中厚板热处理控冷设备及工艺的优化与改进

摘要：本文对邯钢中板厂热处理线控冷设备在使用过程中暴漏的缺陷进行分析和改进，对正火产品、不平度和性能挽救产品的控冷工艺制度进行实践总结优化，取得了良好的经济效益和社会效益，一些技术改进具有自主知识产权和广泛的应用推广价值。

关键词：控冷装置； 控冷工艺； 数学模型； 性能挽救

【分类号】：TG256

1 前言

邯钢中板厂热处理二期2#热处理线为辐射管加热辊底式热处理炉+钢板快速冷却（NCC）处理线，主要负责钢板的正火和中、高温回火处理，年热处理产量为20万吨，主要热处理生产容器板、桥梁板、高建钢、Z向钢等高附加值产品。钢板快速冷却（NCC）系统是热处理线仅次于常化炉的重要设备。主要有控冷区辊道、上和下高密度集管及控制阀组、汽雾冷却装置及控制阀组、上汽雾冷却升降装置、侧喷装置、吹扫装置、防水溅装置、水量分配器及配管、高位水箱及连接管路、水系统配管、压缩空气系统及配管、浊环水池及控冷水供水泵站、热水池及热水提升泵站、控冷水循环过滤冷却系统、汽雾冷却水泵站、侧喷水泵站、控冷三电系统等组成。整个系统于2010年11月份正式投入试运行。在使用中暴漏出很多设计缺陷，设备故障率高，出现板型和性能不合等产品质量问题。为此我们于2011年元月份针对热处理线钢板控冷系统存在的问题进行立项，组成攻关队专题研究、逐项分析解决。

2、控冷设备及工艺使用中暴漏出的缺陷汇总

2010年1月至2011年12月，中板厂热处理线边生产边进行设备消缺。热处理线控冷系统设备及控冷工艺使用中暴漏出的缺陷总结如下：

2.1、汽雾冷却升降框架液压系统保压不好、汽雾冷却喷嘴易堵塞、汽雾冷却水往集管阀组和辊道电机上飞溅、集管气动开闭阀二位五通电磁阀易堵塞、冷却钢板时水顺着钢板往炉内流等缺陷。

2.2 、发生三次淹没控冷集管阀组事故，造成电磁流量计损坏和模块全部烧毁。

2.3、控冷辊道速度不匹配，导致整张钢板前后冷却不均，影响板型。

2.4、控冷集管固定不牢固、管线振动大。

2.5、控冷热水池上面只有一个人口，存在控冷回水热水池氧化铁皮无法清理的问题。

2.6、控冷水循环系统自动化控制功能还不完善。

2.7、水路和气路多个电磁流量计和阀门的控制和反馈信号无显示值，无法进行准确喷水控制。

2.8、控冷过程级（L2）功能一直没有实现。

2.9、控冷泵和热水提升泵电机存在频繁跳闸故障及水量匹配不合理现象。

2.10、正火、不平度和性能挽救钢种控冷工艺制度不合理，常不平度超标和性能不合等质量问题。

3、控冷设备及工艺的优化及改进技术方案

总体思路：改进控冷装置（高密度集管、汽雾冷却装置、吹扫装置）结构、提高水和压缩空气供给质量、完善系统各部自动化控制程序、实践总结正火类产品及不平度和性能挽救各钢种控冷工艺制度、保证控冷板型和性能。

3.1、在改进控冷系统控冷装置及其他设备结构方面采取了以下技术措施：

3.1.1、汽雾冷却装置升降框架由液压缸升降改为升降机升降，克服了液压系统保压不好的弊端。3.1.2、汽雾冷却装置两侧设计增加可折叠的遮挡板，这样减少水喷溅到电动流量调节阀和气动开闭阀上，且可以随时打开观查汽雾冷却器喷出的汽雾质量。

3.1.3、汽雾冷却装置入口设计增加一套压缩空气吹扫管，吹扫管开启与关闭与汽雾冷却器同步，有效阻碍汽雾冷却水顺着正在冷却的钢板流入常化炉炉内。

3.1.4、对上下高密度集管及汽雾冷却集管供水供气管线重新增加部分管夹和支架进行固定，在高位水箱下供排水管线适当位置增加支墩，提高管线的稳定性。

3.1.5、分析热水池顶板结构图纸，在不影响顶板整体结构强度情况下，在横梁北侧中间位置开一个1500*1000的孔，用来清理氧化铁皮时，抓斗等氧化铁皮清理工具上下，并可加强通风。

3.2、在提高水和压缩空气供给质量方面采取了以下技术措施：

3.2.1、在汽雾冷却供水总管新设计安装两套LTAP-8全自动水力驱动自清洗过滤器，用一备一。可以过滤水中的水垢、沙、绣、粉尘等颗粒，减少汽雾冷却喷嘴堵塞现象。

3.2.2、每套冷却集管气动开闭阀仪控压缩空气都单独设计一套三联件，实现每套气动开闭阀门二位五通电磁先导阀控制压缩空气单独去水除尘调压力，减少阀芯频繁卡死故障。

3.2.3、每个仪控压缩空气管道油雾器中加注CHESTERTON652气动剂，阀芯。

3.3、在完善系统各部自动化控制程序方面采取了以下技术措施：

3.3.1、对控冷系统热水池水位控制改造，实现双保险。对控冷系统循环水系统操作员站HMI画面内容进行完善，将净环水池、浊环水池、热水池液位信号传入PLC，在HMI画面上进行显示，阀门开闭和泵的启停也实现在画面上远程操作和显示。首先对热水池水位检测和热水提升泵启停、阀门开闭联锁进行改造，实现自动控制。其次在2#控冷地坑安装一机械浮漂和重锤限位，浮漂低于控冷集管阀组1.5米，信号接到2#操作台，在2#操作台安装一套声光报警装置。

3.3.2、完善控冷装置自动化控制程序、修改控冷操作员站HMI画面，实现控冷过程级（L2）功能。恢复或更换损坏的电磁流量计、电动流量阀执行机构控制模块、气动开闭阀执行机构控制模块，对有问题的信号电缆加装信号屏蔽器，过滤掉干扰信号。对控冷装置人机界面的画面进行完善，增加帮助等功能模块。控冷过程级（L2）功能完善，实现不同钢种和厚度钢板控冷工艺优化，精确提高控制冷却精度，大大改善控冷板型。

3.3.3、控冷辊道与输入输出辊道间速度匹配的改进。控冷L2级与常化炉L2级建立通讯，控冷2级将控冷辊道速度传递给加热炉2级。当加热炉接到出钢信号后，出炉高速区辊道将以控冷2级传输过来的辊道速度高速出钢与控冷辊道速度匹配输送钢板进行控冷，使钢板平稳、匀速、均匀的进行加速冷却，避免钢板浇瓢和划伤现象。

3.3.4、修改提前控冷后吹扫开启时间，避免钢板头部水残留。修改控冷程序，常化炉后热金属检测装置到压缩空气后吹扫的距离原设计14米，现改为12米，使后吹扫开启时间提前，避免板头处存水而影响板型。

3.4、在保证控冷板型和性能方面采取了以下技术措施：

对控冷工艺进行研究改进，根据控冷板型控制情况，在保证返红温度要求的情况下，适当调整水比和辊道速度。如果控冷后板型宽度方向中间凹两边翘，则加大水比，按0.1递增，或者增大辊道速度按2m递增；如果控冷后板型宽度方向中间鼓，则减少水比，按0.1递增；如果出现头尾叩头、翘头现象，适当提高辊道速度务必保证钢板上积水吹干净和辊道速度一致。经过对控冷工艺研究实践，我们摸索总结固化了A32、A36、D32等高强船板、Q370R等容器板、Q345GJB（C＼D＼E）等高建钢、Q345qC（D＼E）等桥梁板、Q345系列（Z向钢）等的控冷工艺，并且研究成功了Q460C微合金高强度钢板的性能挽救工艺。通过大量的实践、总结 汇总出不同的控冷策略。

4 、结束语

中板厂热处理线钢板控冷系统设备及控冷工艺的优化及改进实施后取得可观的经济效益和社会效益，设备功能精度提升，设备故障率降低，维修和运行费减少，提高了控冷后钢板板型和性能，减少了改判等质量损失。且控冷系统循环水系统水位检测、阀门开闭和泵的启停连锁自动化控制程序和优化后的控冷过程L2程序都属于自主开发创新，具有自主知识产权。一些品种钢板的控冷工艺及Q460C微合金高强度钢板的性能挽救工艺属于自主研究实践成果，具有推广价值，对推进公司科技进步和为以后技术输出做好了储备。