熱連軋帶長質量控制

崔偉東

（廣西柳州鋼鐵集團有限公司 廣西 柳州 545002）

引言

帶鋼離開精軋末機架后而進入卷取機前的這一工序通常被稱為層流冷卻，包括空冷和水冷兩部分，是影響帶鋼全長質量控制的核心環節。帶長質量控制按其形成因素可分為內部質量和外部質量。影響帶長內部質量的主要因素是層流冷卻控制，表現形式為卷取溫度控制（CTC）；影響帶長外部質量的主要因素是熱輸出輥道電機控制，表現形式輥道電機速度和電機運行穩定性。影響帶長質量的兩種因素往往并不絕對，而是相互交融，在解決影響兩者質量的主要因素的基礎上附加解決交互影響因素是提高帶長質量控制的最優途徑。

1 帶長內部質量控制

1.1 帶長內部質量控制的理論基礎

帶鋼的性能由帶鋼的晶體結構和內部組織來衡量，卷取溫度對熱軋板帶成材后的金相組織、晶粒大小有著極大影響，因而帶長內部質量控制可以通過CTC控制來實現，即依據精軋機組出口時帶鋼的溫度控制帶鋼進入卷取機入口時的溫度。CTC溫控涉及諸多方面，諸如燒鋼溫度、軋制速度、道次設置、冷卻水流量等。CTC控制主要依賴于從精軋出口到卷取入口的帶鋼溫降，包含了空氣冷卻和層流冷卻水冷卻[1]。空氣冷卻包含精軋機組出口到第一個可用的噴水集管空冷段和最后一個可用的噴水集管到卷取機入口空冷段，而中間的即是層流水冷段。通常用傅立葉熱交換方程來表現溫度關系，因帶鋼截面溫度的對稱性并假定溫度分布沿帶厚方向呈拋物線型，通常溫控變化不大，可將傅立葉熱交換方程分解為時間與溫度的關系。

上述公式中，k為比例因子，T0為初始帶鋼溫度，T為水冷后帶鋼溫度，Td為冷卻水溫度，τ為冷卻控制時間。

1.2 帶長內部質量控制的措施

依據層冷溫度與冷卻時間的關系，控制帶鋼溫度到設定溫度的措施有兩方面，即控制冷卻時間和優化比例因子，其中冷卻時間有層流冷卻集水管工作數量有關，而比例因子與帶鋼厚度、冷卻水溫度、冷卻水流量、帶鋼輻射系數等因素有關[2]。綜合考慮重要控制冷卻時間和控制冷卻水流量是CTC控制的核心因素。

1.2.1 優化CTC控制

帶鋼出口溫度為帶鋼內部溫度，而實際檢測的帶鋼在精軋出口和卷取入口的溫度為帶鋼表面溫度，CTC控制需要將帶鋼表面溫度折算為帶鋼截面平均溫度。CTC依據精軋設定功能計算的精軋機組出口的帶鋼溫度作為基準值，預先計算出欲打開噴水閥組數及對應位置，將噴水模式調至最優以達到帶鋼到達卷取入口時設定溫度的工藝要求。因CTC控制包含了空冷段和水冷段，比例因子又因空氣冷卻和水冷卻而不同，CTC控制需要依據熱輻射模型和精軋出口溫度計算出第一個工作集水管處的帶鋼溫度，從此處開始進入水冷段，以此溫度作為CTC初始溫度，以溫降增量為基礎，計算溫降曲線，將卷取入口溫度作為初始溫度，以溫升增量為基礎計算出溫升曲線，而將溫升曲線與溫降曲線的交點做為最后一個工作集水管的選取位置。用插值計算法控制冷卻水冷卻累計時間，最終到達工藝設定溫度。

1.2.2 改造冷卻水氣閥

CTC控制層流冷卻水冷卻累計時間，而不能實時監控工作集水管水閥的工作狀態，如工作集水管水閥是否打開、水閥開度大小即工作集水管水閥冷卻水流量和壓力[3]。改造層流冷卻集水管水閥可以確保工作集水管水閥冷卻水流速已達到工藝要求。

層流冷卻水采用兩級控制：電氣控制氣閥，再由氣閥驅動水閥。水閥為機械閥不易損壞，而層流冷卻集水管水氣閥工作在高溫和堿性狀態，易腐蝕或氧化，導致出水少甚至不出水，影響工作集水管水閥冷卻水流量和壓力。將層流冷卻集水管水氣閥移出層流冷卻集水管水閥，選取低溫環境集中安裝，通過耐高溫耐腐蝕的氣管連接層流冷卻集水管水氣閥和層流冷卻集水管水閥，確保工作集水管水閥冷卻水流量和壓力的工藝要求[4]。

2 帶長外部質量控制

2.1 帶長外部質量控制的影響因素

帶長外部質量又被稱為帶鋼表面質量，其影響因素取決于熱輸出輥道電機的速度和運行穩定性。從帶鋼頭部離開精軋機組末機架到頭部卷入卷取機為止，熱輸出輥道速度要快于帶鋼速度，以通過輥道與帶鋼之間的動摩檫力給具有自由頭部施加一個前張力，牽引帶鋼并防止帶鋼頭部起皺，帶鋼頭部卷入卷取機后輥道降速與精軋機組同步，帶鋼尾部離開精軋機組末機架后輥道速度要慢于帶鋼速度，已給具有自由尾部的帶鋼施加一個后張力以防帶鋼尾部起皺。熱輸出輥道電機的速度通過電氣傳動可以達到工藝速度，而熱輸出輥道電機的運行穩定性的制約因素相對較多，既與電機質量有關，又和電機的安裝狀態等因素有關。

2.2 帶長外部質量控制的改進措施

依據熱輸出輥道電機運行穩定性的影響因素，有兩種途徑可以改進帶長外部質量：調節層流冷卻集水管水閥、改造熱輸出輥道電機[5]。調節層流冷卻集水管水閥閥嘴，降低層流冷卻集水管水閥噴水對熱輸出輥道電機的影響；改造輥道電機為長軸電機，遠離層流冷卻集水管水閥，最大限度地減少水汽對電機的影響。

3 結語

提高帶鋼卷取溫度可以促進熱軋板的再結晶，增加成品中有利織構組分，降低鐵損，提高磁感，隨著卷取溫度的降低，熱軋材組織得到細化，索氏體含量得到提高。CTC控制的優化與改進間接地提高了帶長內部質量，層冷水閥的調節與輥道電機的長軸改造提高了帶鋼表面質量，帶鋼全長質量控制的整體提高為熱卷提供了優質的產品。