一种冷轧带钢退火炉内宽度方向冷却装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种冷轧带钢退火炉内宽度方向冷却装置和方法，属于冶金工业生产技术领域。本发明专利技术的装置中冷却风箱出口位置设有板温扫描温度仪，其相对于带钢正面中心设置，用于扫描带钢沿宽度方向上的5个位置点的温度(操作侧边部温度T1、操作侧1/4温度T2、中部温度T3、传动侧1/4温度T4、传动侧边部温度T5)，所述风门调节阀和板温扫描温度仪形成闭环控制回路，根据温度检测自动控制带钢不同宽度方向上对应调节阀的开度，还可根据温度反馈进行手动干预，手动调节风门调节阀的开度，实现对带钢宽度方向上温度的调节，利用该方法提高冷却强度控制精度，实现板宽方向冷却均匀性。实现板宽方向冷却均匀性。实现板宽方向冷却均匀性。

【技术实现步骤摘要】
一种冷轧带钢退火炉内宽度方向冷却装置和方法


[0001]本专利技术属于冶金工业生产
，更具体地说，涉及一种冷轧带钢退火炉内宽度方向冷却装置和方法。

技术介绍

[0002]冷轧带钢连续退火生产中，炉内快冷段是利用风箱将氮氢混合气体通过喷嘴喷吹到带钢上用于冷却，每个风箱上的喷嘴布置在带钢两侧，风箱结构配备4个独立的人工手动调节挡板，手动调整挡板可同步调节管道内部的百叶风门开度，以便调节带钢横向宽度方向上均匀的喷吹效果。
[0003]但其存在以下问题：1)风箱结构配置4个独立的手动人工挡板，挡板阀芯百叶风门位于风箱管道内部，日常无法有效进行检查开口度同步，曾年修开炉割开风箱侧面腹板发现马达侧风门的调节万向轴连接脱销轴、卡阻等严重情况，易造成带钢宽度因喷吹效果不同导致的温度差异，这种差异一旦偏大容易造成带钢冷折皱，同时一旦内部百叶风门出现问题，如脱落或者变形，则无法处理，需开炉割开整个风箱内部管道后才能接触该装置，才有更换的可能，工作量、时间和难度巨大；2)如需要调整带钢宽度方向上冷却强度，无法在线自动调节，需要人员上炉子每个单元手动调节，因每个冷却单元带钢两侧共有8个独立手动调节挡板，调整时需要花费大量时间同时调整精度差异大，这也易导致带钢宽度方向冷却强度控制精度能力弱。
[0004]专利公开号为CN201201973Y，公开日为2009年3月4日，该技术公开了一种防止带钢氧化的常化机组炉段，循环风机固定在冷却段壳体外，冷却段壳体内为带钢通道，带钢通过线的上方设有上喷箱，带钢通过线的下方设有下喷箱，上喷箱、下喷箱分别与冷却段壳体固定连接，循环风机的输出口由进风管分别与上喷箱、下喷箱连通，进风管上设有第一膨胀节、双蝶阀，与上喷箱相连的进风分管上设有上风道五分割阀，与下喷箱相连的进风分管上设有下风道五分割阀，循环风机的输入口由回风管与冷却段壳体内的带钢通道相连通，回风管上设有换热器、第二膨胀节。该专利技术无法实现对阀门和带钢宽度方向上的温度控制。
[0005]为实现对带钢宽度方向上的温度控制，经检索，专利CN202081135U公开了一种带钢冷却装置，其包括沿带钢行进方向依次设置的喷气冷却装置和水淬冷却装置，其中所述喷气冷却装置上设有沿带钢宽度方向设置的若干喷气孔，以及在带钢宽度方向上位置可调的喷气挡板，所述水淬装置包括若干组沿带钢宽度方向依次设置的水淬冷却装置，所述各水淬冷却装置上均设有对应的水量调节阀；此外，所述带钢冷却装置还包括：一扫描式温度计；一温度控制器，其与所述扫描式温度计连接，并与所述喷气冷却装置连接；一非接触式板形仪，其对带钢板形进行实时检测；一板形控制器，其与所述非接触式板形仪连接，并与所述各水量调节阀分别连接。该技术采用喷气挡板沿带钢宽度方向移动遮挡住数量不同的喷气孔，实现对喷气冷却装置喷气量的调节，未解决当带钢宽度方向上的温度不均匀时，调节喷气量的方法。专利CN104073620A公开了一种立式连续退火炉快冷风门控制装置
及方法，该专利技术利用多通道板温计检测沿带钢宽度方向上多个测点的带钢温度，实现快冷百叶风门的实时闭环控制，但未能解决百叶风门位于风箱管道内部，日常无法有效进行检查开口度，且一旦内部百叶风门出现问题，如脱落或者变形，则无法处理，需要割开整个风箱内部管道后才能处理。该专利技术公开了通过检测带钢宽度方向上的温度实现风门的调控。该专利中采用参考设定表形式控制风门开度，通过查开度设定表控制各快冷百叶风门的开度。专利CN103998631A公开了一种连续退火线急冷带的带钢温度控制方法及装置。为了控制带钢的温度，将冷却喷嘴块在带钢的前面和后面分别沿上下设置为多个，且划分为长度方向流量控制喷嘴块和宽度方向流量控制喷嘴块而设置为多套，并在急冷带的进料侧和出料侧设置带钢中心温度测量仪和宽度方向温度测量仪，利用从带钢中心温度测量仪和宽度方向温度测量仪获取的温度检测值来均匀地控制带钢的温度，且控制带钢的平坦度变化为最小。本专利技术利用连续退火线急冷带输入端和输出端的宽度方向温度计来检测温度，并通过利用反馈、前馈控制方法来控制急冷带的宽度方向喷雾流量，从而可均匀地控制带钢的宽度方向温度。该专利技术的带钢温度控制方法中未考虑到冷却风箱和喷嘴距离的影响，以及不同速度下对带钢温度分布的影响。
[0006]以上技术方案虽然一定程度上能通过带钢温度调节风门开口度，但针对多因素影响的带钢宽度方向上温度不均匀的情况，无法有效调整冷却强度，导致控制精度不高，带钢质量差。

技术实现思路

[0007]1.要解决的问题
[0008]针对现有冷却装置针对带钢宽度方向上温度不均匀导致冷却强度控制精度不高的问题，本专利技术提供一种冷轧带钢退火炉内宽度方向冷却装置，该装置能够实现带钢宽度方向上冷却强度的分区域自动控制，提高冷却强度控制精度。
[0009]本专利技术的另一目的在于提供一种冷轧带钢退火炉内宽度方向冷却方法，利用该方法控制带钢不同宽度方向上对应风门调节阀的开度，提高冷却强度控制精度，实现板宽方向冷却均匀性。
[0010]2.技术方案
[0011]为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0012]一种冷轧带钢退火炉内宽度方向冷却装置，包括炉壳、风道总管、风道支管、风门调节阀、非金属膨胀节、冷却风箱以及控制环路。
[0013]所述冷却风箱连接风道主管，风道主管上连接至少一根风道支管，所述风道支管上设有用于控制风道支管开度的风门调节阀和用于连接风道支管与冷却风箱的非金属膨胀节，所述风门调节阀位于炉壳外的风道支管上，所述非金属膨胀节位于炉壳内的风道支管上，所述风道支管设有冷却风箱，所述冷却风箱配置喷嘴，用于喷吹冷却带钢的混合气体，炉壳内的冷却风箱出口位置设有板温扫描温度仪，其相对于带钢正面中心设置，用于扫描带钢沿宽度方向上的5个位置点的温度(操作侧边部温度T1、操作侧1/4温度T2、中部温度T3、传动侧1/4温度T4、传动侧边部温度T5)，所述风门调节阀和板温扫描温度仪形成闭环控制回路，根据温度检测自动控制带钢不同宽度方向上对应风门调节阀的开度，以实现板宽方向冷却均匀性。
[0014]更进一步地，结合有限元分析对主要影响因素(如带速、带钢温度、混合气体导热系数、带钢和冷却风箱距离、带钢宽度)及作用机制进行现场跟踪和模拟计算，综合优化并协调这些工艺参数，寻找最佳的参数组合，建立风门调节阀开度和板温扫描温度之间的经验模型为：该经验模型适用于厚度0.3
‑
2.5mm，宽度900
‑
2000mm的带钢。
[0015]式中，ΔX
i
为对应位置风门调节阀开度，％，ΔT
i,3
是带钢单元宽度上i点(1、2、4、5)和中部温度点T3的带钢温度差；L为冷却风箱与带钢间距；h为带速影响因子；Cp为带钢的比热容，W为带钢宽度，λ
N2/H2
是混合气体导热系数，m
i
为带钢单元的质量，m
i
＝带钢厚度
×
带钢宽度
×
带钢长度<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冷轧带钢退火炉内宽度方向冷却装置，包括风机(1)，所述风机(1)出风口连接风道主管(2)，所述风道主管(2)上连接至少一根风道支管(3)，所述风道支管(3)伸入炉壳(8)，末端与炉壳(8)内的冷却风箱(6)连接，所述冷却风箱(6)配置喷嘴，用于喷吹冷却带钢(9)的混合气体，其特征在于，所述风道支管(3)上设有用于控制风道支管(3)开度的风门调节阀(4)，所述冷却风箱(6)的出口位置设有板温扫描温度仪(7)，其相对于带钢(9)正面中心设置，用于扫描带钢(9)沿宽度方向上的温度，所述风门调节阀(4)和板温扫描温度仪(7)形成闭环控制回路。2.根据权利要求1所述一种冷轧带钢退火炉内宽度方向冷却装置，其特征在于，所述板温扫描温度仪(7)扫描带钢(9)沿宽度方向上的5个位置点的温度，包括操作侧边部温度T1、操作侧1/4温度T2、中部温度T3、传动侧1/4温度T4、传动侧边部温度T5。3.根据权利要求2所述一种冷轧带钢退火炉内宽度方向冷却装置，其特征在于，风门调节阀(4)开度和板温扫描温度仪(7)测得温度之间满足：式中，ΔX
i
为i点风门调节阀(4)开度；h为带速影响因子；L为冷却风箱(6)与带钢(9)间距；ΔT
i,3
为带钢(9)单元宽度上i点温度(i＝1、2、4、5)和中部温度T3的温度差；W为带钢(9)宽度；λ是混合气体导热系数；Cp为带钢(9)的比热容，m
i
为带钢(9)单元的质量。4.根据权利要求3所述一种冷轧带钢退火炉内宽度方向冷却装置，其特征在于，带速影响因子h＝3.12589
×
u
s0.5
，u
s
为带钢(9)速度；ε＝1.2351
×
10
‑2W4；所述混合气体为N2/H2混合气体，λ
N2/H2
＝4.626
×
10
‑5T
0.78
+2.68465
×
10
‑4T
0.8
，其中，T为N2/H2混合气体的温度，所述风道主管(2)上设有检测混合气体温度T的热电偶(10)；Cp＝1704.65J/(kg.K)，冷却风箱(6)与带钢(9)距离L、带钢(9)速度u
s
和带钢(9)宽度W由PLC系统测得。5.根据权利要求1所述一种冷轧带钢退火炉内宽度方向冷却装置，其特征在于，所述风门调节阀(4)位于炉壳(8)外的风道支管(3)上。6.根据权利要求1所述一种冷轧带钢退火炉内宽度方向冷却装置，其特征在于，所述风道支管(3)上还设有用于连接风道支管(3)与冷却风箱(6)的非金属膨胀节(5)，所述非金属膨胀节(5)位于炉壳(8)内的风道支管(3)上。7.根据权利要求1所述一种冷轧带钢退火炉内宽度方向冷却装置，其特征在于，所述风道主管(2)、风道支管(3)、冷却风箱(6)和炉壳(8)的材质为X2CrNi12不锈钢。8.一种利用权利要求1
‑
7所述冷轧带钢退火...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄冉，汪红兵，刘伟，苗斌，鲁崇松，李虹云，文宇龙，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：