摘 要：热轧带钢材料的需求正日益增加，为保证其轧制产品本身的钢材质量亦提出来了一系列更高的技术要求。在高温热轧带钢制品生产工艺过程系统中，带钢层流冷却后的出口温度将是一个影响其热轧产品质量的主要制约因素，它往往是保证热轧产品可靠性的核心制造技术和重要控制参数。采用分层式冷却技术，建立一套合理的冷却方案和冷却制度，以确保热轧带钢的层流冷却温度能够满足生产要求的目标温度，是目前热轧工业所关心的一个重要课题。本文就热轧带钢的分层冷却工艺进行了讨论。

关键词：热轧带钢层流；冷却；控制方法

卷取温度对热轧带钢材的结构有影响，对控制的精度对热轧带钢的性能也有很大的影响。从根本上说，热轧带钢温度控制就是在热轧带钢生产中进行轧制后的控制。在轧制过程中，控制冷却是影响轧件品质的重要因素，包括冷却起始温度、冷却速度等，这就要求对成品带材的卷绕温度进行数学模拟。

1层流式冷却技术的概述

热轧带钢层流冷却是指一种将一个或若干个的装有U字形管孔的压力集管孔安置并固定在一个高压的输出压力辊道上的上方，组成了这样一个几十米直径粗到有近100多米的连续立体的冷却带，对流经热轧带钢层表面的高压流体按上下垂直的流体表面方向流动和低压流体按侧方向的运动过程进行一次连续的立体连续的冷却。整个热轧冷却带可自动分为前后若干个冷却段，通过电脑自动地控制冷却段水管里的热蒸汽流量、开启左右各个冷却段孔内的冷却水孔数目的多少和可手动控制改变冷却辊道运行速度系数等方式来精确调节及控制对整个热轧带钢坯进行的最终冷却阶段的冷却速度和终冷点的冷却水温度。

强迫式喷水冷却是将冷却水喷射到高温带钢上，这两种材料的巨大温差会导致热量的迅速转移。因此，在实际应用中，由于存在着巨大的温差和热量转移，从而产生了"薄膜沸腾"。

由于带钢表面的冷却水蒸发速度很快，没有足够的时间从带钢的表面排出，使带材的导热性暂时下降，而在带钢表面上由于湿气不能稳定地附着在板坯上，就会产生新的冲撞。这时，由于温度"泡核沸腾"高，热传导冷却作用就会感到很牵强，而在此过程中，钢带上的空气温度也自然就会出现下降，因此，为了有效提高钢铁其的散热制冷效率，研究者们也提出研究了另外几种不同温度的散热冷却新方法，如空气冷却、水冷、层流式冷却、空气高压喷嘴冷却等。这些制冷方式都有同样的优势。首先，它的散热效果更好，而且可以适应各种厚度、不同温度的制冷方式。其次是冷却系统，反应迅速。最后，要保证同样的冷却作用可以通过多次重复进行

2层式循环冷却水系统水量均衡问题的探讨

热轧带钢轧辊的中层流冷却工段，通常要由中层流冷却、层流辊侧冷喷、中层流辊道冷却等冷却工序三个重要子系统分别组成。层流辊制冷系统冷却水的其主要的作用主要是为了对冷热带地区料斗的轧辊上、下二种辊表面水进行冷却，而层流辊侧喷系统则完全具备提供了轧辊侧喷向水冷却剂的冷却作用，而层流辊道循环系统则同时具备供给了供给在层流冷段系统内工作的轧辊冷却水系统的作用。

2.1层流与轧钢浊环混合供水的弊端

若如果采用轧钢浊环系统的冷却方式，则需要将等量的水量运输到轧钢浊环系统中，以此来保证轧钢浊环系统的安全稳定运行。但是呢，由于这两套系统之间在不同的生产工艺和生产速度上都存在着差异，使得这两套系统的水量都很难精确地控制，从而导致了这两套系统的水量不均衡。

实验结果也表明，因为层流冷却水的温度、SS均高于轧钢浊环水，所以并不能将回流水直接输送到浊环冷库系统中，而需要直接回流至浊环系统的化学除油设备上进行预处理和上塔冷却，以适应轧钢浊环水的再利用条件和环境要求，从而提高轧钢浊环水系统的污水处理压力，并随之带来轧钢浊环系统的不平衡性和不稳定性。

2.2层流与轧钢浊环分离的探讨

若分层体系中的滚筒冷却水和侧面喷水全部通过分层冷却系统本身提供，并与浊环系统完全分离，从而实现了两套体系的水量平衡和水质的稳定性。

这种方法一般采用如下方法：在层流冷却池，另设一面喷冷池，使从层流式制冷系统中回水的部分水经旁过滤和上塔冷却，然后再加入一侧喷冷池，然后溢出已中断的层流冷却池，与原水进行搅拌，以降低该系统用水的悬浮含量和水温。通过试验，温度和质量均满足了生产现场的分层系统冷却水条件。另外，对侧喷冷却池的冷却水还进行了层流和侧喷的测试，以保证两个体系的温度和质量。

3层式循环冷却水系统的水质稳定性分析与改善

通过大量的生产运行，证实了层流冷却水的含油和 SS含量很低，只要经过过滤，就能达到工业用水的要求。而轧钢浊环水中的含油率较高。当两套循环水混合使用时，轧钢浊环水长期流入层流冷却水系统，由于没有设置去油装置，会使系统内的含油不断积累，从而使水质变差，严重时会对设备产生损害，对产品的品质提出质疑。

因此，为了能够保证整个层流冷却系统出水的水量平衡稳定和冷却水质的长期稳定，提议采用整个层流系统内部喷水和层流侧壁的局部喷水，以满足实际生产上的出水需求，从而满足热轧带钢薄板对整体层流冷却系统水质稳定性的一个长期要求，也保证了其稳定性。

4改进水资源的节能方式

层流冷却水系统曾经是所有热轧带钢自来水设备中最高的热循环水设备，但是随着热轧制钢板品种的不同，其要求的冷却水温度也有所不同，造成了层流系统冷却后用水量的变化很大，所以，在实际工业生产中，怎样按照各自的特点选用合适的配水方式，就直接影响着层流系统的节水效益。

某钢厂的一千七百八十mm热连轧线，按层流供热量设计的最高耗水量是15000立方公尺/小时，这也是轧钢生产过程要求的最高供给量，在热轧钢生产过程中，由于层流冷却水喷头的开口数不等，因此实际用水量也就有了很大的不同。

如果分层式的给水设施总是按照最大设计供水方案来运行，则显然超出了现实的需要，因此产生了巨大的水资源和能量损失。层流型冷却水装置给水量很大，而供自来水泵通常又为大功率装置，对供给总量实施着经常性的起、停泵，已无法适应工程技术的要求。这样，当生产要求水量不高时，会造成大量的给水和能耗损失。这就需要给水泵机组在最大限度地满足生产现场的需要，从而达到节水、节能的目的。

5结语

热轧带钢的冷却是由形变和相变两种方式共同完成的，它不仅可以提高带钢的强度，而且可以提高其韧性和塑性，并且可以有效地降低带钢表面的氧化铁皮。采用分层冷却技术，可有效地改善不锈钢轧机成品带材的品质及使用性能，满足客户对产品品质的要求。

参考文献：

［1］中冶建筑研究总院有限公司，主编. 热轧带钢层流冷却过程控制方法的应用探讨[M].北京：中国计划出版社，2011.

［2］中国工程建设标准化协会化工分会，主编. 热轧带钢层流冷却过程控制方法的应用探讨[M].北京：中国计划出版社，2008.