莱钢宽厚板MULPIC冷却系统的工艺技术特点

吕游

摘 要：该文介绍了莱钢4300 mm宽厚板生产线MULPIC冷却系统的工艺技术特点，以及对轧后冷却板型的均匀性控制方面等内容进行了论述。

关键词：宽厚板 控制冷却 板型

中图分类号：TN919.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（c）-0095-01

传统喷射系统适应性差、可控型和有限的极限能力有时缺乏均匀性，MULPIC工艺为了克服这些缺点在1980年后发展起来。MULPIC冷却系统的适应性比较广，仅仅一种设备既有实现在线快速冷却的能力也有直接淬火的功能，因此MULPIC 的名字是Multi Purpose Interrupted Cooling的代表。MULPIC的发展是基于WPC技术（Water Pillow Cooling），水投射到产品上冷却，通过射流的冲击，获得高度震颤水的层流（水枕）。产生高速的水射流，在水枕里创造大量的紊流，从而获得高效的冷却能力，保证优异的冷却均匀性；高密度特殊设计喷嘴实现了非常高的可控性，最大最小的水流量比率通过使用特殊设计提高到约20上下，相比较，传统的喷嘴水流量比率仅在3～4之间。

1 MULPIC水冷工艺参数的确定

轧后控制冷却从改变组织方面来说就是要获得尽可能细化的铁素体和微细分散的贝氏体，以提高钢的强度和改善韧性。影响其变化的工艺参数是：开冷温度、冷却速度、终冷温度。

1.1 开冷温度

首先开冷温度与终轧温度直接有关。从研究中发现，对再结晶奥氏体进行控制冷却时，铁素体虽然也有一定程度的细化，但多数效果不明显；而对未再结晶的奥氏体进行控制冷却，则能从奥氏体晶界和变形带上，甚至变形奥氏体内生成铁素体核，促使铁素体广泛的细化，同时促使变形奥氏体转变成分散的贝氏体。因此，必须与控制轧制技术相结合才能使控制冷却技术有效地发挥。

1.2 冷却速度

冷却速度对抗拉强度和脆性转化温度有显著影响。冷却速度增加抗拉强度提高，当冷却速度大于15 ℃/s时，脆性转化温度提高，使韧性恶化。对Si-Mn钢、含Nb、V低合金钢来说，最佳的冷却速度范围为10～15 ℃/s，所得到的分散贝氏体不会恶化脆性转化温度，而能提高强度。高的冷却速度会扩大钢板表面和芯部的冷却速度差、终冷温度差，造成表面和芯部的组织结构类型、比例的差别，硬度的差别。冷却速度选择必须考虑这两方面因素。因此，实际选用的冷却速度随板厚的增大而减少。

1.3 终冷温度

终冷温度应低于材料的相变终了温度，通常控制在500 ℃以上。在此温度前后冷却机理发生变化，容易造成温度的不均匀分布，助长板形不良。其次，过低的终冷温度也是水冷区后矫直机的能力所不能承受的。根据生产钢种的不同，所设计的冷却工艺是不同的，典型的控制冷却工艺是在控制轧制后从高于相变温度开始，在相变温度区域（760～780 ℃至600～500 ℃）以10～15 ℃/s的冷速冷却，之后进行空冷的过程。

2 MULPIC冷却系统的均匀性控制

2.1 宽度方向上的均匀冷却

MULPIC系统上集管有一个特殊的内部设计，并且“水凸度”控制阀使钢板宽度方向横断面的水流分配实现调整。如图1，举例说明：当“水凸度”平衡阀开度100%，在集管的整个宽度断面上水流分配是平的直线。当“水凸度”平衡阀被关闭（0%的曲线），边部的水流是零。通过调整“水凸度”平衡阀，边部水流量能在0%～100%间变化。水凸度分配机构是非常有效的，阀门全部打开（也就是无水凸度），边部比中心硬50 MPa；阀门关闭（也就是最大水凸度），边部比中心软50 MPa。为了在中心和边部获得相同的机械性能，平衡阀的位置按照钢板宽度和精确水流量比的函数进行优选。在宽的钢板上，采用附加的水凸度控制和边部遮挡。水凸度控制保证钢板宽度方向横断面上机械性能均匀，同时边部遮挡用来保证良好的平直度边部遮挡可使水流不直冲击两侧，实现边部均匀冷却的技术，减轻宽度方向滞留水对钢板传热的影响，使钢板上表面的横向传热均匀一致，克服钢板上表面的中部滞留水流造成的中间传热慢，边部传热快、传热系数差距大的不均匀冷却问题，对不同厚度的钢板，边部遮挡宽度是不同的。

2.2 长度方向上的均匀性控制

恒定的冷却速率控制，为了实现钢板头尾同样的冷却速率，钢板通过MULPIC装置的速度通过预先计算给出一个头尾加速度；头尾部遮挡控制由于水沿钢板长度方向流动，钢板的头尾变得过冷却。为补偿这个影响，控制系统加上了两个不同的补偿设施，一个为头部，一个为尾部。它减少了头尾冷却水的流量；恒定的结束冷却温度控制为实现恒定的结束冷却温度，通过基于入口温度测量和钢板速度等的前馈控制系统，来调整在MULPIC系统中的水流量。前馈控制系统自动的补偿头尾的过冷、预计入口温度与实际入口温度间的错误。

2.3 厚度方向上的温度均匀性控制

钢板上下表面合理的冷却水流量及其比例（水比）是保证钢板厚度方向对称冷却及钢板平直度的关键，合理的上下流量比（水比）受钢种、钢板厚度、冷却水流量等诸多因素的的影响，需要根据不同的钢种、规格尺寸进行控冷工艺。

3 结语

以上是对莱钢宽厚板MULPIC冷却系统工艺的介绍，莱钢宽厚板虽有着优良的设备和先进的生产工艺技术，但同时也存在部分设备功能的不稳定以及模型发挥的不完全等问题，因此针对莱钢宽厚板实际情况还需进一步优化和改进。

参考文献

[1] 王国栋.均化冷却技术与板带材板形控制[J].上海金属，2007（6）.

[2] 朱冬梅，刘国勇，李谋渭，等.控冷工艺参数对中厚板均匀冷却的影响[J].钢铁研究学报，2008（12）.

[3] 栗春，田鹏，宋焕君，等.中厚板冷却过程高精度温度模型[J].钢铁研究学报，2010，22（8）.endprint

摘 要：该文介绍了莱钢4300 mm宽厚板生产线MULPIC冷却系统的工艺技术特点，以及对轧后冷却板型的均匀性控制方面等内容进行了论述。

关键词：宽厚板 控制冷却 板型

中图分类号：TN919.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（c）-0095-01

传统喷射系统适应性差、可控型和有限的极限能力有时缺乏均匀性，MULPIC工艺为了克服这些缺点在1980年后发展起来。MULPIC冷却系统的适应性比较广，仅仅一种设备既有实现在线快速冷却的能力也有直接淬火的功能，因此MULPIC 的名字是Multi Purpose Interrupted Cooling的代表。MULPIC的发展是基于WPC技术（Water Pillow Cooling），水投射到产品上冷却，通过射流的冲击，获得高度震颤水的层流（水枕）。产生高速的水射流，在水枕里创造大量的紊流，从而获得高效的冷却能力，保证优异的冷却均匀性；高密度特殊设计喷嘴实现了非常高的可控性，最大最小的水流量比率通过使用特殊设计提高到约20上下，相比较，传统的喷嘴水流量比率仅在3～4之间。

1 MULPIC水冷工艺参数的确定

轧后控制冷却从改变组织方面来说就是要获得尽可能细化的铁素体和微细分散的贝氏体，以提高钢的强度和改善韧性。影响其变化的工艺参数是：开冷温度、冷却速度、终冷温度。

1.1 开冷温度

首先开冷温度与终轧温度直接有关。从研究中发现，对再结晶奥氏体进行控制冷却时，铁素体虽然也有一定程度的细化，但多数效果不明显；而对未再结晶的奥氏体进行控制冷却，则能从奥氏体晶界和变形带上，甚至变形奥氏体内生成铁素体核，促使铁素体广泛的细化，同时促使变形奥氏体转变成分散的贝氏体。因此，必须与控制轧制技术相结合才能使控制冷却技术有效地发挥。

1.2 冷却速度

冷却速度对抗拉强度和脆性转化温度有显著影响。冷却速度增加抗拉强度提高，当冷却速度大于15 ℃/s时，脆性转化温度提高，使韧性恶化。对Si-Mn钢、含Nb、V低合金钢来说，最佳的冷却速度范围为10～15 ℃/s，所得到的分散贝氏体不会恶化脆性转化温度，而能提高强度。高的冷却速度会扩大钢板表面和芯部的冷却速度差、终冷温度差，造成表面和芯部的组织结构类型、比例的差别，硬度的差别。冷却速度选择必须考虑这两方面因素。因此，实际选用的冷却速度随板厚的增大而减少。

1.3 终冷温度

终冷温度应低于材料的相变终了温度，通常控制在500 ℃以上。在此温度前后冷却机理发生变化，容易造成温度的不均匀分布，助长板形不良。其次，过低的终冷温度也是水冷区后矫直机的能力所不能承受的。根据生产钢种的不同，所设计的冷却工艺是不同的，典型的控制冷却工艺是在控制轧制后从高于相变温度开始，在相变温度区域（760～780 ℃至600～500 ℃）以10～15 ℃/s的冷速冷却，之后进行空冷的过程。

2 MULPIC冷却系统的均匀性控制

2.1 宽度方向上的均匀冷却

MULPIC系统上集管有一个特殊的内部设计，并且“水凸度”控制阀使钢板宽度方向横断面的水流分配实现调整。如图1，举例说明：当“水凸度”平衡阀开度100%，在集管的整个宽度断面上水流分配是平的直线。当“水凸度”平衡阀被关闭（0%的曲线），边部的水流是零。通过调整“水凸度”平衡阀，边部水流量能在0%～100%间变化。水凸度分配机构是非常有效的，阀门全部打开（也就是无水凸度），边部比中心硬50 MPa；阀门关闭（也就是最大水凸度），边部比中心软50 MPa。为了在中心和边部获得相同的机械性能，平衡阀的位置按照钢板宽度和精确水流量比的函数进行优选。在宽的钢板上，采用附加的水凸度控制和边部遮挡。水凸度控制保证钢板宽度方向横断面上机械性能均匀，同时边部遮挡用来保证良好的平直度边部遮挡可使水流不直冲击两侧，实现边部均匀冷却的技术，减轻宽度方向滞留水对钢板传热的影响，使钢板上表面的横向传热均匀一致，克服钢板上表面的中部滞留水流造成的中间传热慢，边部传热快、传热系数差距大的不均匀冷却问题，对不同厚度的钢板，边部遮挡宽度是不同的。

2.2 长度方向上的均匀性控制

恒定的冷却速率控制，为了实现钢板头尾同样的冷却速率，钢板通过MULPIC装置的速度通过预先计算给出一个头尾加速度；头尾部遮挡控制由于水沿钢板长度方向流动，钢板的头尾变得过冷却。为补偿这个影响，控制系统加上了两个不同的补偿设施，一个为头部，一个为尾部。它减少了头尾冷却水的流量；恒定的结束冷却温度控制为实现恒定的结束冷却温度，通过基于入口温度测量和钢板速度等的前馈控制系统，来调整在MULPIC系统中的水流量。前馈控制系统自动的补偿头尾的过冷、预计入口温度与实际入口温度间的错误。

2.3 厚度方向上的温度均匀性控制

钢板上下表面合理的冷却水流量及其比例（水比）是保证钢板厚度方向对称冷却及钢板平直度的关键，合理的上下流量比（水比）受钢种、钢板厚度、冷却水流量等诸多因素的的影响，需要根据不同的钢种、规格尺寸进行控冷工艺。

3 结语

以上是对莱钢宽厚板MULPIC冷却系统工艺的介绍，莱钢宽厚板虽有着优良的设备和先进的生产工艺技术，但同时也存在部分设备功能的不稳定以及模型发挥的不完全等问题，因此针对莱钢宽厚板实际情况还需进一步优化和改进。

参考文献

[1] 王国栋.均化冷却技术与板带材板形控制[J].上海金属，2007（6）.

[2] 朱冬梅，刘国勇，李谋渭，等.控冷工艺参数对中厚板均匀冷却的影响[J].钢铁研究学报，2008（12）.

[3] 栗春，田鹏，宋焕君，等.中厚板冷却过程高精度温度模型[J].钢铁研究学报，2010，22（8）.endprint

摘 要：该文介绍了莱钢4300 mm宽厚板生产线MULPIC冷却系统的工艺技术特点，以及对轧后冷却板型的均匀性控制方面等内容进行了论述。

关键词：宽厚板 控制冷却 板型

中图分类号：TN919.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（c）-0095-01

传统喷射系统适应性差、可控型和有限的极限能力有时缺乏均匀性，MULPIC工艺为了克服这些缺点在1980年后发展起来。MULPIC冷却系统的适应性比较广，仅仅一种设备既有实现在线快速冷却的能力也有直接淬火的功能，因此MULPIC 的名字是Multi Purpose Interrupted Cooling的代表。MULPIC的发展是基于WPC技术（Water Pillow Cooling），水投射到产品上冷却，通过射流的冲击，获得高度震颤水的层流（水枕）。产生高速的水射流，在水枕里创造大量的紊流，从而获得高效的冷却能力，保证优异的冷却均匀性；高密度特殊设计喷嘴实现了非常高的可控性，最大最小的水流量比率通过使用特殊设计提高到约20上下，相比较，传统的喷嘴水流量比率仅在3～4之间。

1 MULPIC水冷工艺参数的确定

轧后控制冷却从改变组织方面来说就是要获得尽可能细化的铁素体和微细分散的贝氏体，以提高钢的强度和改善韧性。影响其变化的工艺参数是：开冷温度、冷却速度、终冷温度。

1.1 开冷温度

首先开冷温度与终轧温度直接有关。从研究中发现，对再结晶奥氏体进行控制冷却时，铁素体虽然也有一定程度的细化，但多数效果不明显；而对未再结晶的奥氏体进行控制冷却，则能从奥氏体晶界和变形带上，甚至变形奥氏体内生成铁素体核，促使铁素体广泛的细化，同时促使变形奥氏体转变成分散的贝氏体。因此，必须与控制轧制技术相结合才能使控制冷却技术有效地发挥。

1.2 冷却速度

冷却速度对抗拉强度和脆性转化温度有显著影响。冷却速度增加抗拉强度提高，当冷却速度大于15 ℃/s时，脆性转化温度提高，使韧性恶化。对Si-Mn钢、含Nb、V低合金钢来说，最佳的冷却速度范围为10～15 ℃/s，所得到的分散贝氏体不会恶化脆性转化温度，而能提高强度。高的冷却速度会扩大钢板表面和芯部的冷却速度差、终冷温度差，造成表面和芯部的组织结构类型、比例的差别，硬度的差别。冷却速度选择必须考虑这两方面因素。因此，实际选用的冷却速度随板厚的增大而减少。

1.3 终冷温度

终冷温度应低于材料的相变终了温度，通常控制在500 ℃以上。在此温度前后冷却机理发生变化，容易造成温度的不均匀分布，助长板形不良。其次，过低的终冷温度也是水冷区后矫直机的能力所不能承受的。根据生产钢种的不同，所设计的冷却工艺是不同的，典型的控制冷却工艺是在控制轧制后从高于相变温度开始，在相变温度区域（760～780 ℃至600～500 ℃）以10～15 ℃/s的冷速冷却，之后进行空冷的过程。

2 MULPIC冷却系统的均匀性控制

2.1 宽度方向上的均匀冷却

MULPIC系统上集管有一个特殊的内部设计，并且“水凸度”控制阀使钢板宽度方向横断面的水流分配实现调整。如图1，举例说明：当“水凸度”平衡阀开度100%，在集管的整个宽度断面上水流分配是平的直线。当“水凸度”平衡阀被关闭（0%的曲线），边部的水流是零。通过调整“水凸度”平衡阀，边部水流量能在0%～100%间变化。水凸度分配机构是非常有效的，阀门全部打开（也就是无水凸度），边部比中心硬50 MPa；阀门关闭（也就是最大水凸度），边部比中心软50 MPa。为了在中心和边部获得相同的机械性能，平衡阀的位置按照钢板宽度和精确水流量比的函数进行优选。在宽的钢板上，采用附加的水凸度控制和边部遮挡。水凸度控制保证钢板宽度方向横断面上机械性能均匀，同时边部遮挡用来保证良好的平直度边部遮挡可使水流不直冲击两侧，实现边部均匀冷却的技术，减轻宽度方向滞留水对钢板传热的影响，使钢板上表面的横向传热均匀一致，克服钢板上表面的中部滞留水流造成的中间传热慢，边部传热快、传热系数差距大的不均匀冷却问题，对不同厚度的钢板，边部遮挡宽度是不同的。

2.2 长度方向上的均匀性控制

恒定的冷却速率控制，为了实现钢板头尾同样的冷却速率，钢板通过MULPIC装置的速度通过预先计算给出一个头尾加速度；头尾部遮挡控制由于水沿钢板长度方向流动，钢板的头尾变得过冷却。为补偿这个影响，控制系统加上了两个不同的补偿设施，一个为头部，一个为尾部。它减少了头尾冷却水的流量；恒定的结束冷却温度控制为实现恒定的结束冷却温度，通过基于入口温度测量和钢板速度等的前馈控制系统，来调整在MULPIC系统中的水流量。前馈控制系统自动的补偿头尾的过冷、预计入口温度与实际入口温度间的错误。

2.3 厚度方向上的温度均匀性控制

钢板上下表面合理的冷却水流量及其比例（水比）是保证钢板厚度方向对称冷却及钢板平直度的关键，合理的上下流量比（水比）受钢种、钢板厚度、冷却水流量等诸多因素的的影响，需要根据不同的钢种、规格尺寸进行控冷工艺。

3 结语

以上是对莱钢宽厚板MULPIC冷却系统工艺的介绍，莱钢宽厚板虽有着优良的设备和先进的生产工艺技术，但同时也存在部分设备功能的不稳定以及模型发挥的不完全等问题，因此针对莱钢宽厚板实际情况还需进一步优化和改进。

参考文献

[1] 王国栋.均化冷却技术与板带材板形控制[J].上海金属，2007（6）.

[2] 朱冬梅，刘国勇，李谋渭，等.控冷工艺参数对中厚板均匀冷却的影响[J].钢铁研究学报，2008（12）.

[3] 栗春，田鹏，宋焕君，等.中厚板冷却过程高精度温度模型[J].钢铁研究学报，2010，22（8）.endprint