權(quán)利要求
1.冷軋帶鋼退火爐內(nèi)寬度方向冷卻裝置，包括風機(1)，所述風機(1)出風口連接風道主管(2)，所述風道主管(2)上連接至少一根風道支管(3)，所述風道支管(3)伸入爐殼(8)，末端與爐殼(8)內(nèi)的冷卻風箱(6)連接，所述冷卻風箱(6)配置噴嘴，用于噴吹冷卻帶鋼(9)的混合氣體， 其特征在于，所述風道支管(3)上設有用于控制風道支管(3)開度的風門調(diào)節(jié)閥(4)，所述冷卻風箱(6)的出口位置設有板溫掃描溫度儀(7)，其相對于帶鋼(9)正面中心設置，用于掃描帶鋼(9)沿寬度方向上的溫度，所述風門調(diào)節(jié)閥(4)和板溫掃描溫度儀(7)形成閉環(huán)控制回路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述冷軋帶鋼退火爐內(nèi)寬度方向冷卻裝置，其特征在于，所述板溫掃描溫度儀(7)掃描帶鋼(9)沿寬度方向上的5個位置點的溫度，包括操作側(cè)邊部溫度T1、操作側(cè)1/4溫度T2、中部溫度T3、傳動側(cè)1/4溫度T4、傳動側(cè)邊部溫度T5。 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述冷軋帶鋼退火爐內(nèi)寬度方向冷卻裝置，其特征在于，風門調(diào)節(jié)閥(4)開度和板溫掃描溫度儀(7)測得溫度之間滿足： ![]()
式中，ΔX i為i點風門調(diào)節(jié)閥(4)開度；h為帶速影響因子；L為冷卻風箱(6)與帶鋼(9)間距；ΔT i,3為帶鋼(9)單元寬度上i點溫度(i＝1、2、4、5)和中部溫度T3的溫度差；W為帶鋼(9)寬度；λ是混合氣體導熱系數(shù)；Cp為帶鋼(9)的比熱容，m i為帶鋼(9)單元的質(zhì)量。 4.根據(jù)權(quán)利要求3所述冷軋帶鋼退火爐內(nèi)寬度方向冷卻裝置，其特征在于，帶速影響因子h＝3.12589×u s 0.5，u s為帶鋼(9)速度；ε＝1.2351×10 -2W 4；所述混合氣體為N 2/H 2混合氣體，λ N2/H2＝4.626×10 -5T 0.78+2.68465×10 -4T 0.8，其中，T為N 2/H 2混合氣體的溫度，所述風道主管(2)上設有檢測混合氣體溫度T的熱電偶(10)；Cp＝1704.65J/(kg.K)，冷卻風箱(6)與帶鋼(9)距離L、帶鋼(9)速度u s和帶鋼(9)寬度W由PLC系統(tǒng)測得。 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述冷軋帶鋼退火爐內(nèi)寬度方向冷卻裝置，其特征在于，所述風門調(diào)節(jié)閥(4)位于爐殼(8)外的風道支管(3)上。 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述冷軋帶鋼退火爐內(nèi)寬度方向冷卻裝置，其特征在于，所述風道支管(3)上還設有用于連接風道支管(3)與冷卻風箱(6)的非金屬膨脹節(jié)(5)，所述非金屬膨脹節(jié)(5)位于爐殼(8)內(nèi)的風道支管(3)上。 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述冷軋帶鋼退火爐內(nèi)寬度方向冷卻裝置，其特征在于，所述風道主管(2)、風道支管(3)、冷卻風箱(6)和爐殼(8)的材質(zhì)為X2CrNi12不銹鋼。 8.利用權(quán)利要求1-7所述冷軋帶鋼退火爐內(nèi)寬度方向冷卻裝置的方法，其特征在于，針對厚度為0.3～2.5mm的帶鋼(9)，采用自動控制模式，包括以下步驟： 步驟S1、測定參數(shù)：板溫掃描溫度儀(7)掃描帶鋼(9)T1、T2、T3、T4、T5溫度，風道主管(2)上熱電偶(10)檢測N 2/H 2混合氣體溫度T； PLC系統(tǒng)記錄帶鋼(9)速度u s、冷卻風箱(6)與帶鋼(9)距離L和帶鋼(9)寬度W； 步驟S2、計算風門調(diào)節(jié)閥(4)開度：根據(jù)公式計算對應位置風門調(diào)節(jié)閥(4)開度設定值ΔX i： ![]()
單位％； 步驟S3、調(diào)控風門調(diào)節(jié)閥(4)開度：通過PLC系統(tǒng)輸出ΔX i數(shù)據(jù)信號至風門調(diào)節(jié)閥(4)，驅(qū)動實現(xiàn)各風門調(diào)節(jié)閥(4)開度的控制。 9.利用權(quán)利要求1-7所述冷軋帶鋼退火爐內(nèi)寬度方向冷卻裝置的方法，其特征在于，針對厚度0.3～0.5mm、寬度≥1900mm的帶鋼(9)，采用手動控制模式，包括以下步驟： 步驟S1、設置手動模式：上述規(guī)格帶鋼(9)進入冷卻裝置前，提前設置到手動模式，同時提前手動設置風門調(diào)節(jié)閥(4)的開度ΔX 1、ΔX 2、ΔX 3、ΔX 4和ΔX 5，風門調(diào)節(jié)閥(4)開度滿足：ΔX 1＝ΔX 5＝ΔX 3-10％，ΔX 2＝ΔX 4＝ΔX 3-5％； 步驟S2、測定參數(shù)：板溫掃描溫度儀(7)掃描帶鋼(9)T1、T2、T3、T4、T5溫度； 步驟S3、手動調(diào)節(jié)風門調(diào)節(jié)閥(4)開度：根據(jù)帶鋼(9)中部和帶鋼(9)對應位置溫度差ΔT i,3手動調(diào)節(jié)風門調(diào)節(jié)閥(4)開度。 10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述冷軋帶鋼退火爐內(nèi)寬度方向冷卻方法，其特征在于，步驟S3中手動調(diào)節(jié)風門調(diào)節(jié)閥(4)開度包括以下步驟： 當│ΔT i,3│≤10℃，風門調(diào)節(jié)閥(4)開度手動調(diào)整保持原位； 當10℃＜│ΔT i,3│≤30℃，手動設置調(diào)整風門調(diào)節(jié)閥(4)開度ΔX i，每次降低幅度2％，調(diào)整周期＞15秒以適應每次調(diào)整后帶鋼(9)溫度變化滯后性，直至│ΔT i,3│≤10℃； 當30℃＜│ΔT i,3│≤50℃，手動設置調(diào)整風門調(diào)節(jié)閥(4)開度ΔX i，每次降低幅度4％，調(diào)整周期＞15秒以適應每次調(diào)整后帶鋼(9)溫度變化滯后性，直至│ΔT i,3│≤10℃。 當│ΔT i,3│＞50℃，手動設置調(diào)整風門調(diào)節(jié)閥(4)開度ΔX i，每次降低幅度6％，調(diào)整周期＞15秒以適應每次調(diào)整后帶鋼(9)溫度變化滯后性，直至│ΔT i,3│≤10℃。
說明書
冷軋帶鋼退火爐內(nèi)寬度方向冷卻裝置和方法
技術(shù)領域
本發(fā)明屬于冶金工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)領域，更具體地說，涉及一種冷軋帶鋼退火爐內(nèi)寬度方向冷卻裝置和方法。
背景技術(shù)
冷軋帶鋼連續(xù)退火生產(chǎn)中，爐內(nèi)快冷段是利用風箱將氮氫混合氣體通過噴嘴噴吹到帶鋼上用于冷卻，每個風箱上的噴嘴布置在帶鋼兩側(cè)，風箱結(jié)構(gòu)配備4個獨立的人工手動調(diào)節(jié)擋板，手動調(diào)整擋板可同步調(diào)節(jié)管道內(nèi)部的百葉風門開度，以便調(diào)節(jié)帶鋼橫向?qū)挾确较蛏暇鶆虻膰姶敌Ч?/span>
但其存在以下問題：1)風箱結(jié)構(gòu)配置4個獨立的手動人工擋板，擋板閥芯百葉風門位于風箱管道內(nèi)部，日常無法有效進行檢查開口度同步，曾年修開爐割開風箱側(cè)面腹板發(fā)現(xiàn)馬達側(cè)風門的調(diào)節(jié)萬向軸連接脫銷軸、卡阻等嚴重情況，易造成帶鋼寬度因噴吹效果不同導致的溫度差異，這種差異一旦偏大容易造成帶鋼冷折皺，同時一旦內(nèi)部百葉風門出現(xiàn)問題，如脫落或者變形，則無法處理，需開爐割開整個風箱內(nèi)部管道后才能接觸該裝置，才有更換的可能，工作量、時間和難度巨大；2)如需要調(diào)整帶鋼寬度方向上冷卻強度，無法在線自動調(diào)節(jié)，需要人員上爐子每個單元手動調(diào)節(jié)，因每個冷卻單元帶鋼兩側(cè)共有8個獨立手動調(diào)節(jié)擋板，調(diào)整時需要花費大量時間同時調(diào)整精度差異大，這也易導致帶鋼寬度方向冷卻強度控制精度能力弱。
專利公開號為CN201201973Y，公開日為2009年3月4日，該實用新型公開了一種防止帶鋼氧化的?；瘷C組爐段，循環(huán)風機固定在冷卻段殼體外，冷卻段殼體內(nèi)為帶鋼通道，帶鋼通過線的上方設有上噴箱，帶鋼通過線的下方設有下噴箱，上噴箱、下噴箱分別與冷卻段殼體固定連接，循環(huán)風機的輸出口由進風管分別與上噴箱、下噴箱連通，進風管上設有第一膨脹節(jié)、雙蝶閥，與上噴箱相連的進風分管上設有上風道五分割閥，與下噴箱相連的進風分管上設有下風道五分割閥，循環(huán)風機的輸入口由回風管與冷卻段殼體內(nèi)的帶鋼通道相連通，回風管上設有換熱器、第二膨脹節(jié)。該發(fā)明無法實現(xiàn)對閥門和帶鋼寬度方向上的溫度控制。
為實現(xiàn)對帶鋼寬度方向上的溫度控制，經(jīng)檢索，專利CN202081135U公開了一種帶鋼冷卻裝置，其包括沿帶鋼行進方向依次設置的噴氣冷卻裝置和水淬冷卻裝置，其中所述噴氣冷卻裝置上設有沿帶鋼寬度方向設置的若干噴氣孔，以及在帶鋼寬度方向上位置可調(diào)的噴氣擋板，所述水淬裝置包括若干組沿帶鋼寬度方向依次設置的水淬冷卻裝置，所述各水淬冷卻裝置上均設有對應的水量調(diào)節(jié)閥；此外，所述帶鋼冷卻裝置還包括：一掃描式溫度計；一溫度控制器，其與所述掃描式溫度計連接，并與所述噴氣冷卻裝置連接；一非接觸式板形儀，其對帶鋼板形進行實時檢測；一板形控制器，其與所述非接觸式板形儀連接，并與所述各水量調(diào)節(jié)閥分別連接。該實用新型采用噴氣擋板沿帶鋼寬度方向移動遮擋住數(shù)量不同的噴氣孔，實現(xiàn)對噴氣冷卻裝置噴氣量的調(diào)節(jié)，未解決當帶鋼寬度方向上的溫度不均勻時，調(diào)節(jié)噴氣量的方法。專利CN104073620A公開了一種立式連續(xù)退火爐快冷風門控制裝置及方法，該發(fā)明利用多通道板溫計檢測沿帶鋼寬度方向上多個測點的帶鋼溫度，實現(xiàn)快冷百葉風門的實時閉環(huán)控制，但未能解決百葉風門位于風箱管道內(nèi)部，日常無法有效進行檢查開口度，且一旦內(nèi)部百葉風門出現(xiàn)問題，如脫落或者變形，則無法處理，需要割開整個風箱內(nèi)部管道后才能處理。該發(fā)明公開了通過檢測帶鋼寬度方向上的溫度實現(xiàn)風門的調(diào)控。該專利中采用參考設定表形式控制風門開度，通過查開度設定表控制各快冷百葉風門的開度。專利CN103998631A公開了一種連續(xù)退火線急冷帶的帶鋼溫度控制方法及裝置。為了控制帶鋼的溫度，將冷卻噴嘴塊在帶鋼的前面和后面分別沿上下設置為多個，且劃分為長度方向流量控制噴嘴塊和寬度方向流量控制噴嘴塊而設置為多套，并在急冷帶的進料側(cè)和出料側(cè)設置帶鋼中心溫度測量儀和寬度方向溫度測量儀，利用從帶鋼中心溫度測量儀和寬度方向溫度測量儀獲取的溫度檢測值來均勻地控制帶鋼的溫度，且控制帶鋼的平坦度變化為最小。本發(fā)明利用連續(xù)退火線急冷帶輸入端和輸出端的寬度方向溫度計來檢測溫度，并通過利用反饋、前饋控制方法來控制急冷帶的寬度方向噴霧流量，從而可均勻地控制帶鋼的寬度方向溫度。該發(fā)明的帶鋼溫度控制方法中未考慮到冷卻風箱和噴嘴距離的影響，以及不同速度下對帶鋼溫度分布的影響。
以上技術(shù)方案雖然一定程度上能通過帶鋼溫度調(diào)節(jié)風門開口度，但針對多因素影響的帶鋼寬度方向上溫度不均勻的情況，無法有效調(diào)整冷卻強度，導致控制精度不高，帶鋼質(zhì)量差。
發(fā)明內(nèi)容
1.要解決的問題
針對現(xiàn)有冷卻裝置針對帶鋼寬度方向上溫度不均勻?qū)е吕鋮s強度控制精度不高的問題，本發(fā)明提供一種冷軋帶鋼退火爐內(nèi)寬度方向冷卻裝置，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)帶鋼寬度方向上冷卻強度的分區(qū)域自動控制，提高冷卻強度控制精度。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種冷軋帶鋼退火爐內(nèi)寬度方向冷卻方法，利用該方法控制帶鋼不同寬度方向上對應風門調(diào)節(jié)閥的開度，提高冷卻強度控制精度，實現(xiàn)板寬方向冷卻均勻性。
2.技術(shù)方案
為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
一種冷軋帶鋼退火爐內(nèi)寬度方向冷卻裝置，包括爐殼、風道總管、風道支管、風門調(diào)節(jié)閥、非金屬膨脹節(jié)、冷卻風箱以及控制環(huán)路。
所述冷卻風箱連接風道主管，風道主管上連接至少一根風道支管，所述風道支管上設有用于控制風道支管開度的風門調(diào)節(jié)閥和用于連接風道支管與冷卻風箱的非金屬膨脹節(jié)，所述風門調(diào)節(jié)閥位于爐殼外的風道支管上，所述非金屬膨脹節(jié)位于爐殼內(nèi)的風道支管上，所述風道支管設有冷卻風箱，所述冷卻風箱配置噴嘴，用于噴吹冷卻帶鋼的混合氣體，爐殼內(nèi)的冷卻風箱出口位置設有板溫掃描溫度儀，其相對于帶鋼正面中心設置，用于掃描帶鋼沿寬度方向上的5個位置點的溫度(操作側(cè)邊部溫度T1、操作側(cè)1/4溫度T2、中部溫度T3、傳動側(cè)1/4溫度T4、傳動側(cè)邊部溫度T5)，所述風門調(diào)節(jié)閥和板溫掃描溫度儀形成閉環(huán)控制回路，根據(jù)溫度檢測自動控制帶鋼不同寬度方向上對應風門調(diào)節(jié)閥的開度，以實現(xiàn)板寬方向冷卻均勻性。
更進一步地，結(jié)合有限元分析對主要影響因素(如帶速、帶鋼溫度、混合氣體導熱系數(shù)、帶鋼和冷卻風箱距離、帶鋼寬度)及作用機制進行現(xiàn)場跟蹤和模擬計算，綜合優(yōu)化并協(xié)調(diào)這些工藝參數(shù)，尋找最佳的參數(shù)組合，建立風門調(diào)節(jié)閥開度和板溫掃描溫度之間的經(jīng)驗模型為： 該經(jīng)驗模型適用于厚度0.3-2.5mm，寬度900-2000mm的帶鋼。
式中，ΔX i為對應位置風門調(diào)節(jié)閥開度，％，ΔT i,3是帶鋼單元寬度上i點(1、2、4、5)和中部溫度點T3的帶鋼溫度差；L為冷卻風箱與帶鋼間距；h為帶速影響因子；Cp為帶鋼的比熱容，W為帶鋼寬度，λ N2/H2是混合氣體導熱系數(shù)，m i為帶鋼單元的質(zhì)量，m i＝帶鋼厚度×帶鋼寬度×帶鋼長度×帶鋼密度，帶鋼密度為7800kg/m 3，長度取單元值1m。
h為帶速影響因子，h＝3.12589×u s 0.5其中，u s為帶鋼速度，帶速越高，冷卻時間越短，帶鋼橫向溫差越小。
W為帶鋼寬度，其與寬度影響因子相關，寬度影響因子ε＝1.2351×10 -2W 4，帶鋼寬度影響因子影響帶鋼溫度分布，帶鋼越窄，帶鋼橫向溫差影響越小。
上述冷卻風箱與帶鋼距離L、帶鋼速度u s和帶鋼寬度W由PLC系統(tǒng)測得。
L為冷卻風箱與帶鋼間距，冷卻風箱與帶鋼間距L對冷卻特性影響較大，是影響冷卻特性的一個重要因素，間距越小，冷卻效果越好，冷卻風箱與帶鋼間距從100mm降低到90mm，理論冷卻能力提高約8％，進而影響風門調(diào)節(jié)閥開度。此外，采用耐高溫設計的非金屬膨脹節(jié)，所述非金屬膨脹節(jié)的材料為耐高溫復合材料，如硅橡膠材質(zhì)，用于補償水平方向上風箱的移動產(chǎn)生的位置距離變化ΔL。
λ是混合氣體導熱系數(shù)，所述混合氣體為氮氫混合氣體，
λ N2/H2＝4.626×10 -5T 0.78+2.68465×10 -4T 0.8，單位W/(m·K)；其中，T為N 2/H 2混合氣體的溫度，℃，由風道主管上設有的熱電偶檢測。
更進一步地，所述風機為變頻電機驅(qū)動風機。
更進一步地，所述風道支管為5根支管平均分配，輸送氮氫混合氣體冷卻寬度各1/5區(qū)域內(nèi)的帶鋼，所述冷卻風箱設于帶鋼兩側(cè)。
更進一步地，為確保部件的耐腐蝕和清潔，所述風道主管、風道支管、冷卻風箱和爐殼的材質(zhì)為X2CrNi12不銹鋼。
本發(fā)明將手動人工擋板調(diào)節(jié)改為自動調(diào)節(jié)閥，即可以遠程設定0-100％開口度，不需要人工上爐子手動調(diào)節(jié)。通過帶鋼橫向?qū)挾确较蜃詣语L門調(diào)節(jié)閥開度和板溫掃描溫度之間的關聯(lián)控制，根據(jù)溫度檢測自動控制帶鋼不同寬度方向上對應風門調(diào)節(jié)閥的開度，以實現(xiàn)板寬方向冷卻均勻性，可遠程控制設置帶鋼寬度方向上不同支管的開度，實現(xiàn)各1/5區(qū)域內(nèi)帶鋼寬度冷卻強度的控制。
同時對風箱連接結(jié)構(gòu)包含管道進行重新分段設計、增加軟膨脹節(jié)等，實現(xiàn)板寬各區(qū)域內(nèi)帶鋼冷卻強度的分段精確控制，將自動調(diào)節(jié)閥安裝在爐殼外，在保證風箱功能前提下實現(xiàn)了爐內(nèi)調(diào)節(jié)擋板+百葉風門移動爐外，有效解決了原風道內(nèi)百葉風門日常無法有效進行檢查或脫落、變形無法處理難題，也實現(xiàn)了冷卻調(diào)節(jié)裝置日常維護、標定和更換。
本發(fā)明的冷軋帶鋼連續(xù)退火爐內(nèi)寬度方向冷卻方法，在爐殼內(nèi)裝備板溫掃描溫度儀，結(jié)合帶鋼橫向?qū)挾确较蜃詣语L門調(diào)節(jié)閥和板溫掃描溫度之間的關聯(lián)，同時考慮到冷卻裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)、帶鋼、混合氣體等對帶鋼不同位置點的溫度的影響，根據(jù)溫度反饋及時調(diào)控風門調(diào)節(jié)閥開度，通過對操作側(cè)邊部溫度T1、操作側(cè)1/4溫度T2、中部溫度T3、傳動側(cè)1/4溫度T4、傳動側(cè)邊部溫度T5的測定，通過選擇帶鋼寬度方向不同位置的五點溫度，實施閉環(huán)控制回路自動控制風門調(diào)節(jié)閥開度，以實現(xiàn)板寬方向溫度自動控制的精度、均勻性。
本發(fā)明還公開了利用上述冷軋帶鋼連續(xù)退火爐內(nèi)寬度方向冷卻裝置的方法，針對厚度為0.3～2.5mm的帶鋼，采用自動控制方式，具體包括以下步驟：
步驟S1、測定參數(shù)：板溫掃描溫度儀掃描帶鋼沿寬度方向上的5個位置點的溫度，包括操作側(cè)邊部溫度T1、操作側(cè)1/4溫度T2、中部溫度T3、傳動側(cè)1/4溫度T4、傳動側(cè)邊部溫度T5，數(shù)據(jù)信息在PLC控制系統(tǒng)中記錄，同時計算出帶鋼中部檢測溫度T3和帶鋼其余位置各個檢測點的溫度T1、T2、T4、T5之間溫度差值ΔT i,3，風道支管上熱電偶檢測出N 2/H 2混合氣體溫度T；
N 2/H 2混合氣體導熱系數(shù)按照λ N2/H2＝4.626×10 -5T 0.78+2.68465×10 -4T 0.8計算，帶鋼速度u s、冷卻風箱與帶鋼距離L、帶鋼寬度W由退火爐PLC系統(tǒng)自動記錄，帶鋼的比熱容Cp采用試驗數(shù)據(jù)，平均為1704.65J/(kg.K)；
步驟S2、計算風門調(diào)節(jié)閥開度：由帶鋼溫度差ΔT i,3和N 2/H 2混合氣體導熱系數(shù)λ N2/H2，系統(tǒng)按照下面模型經(jīng)驗公式計算出ΔX i即對應位置風門調(diào)節(jié)閥開度設定值：
單位％；
步驟S3、調(diào)控風門調(diào)節(jié)閥開度：風門調(diào)節(jié)閥開度信號接入退火爐PLC控制系統(tǒng)，風門調(diào)節(jié)閥開度ΔX i數(shù)據(jù)信號通過由PLC控制系統(tǒng)的輸出模塊連接至風門調(diào)節(jié)閥上，并通過風門調(diào)節(jié)閥上執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動實現(xiàn)各風門調(diào)節(jié)閥開度的控制。
本發(fā)明的冷軋帶鋼連續(xù)退火爐內(nèi)寬度方向冷卻方法和裝置適用于厚度為0.3～2.5mm的帶鋼，根據(jù)板溫掃描溫度測得的溫度可同時實現(xiàn)對風門調(diào)節(jié)閥開度的自動控制和手動控制。
當對象為極薄鋼種(0.3～0.5mm)時，其溫度敏感性高，變形風險大，根據(jù)溫度反饋，進行手動干預，針對易變形區(qū)域的帶鋼(寬度1900～2000mm)，手動調(diào)節(jié)風門調(diào)節(jié)閥的開度，實現(xiàn)對帶鋼寬度方向上溫度的調(diào)節(jié)，其具體包括以下步驟：
步驟S1、上述規(guī)格帶鋼進入冷卻裝置前，提前設置到手動模式，同時對風門調(diào)節(jié)閥開度ΔX 1、ΔX 2、ΔX 3、ΔX 4和ΔX 5提前手動設置，風門調(diào)節(jié)閥開度滿足：ΔX 1＝ΔX 5＝ΔX 3-10％，ΔX 2＝ΔX 4＝ΔX 3-5％，減少薄寬規(guī)格邊部冷卻速率過快產(chǎn)生的邊浪及瓢曲風險；
步驟S2、掃描帶鋼沿寬度方向上的5個位置點的溫度(操作側(cè)邊部溫度T1、操作側(cè)溫度1/4T2、中部溫度T3、傳動側(cè)溫度1/4T4、傳動側(cè)邊部溫度T5)數(shù)值，繼續(xù)觀察系統(tǒng)計算出的帶鋼中部檢測溫度T3和帶鋼其余位置各個檢測點T1、T2、T4、T5之間溫度差值ΔT i,3；
步驟S3、當|ΔT i,3|≤10℃，可視為帶鋼中部和帶鋼對應位置無明顯溫度差，此時風門調(diào)節(jié)閥開度手動調(diào)整保持原位；
當10℃＜|ΔT i,3|≤30℃，可視為帶鋼中部和帶鋼對應位置存在輕度溫度差，此時手動設置調(diào)整風門調(diào)節(jié)閥開度ΔX i，每次降低幅度2％，調(diào)整周期＞15秒以適應每次調(diào)整后帶鋼溫度變化滯后性，直至|ΔT i,3|≤10℃；
當30℃＜|ΔT i,3|≤50℃，可視為帶鋼中部和帶鋼對應位置存在中度溫度差，此時手動設置調(diào)整風門調(diào)節(jié)閥開度ΔX i，每次降低幅度4％，調(diào)整周期＞15秒以適應每次調(diào)整后帶鋼溫度變化滯后性，直至|ΔT i,3|≤10℃；
當|ΔT i,3|＞50℃，可視為帶鋼中部和帶鋼對應位置存在重度溫度差，此時手動設置調(diào)整風門調(diào)節(jié)閥開度ΔX i，每次降低幅度6％，調(diào)整周期＞15秒以適應每次調(diào)整后帶鋼溫度變化滯后性，直至|ΔT i,3|≤10℃。
3.有益效果
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：
(1)本發(fā)明的冷軋帶鋼連續(xù)退火爐內(nèi)寬度方向冷卻裝置將手動人工擋板調(diào)節(jié)改為自動調(diào)節(jié)閥，利用板溫掃描溫度儀對帶鋼溫度的反饋，實現(xiàn)帶鋼寬度方向上冷卻強度的分區(qū)域自動控制，提高冷卻強度的控制精度；
(2)本發(fā)明的冷軋帶鋼連續(xù)退火爐內(nèi)寬度方向冷卻裝置通過對操作側(cè)邊部溫度T1、操作側(cè)1/4溫度T2、中部溫度T3、傳動側(cè)1/4溫度T4、傳動側(cè)邊部溫度T5的測定，通過選擇帶鋼寬度方向不同位置的五點溫度，實施閉環(huán)控制回路自動控制風門調(diào)節(jié)閥開度，以提高板寬方向溫度自動控制的精度、均勻性；
(3)本發(fā)明的冷軋帶鋼連續(xù)退火爐內(nèi)寬度方向冷卻方法結(jié)合帶鋼橫向?qū)挾确较蜃詣语L門調(diào)節(jié)閥和板溫掃描溫度之間的關聯(lián)，同時考慮到冷卻裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)、帶鋼、混合氣體等對帶鋼不同位置點的溫度的影響，根據(jù)溫度反饋及時調(diào)控風門調(diào)節(jié)閥開度，提高冷卻強度控制精度，實現(xiàn)板寬方向冷卻均勻性；
(4)本發(fā)明的冷軋帶鋼連續(xù)退火爐內(nèi)寬度方向冷卻裝置通過采用自動調(diào)節(jié)閥，可同步調(diào)節(jié)開口大小，有利于日常對開口度的檢查；將管道結(jié)構(gòu)進行重新分段設計，將自動調(diào)節(jié)閥安裝在爐殼外的支管上，解決原設計風箱內(nèi)部百葉風門脫落或變形需開爐割開整個風箱內(nèi)部管道后才能處理的難題，日常也可以維護、標定和更換；
(5)本發(fā)明的冷軋帶鋼連續(xù)退火爐內(nèi)寬度方向冷卻裝置增加軟膨脹節(jié)等，用于補償水平方向上風箱的移動產(chǎn)生的位置距離變化，提高控制精度。
附圖說明
以下將結(jié)合附圖和實施例來對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的詳細描述，但是應當知道，這些附圖僅是為解釋目的而設計的，因此不作為本發(fā)明范圍的限定。此外，除非特別指出，這些附圖僅意在概念性地說明此處描述的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，而不必要依比例進行繪制。
圖1為本發(fā)明帶鋼退火爐內(nèi)寬度方向冷卻設備結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為現(xiàn)有技術(shù)手動檔板結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為現(xiàn)有技術(shù)冷卻設備結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為現(xiàn)有技術(shù)人工風門擋板調(diào)節(jié)接手圖；
圖5為現(xiàn)有技術(shù)手動調(diào)節(jié)擋板圖；
圖6為實施例1處理得到的帶鋼表面質(zhì)量圖；
圖7為帶鋼沿寬度方向上的5個溫度位置點示意圖；
圖中：1、風機；2、風道主管；3、風道支管；4、風門調(diào)節(jié)閥；5、非金屬膨脹節(jié)；6、冷卻風箱；7、板溫掃描溫度儀；8、爐殼；9、帶鋼；10、熱電偶。
具體實施方式
下文對本發(fā)明的示例性實施例的詳細描述參考了附圖，該附圖形成描述的一部分，在該附圖中作為示例示出了本發(fā)明可實施的示例性實施例。盡管這些示例性實施例被充分詳細地描述以使得本領域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，但應當理解可實現(xiàn)其他實施例且可在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對本發(fā)明作各種改變。下文對本發(fā)明的實施例的更詳細的描述并不用于限制所要求的本發(fā)明的范圍，而僅僅為了進行舉例說明且不限制對本發(fā)明的特點和特征的描述，以提出執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式，并足以使得本領域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。因此，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求來限定。
下文對本發(fā)明的詳細描述和示例實施例可結(jié)合附圖來更好地理解，其中本發(fā)明的元件和特征由附圖標記標識。
實施例1
一種冷軋帶鋼退火爐內(nèi)寬度方向冷卻方法和裝置主要由：風道主管2、風道支管3、非金屬膨脹節(jié)5、風門調(diào)節(jié)閥4、冷卻風箱6以及控制環(huán)路組成。
風道主管2：連接風機1處，冷卻段氮氫混合氣體為管道內(nèi)介質(zhì)。
風機1和電機：變頻電機驅(qū)動風機1。
風道支管3：5根支管平均分配，連接總管，輸送氮氫保護冷卻介質(zhì)冷卻寬度各1/5區(qū)域內(nèi)帶鋼9。
非金屬膨脹節(jié)5：耐高溫設計，用于連接支管和支管對應的風箱，用于補償水平方向上風箱的移動產(chǎn)生的位置距離變化ΔL。
冷卻風箱6：風箱配置噴嘴，布置在帶鋼9兩側(cè)噴吹氮氫混合氣體到帶鋼9上進行冷卻。
風門調(diào)節(jié)閥4：安裝在爐殼8外的支管上，解決原設計內(nèi)部百葉風門脫落或變形需開爐割開整個風箱內(nèi)部管道后才能處理的難題，日常也可以維護、標定和更換。同時可遠程控制設置帶鋼9寬度方向上不同支管開度，實現(xiàn)各1/5區(qū)域內(nèi)帶鋼9寬度冷卻強度的控制；同時可和板溫掃描溫度儀7一起形成閉環(huán)控制回路，根據(jù)溫度檢測自動控制帶鋼9不同寬度方向上對應風門調(diào)節(jié)閥4的開度，以實現(xiàn)板寬方向冷卻均勻性。
板溫掃描溫度儀7：可掃描帶鋼9寬度方向上的溫度，與風門調(diào)節(jié)閥4形成閉環(huán)控制回路，通過上述方法和裝置建立風門調(diào)節(jié)閥4開度和板溫掃描溫度之間的模型。
所述冷卻風箱6連接風道主管2，風道主管2上連接至少一根風道支管3，所述風道支管3上設有用于控制支管開度的風門調(diào)節(jié)閥4和用于連接風道支管3與冷卻風箱6的非金屬膨脹節(jié)5，所述風門調(diào)節(jié)閥4位于爐殼8外的風道支管3上，所述非金屬膨脹節(jié)5位于爐殼8內(nèi)的風道支管3上，所述風道支管3設有冷卻風箱6，所述冷卻風箱6配置噴嘴，用于噴吹冷卻帶鋼9的混合氣體，爐殼8內(nèi)的冷卻風箱6出口位置設有板溫掃描溫度儀7，其相對于帶鋼9正面中心設置，用于掃描帶鋼9沿寬度方向上的5個位置點的溫度(操作側(cè)邊部溫度T1、操作側(cè)1/4溫度T2、中部溫度T3、傳動側(cè)1/4溫度T4、傳動側(cè)邊部溫度T5)，所述風門調(diào)節(jié)閥4和板溫掃描溫度儀7形成閉環(huán)控制回路，根據(jù)溫度檢測自動控制帶鋼9不同寬度方向上對應風門調(diào)節(jié)閥4的開度，以實現(xiàn)板寬方向冷卻均勻性。如圖7所示，為帶鋼9沿寬度方向上的5個溫度位置點示意圖，針對寬度為2000mm的帶鋼9，其中部寬度為800mm，左邊為操作側(cè)，寬度為300mm+300mm，右邊為傳動側(cè)，寬度為300mm+300mm，測溫點分別位于每個部分的中間。
為確保管道、風箱等部件耐腐蝕和清潔，材質(zhì)均為X2CrNi12不銹鋼。
風門調(diào)節(jié)閥4開度和板溫掃描溫度之間的模型為：
單位％，式中，ΔT i,3是帶鋼9單元寬度上i點(1、2、4、5)和中部溫度點T3的帶鋼9溫度差；L為冷卻風箱6與帶鋼9間距；h為帶速影響因子，h＝3.12589×u s 0.5，u s為帶鋼9速度；Cp為帶鋼9的比熱容，Cp＝1704.65J/(kg.K)；W為帶鋼9寬度，ε＝1.2351×10 -2W 4為寬度影響因子；λ N2/H2是N 2/H 2混合氣體導熱系數(shù)，λ N2/H2＝4.626×10 -5T 0.78+2.68465×10 -4T 0.8，其中，T為N 2/H 2混合氣體的溫度，由風道主管2上熱電偶10檢測得出；m i為帶鋼9單元的質(zhì)量。
利用上述冷軋帶鋼連續(xù)退火爐內(nèi)寬度方向冷卻裝置的方法，針對厚度為1.0mm的帶鋼9，采用自動控制方式，具體包括以下步驟：
步驟S1、測定參數(shù)：板溫掃描溫度儀7掃描帶鋼9沿寬度方向上的5個位置點的溫度，包括操作側(cè)邊部溫度T1、操作側(cè)1/4溫度T2、中部溫度T3、傳動側(cè)1/4溫度T4、傳動側(cè)邊部溫度T5，數(shù)據(jù)信息在PLC控制系統(tǒng)中記錄，同時計算出帶鋼9中部檢測溫度T3和帶鋼9其余位置各個檢測點的溫度T1、T2、T4、T5之間溫度差值ΔT i,3，風道支管3上熱電偶10檢測出N 2/H 2混合氣體溫度T；
N 2/H 2混合氣體導熱系數(shù)按照λ N2/H2＝4.626×10 -5T 0.78+2.68465×10 -4T 0.8計算，帶鋼9速度u s、冷卻風箱6與帶鋼9距離L、帶鋼9寬度W由退火爐PLC系統(tǒng)自動記錄，帶鋼9的比熱容Cp采用試驗數(shù)據(jù)，平均為1704.65J/(kg.K)；
步驟S2、計算風門調(diào)節(jié)閥4開度：由帶鋼9溫度差ΔT i,3和N 2/H 2混合氣體導熱系數(shù)λ N2/H2，系統(tǒng)按照下面模型經(jīng)驗公式計算出ΔX i即對應位置風門調(diào)節(jié)閥4開度設定值：
單位％；
步驟S3、調(diào)控風門調(diào)節(jié)閥4開度：風門調(diào)節(jié)閥4開度信號接入退火爐PLC控制系統(tǒng)，風門調(diào)節(jié)閥4開度ΔX i數(shù)據(jù)信號通過由PLC控制系統(tǒng)的輸出模塊連接至風門調(diào)節(jié)閥4上，并通過閥門上執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動實現(xiàn)各風門調(diào)節(jié)閥4開度的控制。具體見實施例1-4，如表1所示，處理得到的帶鋼9表面質(zhì)量如圖6所示，表面光滑無褶皺。
表1 本發(fā)明實施例1-4的工藝參數(shù)及計算應用實例
實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 帶速(m/min) 210 180 150 120 間距L(mm) 110 100 90 80 Ti(℃) 318(i＝1) 299(i＝1) 306(i＝5) 274(i＝5) T3(℃) 322 326 342 325 調(diào)整前溫度差|ΔT i,3| 4(i＝1) 27(i＝1) 36(i＝5) 51(i＝5) 調(diào)整后溫度差|ΔT i,3| 1(i＝1) 3(i＝1) 3(i＝5) 5(i＝5) 帶寬(mm) 1400 1520 1690 1870 混合氣體溫度T( ℃) 33.1 33.8 33.9 34.1 帶厚(mm) 1.0 1.0 1.0 1.0 帶鋼單元質(zhì)量m i 10.92 11.856 13.182 14.586 風門調(diào)節(jié)閥開度ΔXi(％) 96(i＝1) 92(i＝1) 85(i＝5) 73(i＝5)
當對象為極薄鋼種(0.3～0.5mm)時，針對易變形區(qū)域的帶鋼9(寬度1900～2000mm)，手動調(diào)節(jié)風門調(diào)節(jié)閥4開度，實現(xiàn)對帶鋼9寬度方向上溫度的調(diào)節(jié)，其具體包括以下步驟：
步驟S1、上述規(guī)格帶鋼9進入冷卻裝置前，提前設置到手動模式，同時對風門ΔX 1、ΔX 2、ΔX 3、ΔX 4和ΔX 5提前手動設置風門調(diào)節(jié)閥4開度，風門調(diào)節(jié)閥4開度滿足：ΔX 1＝ΔX 5＝ΔX 3-10％，ΔX 2＝ΔX 4＝ΔX 3-5％；
步驟S2、掃描帶鋼9沿寬度方向上的5個位置點的溫度(操作側(cè)邊部溫度T1、操作側(cè)溫度1/4T2、中部溫度T3、傳動側(cè)溫度1/4T4、傳動側(cè)邊部溫度T5)數(shù)值，繼續(xù)觀察系統(tǒng)計算出的帶鋼9中部檢測溫度T3和帶鋼9其余位置各個檢測點T1、T2、T4、T5之間溫度差值ΔT i,3；
步驟S3、當|ΔT i,3|≤10℃，可視為帶鋼9中部和帶鋼9對應位置無明顯溫度差，此時風門調(diào)節(jié)閥4開度手動調(diào)整保持原位；
當10℃＜|ΔT i,3|≤30℃，可視為帶鋼9中部和帶鋼9對應位置存在輕度溫度差，此時手動設置調(diào)整風門調(diào)節(jié)閥4開度ΔX i，每次降低幅度2％，調(diào)整周期＞15秒以適應每次調(diào)整后帶鋼9溫度變化滯后性，直至|ΔT i,3|≤10℃；
當30℃＜|ΔT i,3|≤50℃，可視為帶鋼9中部和帶鋼9對應位置存在中度溫度差，此時手動設置調(diào)整風門調(diào)節(jié)閥4開度ΔX i，每次降低幅度4％，調(diào)整周期＞15秒以適應每次調(diào)整后帶鋼9溫度變化滯后性，直至|ΔT i,3|≤10℃；
當|ΔT i,3|＞50℃，可視為帶鋼9中部和帶鋼9對應位置存在重度溫度差，此時手動設置調(diào)整風門調(diào)節(jié)閥4開度ΔX i，每次降低幅度6％，調(diào)整周期＞15秒以適應每次調(diào)整后帶鋼9溫度變化滯后性，直至|ΔT i,3|≤10℃。
表2本發(fā)明實施例5-8的工藝參數(shù)及計算應用實例
實施例5 實施例6 實施例7 實施例8 ΔX 2(％) 82.2 81.5 95.8 81.5 ΔX 3(％) 90.2 89.5 95.8 93.5 ΔX 4(％) 82.2 81.5 95.8 83.5 T2(℃) 320.5 318.8 379.2 319.5 T3(℃) 348.9 346.2 387.2 354.2 T4(℃) 336.3 332.1 388.8 325.1 |ΔT i,3| i＝2， (℃) 28.4 27.4 8 34.7 |ΔT i,3| i＝4， (℃) 12.6 14.1 1.6 29.1 ΔX 2降幅 8％ 8％ 0％ 12％ ΔX 4降幅 8％ 8％ 0％ 10％ 帶寬(mm) 1950 1950 1950 1950 帶厚(mm) 0.4 0.4 0.4 0.4
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：馬鞍山鋼鐵股份有限公司
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