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住友金属开发出高质高效的高强度热轧钢板制造技术 |
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| http://cn.newmaker.com
10/23/2009 5:41:00 PM
日经BP社
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日本住友金属工业于2009年10月13日宣布开发出了稳定制造高质量、高强度热轧钢板技术。其中采用了热轧工艺中冷却带的温度测量新技术，以及利用该技术的控制技术。事实上有关技术的开发已于2007年结束，2008年完成了实用化。
热轧高强度钢板的质量和特性很大程度上取决于轧制后冷却过程的温度管理。合理的温度管理需要正确测量温度，但在热轧钢板的冷却过程中，钢板周围存在大量的冷却水，因此利用传统的测量方法难以实现高精度。为此，该公司开发出了正确测量正在冷却过程的钢板温度的新技术。
过去，在完成热轧中的精轧后，对于热金属辊道上的钢板温度，一般需要使用辐射温度计测量轧制完成时（图1的FT）、中间（同IT）、卷绕处（同CT）三点的温度，然后根据该数据进行冷却控制。此时，FT的温度将代入基于IT温度和传热理论的数学表达式模型（传热模型），用于预测冷却结束前的钢板温度，设定出与目标温度一致的冷却水喷嘴开关方式。因此，卷绕温度的控制精度依赖于钢板温度预测的精度。
图1：热金属辊道上传统的温度测定。在FT/IT/CT三点使用辐射温度测量量。
一般来说，用水冷却钢板时，当表面温度低于550℃后，受到钢板表面的微小变化和钢成分等各种轻微因素的影响，钢板会发生骤冷，难以实施温度控制。另一方面，高强度钢板的钢板特性会随卷绕温度大幅改变，因此，设定的容许误差小于普通钢板，需要实施高精度卷绕温度控制。但是，对于高强度钢板，由于提高特性需要以较低温度（550℃以下）卷绕，因此，使用传统方法无法得到足够的温度控制精度，甚至会出现卷绕温度超出容许误差，钢板特性差的问题。
在冷却带上，大量的冷却水会从钢板上下表面设置的喷嘴喷出。因为作为测量基准的热辐射线会被水大量吸收，所以温度无法正确测量。因此在过去，温度计一般设置于冷却带外侧冷却水难以直接到达的位置，在利用空气喷流吹干温度计视野前的水滴后进行测量。
与之相比，新测量方法无需吹干水滴，反而使用喷射水流实现了稳定测温。如上所述，普通辐射温度计检测到的热辐射线（红外线等）容易被水吸收。由于其被水吸收的程度，即不透光程度因光波长而异，因此，该公司避开吸收强烈的波带，找出了单独检测波长水透光率较高的热辐射线的方法。
然后，该公司又沿着这一思路，找出了向测量传感头与钢板之间喷水，形成热辐射线稳定传输光路的方法。该方法能够抑制水滴引起的热辐射线散射，实现稳定的温度测量。该公司已经开发出了使用该测量方法的温度计“Fountain Pyrometer”（图2）。
图2：新温度计“Fountain Pyrometer”。
住友金属还确立了钢板温度的控制技术。这项技术使用了基于新温度计测量结果的前馈（预测控制）。钢板在热金属辊道上高速移动。钢板上的任意一点会以10秒或更短的时间通过热金属辊道。在热金属辊道上，一旦检测到某一点的冷却速度高于预想，能够把其余热金属辊道前进区间改设为最佳冷却条件的时间大约为3～5秒。而新开发的前馈能够在这一时间内重新计算前进区间内的最佳冷却水喷嘴开关方式，通过修改设定，使卷绕温度不超过目标温度的容许误差。如果对整块钢板使用这一技术，整块钢板的卷绕温度就能够保持一定。
当把多个新温度计安装在冷却带内，采用基于该温度计的卷绕温度自动控制技术后，整块热轧钢板的稳定卷绕温度控制、热轧高强度钢板质量的稳定化都得到了实现。具体来说，高强度热轧钢板（590MPa）偏离卷绕温度容许误差的情况减少了一半。
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