热连轧带长质量控制

崔伟东

（广西柳州钢铁集团有限公司 广西 柳州 545002）

引言

带钢离开精轧末机架后而进入卷取机前的这一工序通常被称为层流冷却，包括空冷和水冷两部分，是影响带钢全长质量控制的核心环节。带长质量控制按其形成因素可分为内部质量和外部质量。影响带长内部质量的主要因素是层流冷却控制，表现形式为卷取温度控制（CTC）；影响带长外部质量的主要因素是热输出辊道电机控制，表现形式辊道电机速度和电机运行稳定性。影响带长质量的两种因素往往并不绝对，而是相互交融，在解决影响两者质量的主要因素的基础上附加解决交互影响因素是提高带长质量控制的最优途径。

1 带长内部质量控制

1.1 带长内部质量控制的理论基础

带钢的性能由带钢的晶体结构和内部组织来衡量，卷取温度对热轧板带成材后的金相组织、晶粒大小有着极大影响，因而带长内部质量控制可以通过CTC控制来实现，即依据精轧机组出口时带钢的温度控制带钢进入卷取机入口时的温度。CTC温控涉及诸多方面，诸如烧钢温度、轧制速度、道次设置、冷却水流量等。CTC控制主要依赖于从精轧出口到卷取入口的带钢温降，包含了空气冷却和层流冷却水冷却[1]。空气冷却包含精轧机组出口到第一个可用的喷水集管空冷段和最后一个可用的喷水集管到卷取机入口空冷段，而中间的即是层流水冷段。通常用傅立叶热交换方程来表现温度关系，因带钢截面温度的对称性并假定温度分布沿带厚方向呈抛物线型，通常温控变化不大，可将傅立叶热交换方程分解为时间与温度的关系。

上述公式中，k为比例因子，T0为初始带钢温度，T为水冷后带钢温度，Td为冷却水温度，τ为冷却控制时间。

1.2 带长内部质量控制的措施

依据层冷温度与冷却时间的关系，控制带钢温度到设定温度的措施有两方面，即控制冷却时间和优化比例因子，其中冷却时间有层流冷却集水管工作数量有关，而比例因子与带钢厚度、冷却水温度、冷却水流量、带钢辐射系数等因素有关[2]。综合考虑重要控制冷却时间和控制冷却水流量是CTC控制的核心因素。

1.2.1 优化CTC控制

带钢出口温度为带钢内部温度，而实际检测的带钢在精轧出口和卷取入口的温度为带钢表面温度，CTC控制需要将带钢表面温度折算为带钢截面平均温度。CTC依据精轧设定功能计算的精轧机组出口的带钢温度作为基准值，预先计算出欲打开喷水阀组数及对应位置，将喷水模式调至最优以达到带钢到达卷取入口时设定温度的工艺要求。因CTC控制包含了空冷段和水冷段，比例因子又因空气冷却和水冷却而不同，CTC控制需要依据热辐射模型和精轧出口温度计算出第一个工作集水管处的带钢温度，从此处开始进入水冷段，以此温度作为CTC初始温度，以温降增量为基础，计算温降曲线，将卷取入口温度作为初始温度，以温升增量为基础计算出温升曲线，而将温升曲线与温降曲线的交点做为最后一个工作集水管的选取位置。用插值计算法控制冷却水冷却累计时间，最终到达工艺设定温度。

1.2.2 改造冷却水气阀

CTC控制层流冷却水冷却累计时间，而不能实时监控工作集水管水阀的工作状态，如工作集水管水阀是否打开、水阀开度大小即工作集水管水阀冷却水流量和压力[3]。改造层流冷却集水管水阀可以确保工作集水管水阀冷却水流速已达到工艺要求。

层流冷却水采用两级控制：电气控制气阀，再由气阀驱动水阀。水阀为机械阀不易损坏，而层流冷却集水管水气阀工作在高温和碱性状态，易腐蚀或氧化，导致出水少甚至不出水，影响工作集水管水阀冷却水流量和压力。将层流冷却集水管水气阀移出层流冷却集水管水阀，选取低温环境集中安装，通过耐高温耐腐蚀的气管连接层流冷却集水管水气阀和层流冷却集水管水阀，确保工作集水管水阀冷却水流量和压力的工艺要求[4]。

2 带长外部质量控制

2.1 带长外部质量控制的影响因素

带长外部质量又被称为带钢表面质量，其影响因素取决于热输出辊道电机的速度和运行稳定性。从带钢头部离开精轧机组末机架到头部卷入卷取机为止，热输出辊道速度要快于带钢速度，以通过辊道与带钢之间的动摩檫力给具有自由头部施加一个前张力，牵引带钢并防止带钢头部起皱，带钢头部卷入卷取机后辊道降速与精轧机组同步，带钢尾部离开精轧机组末机架后辊道速度要慢于带钢速度，已给具有自由尾部的带钢施加一个后张力以防带钢尾部起皱。热输出辊道电机的速度通过电气传动可以达到工艺速度，而热输出辊道电机的运行稳定性的制约因素相对较多，既与电机质量有关，又和电机的安装状态等因素有关。

2.2 带长外部质量控制的改进措施

依据热输出辊道电机运行稳定性的影响因素，有两种途径可以改进带长外部质量：调节层流冷却集水管水阀、改造热输出辊道电机[5]。调节层流冷却集水管水阀阀嘴，降低层流冷却集水管水阀喷水对热输出辊道电机的影响；改造辊道电机为长轴电机，远离层流冷却集水管水阀，最大限度地减少水汽对电机的影响。

3 结语

提高带钢卷取温度可以促进热轧板的再结晶，增加成品中有利织构组分，降低铁损，提高磁感，随着卷取温度的降低，热轧材组织得到细化，索氏体含量得到提高。CTC控制的优化与改进间接地提高了带长内部质量，层冷水阀的调节与辊道电机的长轴改造提高了带钢表面质量，带钢全长质量控制的整体提高为热卷提供了优质的产品。