦合，根据当前生产的钢种层别由计算机下发对应的带钢宽度层别指令给基础自动化组件，基础自动化组件根据实际需求指令进行实时控制，即完成动态宽度可调节机架水分段控制。

为了保证本发明机架水集管装置运行稳定，并未采用全宽度无极调宽控制，主要是确保高节奏状态下，***运行稳定及控制设定到位，把产线目前生产涉及的宽度范围600～2000mm，分成以800mm为基准，每加200mm为一级进行递增，分七级控制(见表2)。主要是为了进一步提高带钢边部性能，减少带钢边部与中部温差，使带钢边部冲压性能有了很大提高，实现了减少宽度尺寸超差、提高带钢边部机械性能、降低能源消耗(水耗)的目标。只要***运行稳定，后续完全可以实现宽度方向的无级调控，使热轧产品精度和性能得到进一步提升目的。

基础自动化组件接收到指令后，由工作侧柱塞油缸用以驱动传动侧柱塞在上机架水集管、下机架水集管两端内部进行滑移，用以封闭相应的喷嘴，使余下喷嘴所喷射出冷却水的宽度范围与当前生产的带钢宽度相适配。

所述钢种层别表，具体如下表1：

钢种-序号	碳含量层别	带钢宽度层别
			3001	1	1
3002	1	2
			3003	1	3
3004	1	4
			3005	1	5
3006	1	6
			3007	1	7
3008	2	1
			3009	2	2
3010	2	3
			3011	2	4
3012	2	5
			3013	2	6
3014	2	7
			3015	3	1
3016	3	2
			3017	3	3
3018	3	4
			3019	3	5
3020	3	6
			3021	3	7

上表中，碳含量层别：1为碳含量C％＜0.25％，2为碳含量C％在0.25％～0.60％，3为碳含量C％＞0.60％。如：3018级别钢种，该钢种的含碳量C％＞0.60％，对应的带钢宽度范围1200mm～1400mm。

所述带钢宽度层别表，具体如下表2：

如：带钢宽度层别选择6，即该带钢的宽度范围1600mm～1800mm内，此时计算机设定***根据读表方式，将该带钢规格下发至基础自动化组件，基础自动化组件执行按照该带钢宽度层别控制机架水喷射宽度。

综上所述，采用本发明节能型分段式机架水集管装置及其控制方法后，再通过手动测温仪对带钢沿宽度方向温度测量，原来传统的全开全闭机架水控制方式，如：代表性的带钢宽度1200mm钢板，在精轧机F6～7机架间进行测量，带钢中心点温度为900℃，边部温度只有870℃左右。带钢宽度1500mm钢板，带钢中心点温度为920℃左右，边部温度只有860℃左右，平均带钢中心点温度与边部温度差达到近50℃左右。而采用该发明可调节分段式机架水控制后，带钢宽度1200mm钢板，在精轧机F6～7机架间进行测量，带钢中心点温度为900℃，边部温度只有890℃左右。带钢宽度1500mm钢板，带钢中心点温度为920℃左右，边部温度只有900℃左右，平均带钢中心点温度与边部温度差只有不到20℃左右，效果体现相当明显。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (6)

1.一种节能型分段式机架水集管装置，包括：机架水集管，该机架水集管包括：上机架水集管，上机架水集管上设有若干个喷嘴，连于上机架水集管上的上机架进水管，用于固定上机架进水管的上进水管管卡，以及分别与上机架水集管、上机架进水管、上进水管管卡镜像对称设置的下机架水集管、下机架进水管、下进水管管卡，其特征在于，还包括：

中央控制器，用以下发带钢宽度层别指令；

基础自动化组件，用以接收所述中央控制器下发的指令，实现分段控制机架水集管对带钢表面喷射冷却水；

所述基础自动化组件分别设于上机架水集管、下机架水集管的两端部，均包括：传动侧柱塞油缸位置传感器、工作侧柱塞油缸和传动侧柱塞，传动侧柱塞设于上机架水集管、下机架水集管两端的内部，传动侧柱塞的边缘与上机架水集管、下机架水集管的内壁之间形成密封滑动，工作侧柱塞油缸用以驱动传动侧柱塞的滑移，传动侧柱塞油缸位置传感器用以感应工作侧柱塞油缸驱动传动侧柱塞的距离。

2.如权利要求1所述的一种节能型分段式机架水集管装置，其特征在于：所述中央控制器为计算机。

3.如权利要求1所述的一种节能型分段式机架水集管装置，其特征在于：所述上机架水集管、下机架水集管均连于上机架水集管、下机架水集管的中部位置。

4.一种如权利要求1-3任一项所述的节能型分段式机架水集管装置的控制方法，其特征在于：

在计算机内制定钢种层别表、带钢宽度层别表，采用读表方式与计算机***设定耦合，根据当前生产的钢种层别由计算机下发对应的带钢宽度层别指令给基础自动化组件；

基础自动化组件接收到指令后，由工作侧柱塞油缸用以驱动传动侧柱塞在上机架水集管、下机架水集管两端内部进行滑移，用以封闭相应的喷嘴，使余下喷嘴所喷射出冷却水的宽度范围与当前生产的带钢宽度相适配。

5.如权利要求4所述的一种节能型分段式机架水集管装置的控制方法，其特征在于：所述钢种层别表，具体如下：

钢种-序号 碳含量层别 带钢宽度层别 3001 1 1 3002 1 2 3003 1 3 3004 1 4 3005 1 5 3006 1 6 3007 1 7 3008 2 1 3009 2 2 3010 2 3 3011 2 4 3012 2 5 3013 2 6 3014 2 7 3015 3 1 3016 3 2 3017 3 3 3018 3 4 3019 3 5 3020 3 6 3021 3 7

上表中，碳含量层别：1为碳含量C％＜0.25％，2为碳含量C％在0.25％～0.60％，3为碳含量C％＞0.60％。

6.如权利要求4所述的一种节能型分段式机架水集管装置的控制方法，其特征在于：所述带钢宽度层别表，具体如下：

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