中厚板ACC系统及应用

中厚板ACC 系统控制冷却是在控制轧制后，在奥氏体向铁素体相变的温度区域进行某种程度的快速冷却，使相变组织比单纯控制轧制更加细微化，以获得更高强度的技术。

同时，该技术还是一项节约合金、简化工序、节约成本的先进技术，可以充分挖掘轧制潜力，大幅度提高钢板的综合力学性能，给企业带来巨大的经济效益和社会效益。

热轧钢材轧后控制冷却能改善钢材组织，提高钢材性能，缩短热轧钢材的冷却时间，提高轧机的生产能力，还可以防止钢材在冷却过程中由于不均匀而产生的扭曲和弯曲，同时还可以减少氧化铁皮损失。

利用钢材轧后余热，给予一定的冷却速度控制钢材相变过程，从而可以取代轧后正火处理和淬火处理，节省了二次加热的能耗，减少了工序，缩短了生产周期，从而降低了生产成本。

近年来，由于各大企业和科研单位的极大重视，全面研究了铁素体－珠光体钢各种组织与性能的关系，根据钢的晶粒变化特性，使用合适控制冷却技术可以获得强度、韧性都好的热轧钢材，随着研究的深入控制冷却技术也就越来越成熟。

济钢根据市场的变化决定走品种结构优化和钢材质量之路，具有高屋建瓴的战略眼光。

在中厚板厂新上轧后快速冷却装置有利于提高钢板质量和品种优化，不但能节省能源也降低了成本，并且还为品种开发提供了基本条件，为济钢的做强做大夯实基础。

1、济钢中厚板厂ACC系统概述ACC系统冷却区的技术参数关键在开冷温度、终冷温度和冷却率，在ACC系统中，特别是终冷温度要精确控制。

济钢中厚板轧机轧后快速冷却控制（Accelerated Controlled Cooling）系统可分为以下几部分：冷却水处理系统、高位中间水箱、冷却装置、计算机自动控制系统、仪表检测系统、冷却水量控制系统、吹扫及侧喷机构等。

冷却系统布置示意图见图1所示。

其中冷却区是指从3500mm精轧机最后一道次出口处的温度开始到十一辊强力矫直机前的返红温度为止的区域，具体可分为一区（在精轧机）、二区（ACC 入口）、三区（在ACC）、四区（ACC出口）和五区（矫直机），其中第三区就是ACC的冷却区，A CC根据冶金理论分为两个冷却区：冷却1区（快冷区）、冷却2区（微调区）两部分。

在使用ACC时，冷却1区的喷雾冷却负责高温区的快速冷却，冷却2区负责控制终冷温度软冷区，由CWC（水雾冷却）联合系统负责钢板上表的冷却，多喷嘴冷却系统负责钢板下表的冷却，冷却水的流速是经过控制的。

图1 济钢中厚板轧后控冷系统布置示意图2、济钢ACC系统设备数据济钢ACC系统设备的主要设备数据如表1。

表1 济钢ACC系统设备数据装置形式雾化喷水＋水膜＋多孔喷嘴装置长度总长19000mm冷却1区3000mm 冷却2区16000mm喷嘴集管数量冷却1区3组，其中：每组为上集管1个，下集管1个冷却2区8组，其中：每组为上集管1个，下集管2个总集管数上集管11个，下集管19个下喷嘴距辊道上表面距离约130mm喷嘴距辊道之距离冷却1区（3组）上：500mm 下：130mm 冷却2区（8组）上：1400mm 下：130mm冷却方式连续通过2、1冷却1区冷却装置在这个区内，上部和下部喷嘴采用雾化喷嘴，每个喷嘴都被横向安装在喷嘴集水管上，喷嘴分配到每个集水管上，在移动着的钢板的宽度方向形成恰当的喷射水流，另外在纵向上布置三个集水管。

下部的每个集水管被安装在现有的辊道的轧辊之间，因此，集水管的间隔都是1米，与轧辊的间隔一致，上部的集水管也具有相同的间隔并且面对下部集水管安装。

第一冷却区的主要部件如下：1）喷嘴和喷嘴集水管雾状喷嘴用于第一冷却区，上部和下部的喷嘴集水管用不锈钢制成，以免腐蚀。

上部和下部喷嘴集水管都连接到一个更大的公共集水管，公共集水管能吸收水压波动。

此外，它们还能使达到每个喷嘴集水管的配水均衡。

喷嘴和集水管的性能如表2。

2）板边部遮蔽装置为避免板边两侧的过度冷却，每个上部喷嘴集水管都附带有遮蔽装置。

被遮蔽板改变了方向的水流向下排到板材的两侧。

遮蔽行程：最大1000mm驱动装置：电动机，通过链条及螺杆驱动表2 济钢ACC系统冷却1区设备数据3）板材的保持辊5根辊沿上部喷嘴集水管布置，它们的功能如下：(1)保持辊使移动的板材保持在上部和下部喷嘴之间，它们保持板材和喷嘴之间的间隙适当，当间隙变化较大时，冷却方式随之偏离标准冷却方式，结果就影响到板材温度的均匀性，因此保持间隙这点对冷却工艺来说是非常重要的。

(2)保持辊还起到保护上部喷嘴的作用。

在某些时候，轧制的钢板的前端向上翘，在这种情况下保持辊能使弯曲的前端下弯，避免板材撞击喷嘴。

保持辊的技术参数如下：直径：415mm长度：约3300mm结构：焊接钢结构图2冷却1区的喷嘴设备示意图（设备简图）2、2冷却2区冷却装置在本区采用两种类型的喷嘴：上部是水膜喷嘴，下部是多孔喷射喷嘴。

与第一冷却区采用的喷嘴一样，第二冷却区的喷嘴也是安装在喷嘴集水管上，并且布置在板材的横向。

喷嘴被配备在每个集水管上，在移动的板材宽度方向形成恰当的喷射水流。

在板材的纵向，喷嘴集水管以适当的间距布置，间距却决于喷嘴的型式。

对于下部一侧，集水管被安装在现有轧辊之间。

二区的主要部件如下：1）喷嘴和喷嘴集水管表3 济钢ACC系统冷却2区设备数据喷嘴类型上部水膜喷射式喷嘴下部多孔喷射喷嘴上部集水管数量8个每个集水管的流量最大4.2m3/min，最小2.5 m3/min 总流量最大33m3/min，最小20m3/min下部集水管数量8个每个集水管的流量最大4.2m3/min，最小2.5 m3/min2）板边部遮蔽装置（1）宽度遮蔽为避免板边两侧的过度冷却，遮蔽装置被安装在每个上部喷嘴集水管上。

被遮蔽板改变了方向的水流向下排到板材的两侧。

遮蔽行程：最大1000mm驱动装置：电动机，通过链条及螺杆驱动（2）板材头部和尾部的遮蔽为了遮蔽板材的头部和尾部，喷水器应受到控制。

为避免板材的头部和尾部过度冷却，不能在板材的上表面喷太多的水是非常重要的。

为此，使用了两个方法：①板材头部在板材头部正好通过第一冷却区之后，下部喷嘴开始喷水，通过这种操作就可以避免太多的水聚集在板材的上表面。

②板材尾部在板材尾部正好已经通过最后的上部喷嘴集水管之前，就停止上部最后的喷嘴集水管的喷水，通过这个步骤，停留在板材尾部的水就可以被减少到最少限度。

此外，在板材上表面残留的水就可以由冷却系统出口处的逆向喷雾器加以清除。

3）逆向喷雾器和区域喷雾器这些喷雾器从板材的上表面清除过多的水，此外，它们有助于调整不均匀的水流并清除有害的扰动，通过这些喷雾器，区冷却系统上游和下游的水流得到排除。

出入口上部的逆向喷头是可伸缩的，以避免ACC操作时与板材相互碰撞。

ACC操作时，上部喷头缩进在顶部，无喷水，一旦板头通过并且板材位于其下方时，喷头下降，开始喷水。

同样，板尾通过后，喷头上升，喷水停止，喷头的上升和下降由一级来控制。

（1）入口逆向喷雾器被安装在冷却系统的入口，采用了两种型式的喷嘴，一种是平式喷雾喷嘴，另一种是喷射式喷雾喷嘴。

两种型式的喷嘴都安装在一个公共的集水管上。

它们覆盖了被加工板材宽度的所有变化。

扁平式喷雾喷嘴沿集水管均匀分布，两个喷射式喷雾喷嘴则安装在集水管的每一端。

喷嘴的总流量约为11 m3/分。

表4 济钢ACC系统入口逆向喷雾器设备数据（2）区域分离喷雾器两个喷雾喷嘴被安装在第一冷却区和第二冷却区之间，喷雾器把多余的水从板材的中央冲向两边，通过这个喷嘴，第一冷却区的水流和第二冷却区的水流完全被分隔。

具体设备数据见表5。

表5 济钢ACC系统区域分离喷雾器设备数据（3）出口逆向喷雾器与第一冷却区的相似，两种类型的喷嘴被安装在冷却系统的出口。

喷雾器的布置与第一冷却区的完全相同，喷嘴的总流量约为10m3/分，具体设备数据见表6。

表6 济钢ACC系统出口逆向喷雾器设备数据图3冷却2区的喷嘴设备示意图（设备简图）2、3高位中间水箱该系统在热轧带钢生产的层流冷却系统中的高位水箱基础上，并根据宽厚板控制冷却的工艺需要对高位水箱做了调整。

该项技术是90年代先进技术，该高位水箱针对上层流划界为三个一组，一组供水，一组溢流，从而来保证出水稳压、稳流、稳量、排气。

为保证上、下集管的稳压供水，在厚板厂厂房内水冷区侧（传动侧）设置高位中间稳压调节水箱，水箱容量为150立方米，水箱顶部离地面高度８米，水箱采用多根入水管注入循环水，多根溢流管保持水箱水位，这一措施可以稳定供水压力和减少水箱中水的扰动。

2、4吹扫机构在冷却区入口端装喷气吹扫机构，以限定冷却区和防止冷却水溅出，提高冷却区入口测温仪的测温精度。

在冷却区出口端装两组吹扫机构，一组为中压水吹扫机构，一组为气吹扫机构，用以限定冷却区，防止钢板表面残留水对钢板的不均匀冷却和出口测温仪的测温精度。

2、5侧喷机构在冷却区内设置8个中压水侧吹水喷嘴，以打破钢板表面的蒸气膜，提高层流水的冷却能力，以及通过不同集管组数和侧喷机构的组合，实现不同的冷却工艺的要求。

2、6温度检测和钢板位置检测在冷却区入口安装１台点式测温仪(PY01)，检测钢板上表面温度，供动态控制冷却参数和修正预设定模型用。

在冷却区出口安装１台点式测温仪（PY02）检测钢板上表面温度，在同样的位置还安装了1台点式测温仪（PY03）检测钢板下表面温度，用以检测钢板表面实际冷却温度，为了防止钢板表面过冷，在矫直机前安装1台点式红外测温仪（PY04），检测钢板上表面温度，供反馈控制后面钢板的返红温度用。

在ACC入口和出口各安装了1台扫描式测温仪，主要用于钢板宽度方向中心点和ACC出口温度数据的采集。

在冷却区入口侧设5台热金属检测器，在冷却区出口侧设1台冷金属检测器以跟踪钢板运行位置。

为了保证钢板微跟踪的精度，在每一组辊道上还安装了旋转编码器，共有16个。

3、控冷工艺及方案3、1控制工艺生产中厚板时，当轧机完成钢板最后一道次轧制后，ACC过程控制计算机对钢板进行轧后的控制冷却，其主要控制的设备为四辊轧机后的收集辊道、水冷系统及矫直机前的辊道。

参照图1，钢板完成最后轧制道次后，由轧制过程控制计算机给出末道次完成信号，该块钢的控冷程序开始启动，收集辊道控制权交给ACC过程控制计算机。

当钢板经过每一组辊道后，就把辊道控制权释放给精轧机，这样可以使精轧机提高生产效率。

当钢板到达HMD01时，需要根据终轧温度预测开冷温度并给出预设定值。

当钢板达到HMD02时，PY01测温计检测到钢板的实际温度后，需要对辊道速度进行重新设定。

钢板进入冷却区时，1区阀门打开，然后设定值中所给出的集管会随着钢板的移动而依次打开，并在钢板离开后立即关闭。

钢板头部出冷却区之前打开反喷，当达到CMD时，允许并准备下一块钢板进入冷却区。

钢板尾部离开CMD 时，记录过程数据和进行模型自学习，该块钢的控冷程序结束。