CN105327949B - 一种热轧带钢卷取温度的流量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热轧带钢卷取温度的流量控制方法，属于轧钢自动化控制技术领域。本方法包括：读取板坯PDI数据、设备参数和卷取温度模型参数，提取当带钢到达精轧入口及出口时高温计的实测值；确定该材质规格的起始阀及集管组态流量给定；根据各组集管给定流量和卷取温度模型，确定各组集管对流换热系数；根据卷取温度模型计算从精轧出口至卷取入口温降所需总流量；确定冷却温降所需的开阀总数，将设定组态发送给一级基础自动化执行；根据实际卷取温度进行反馈计算，调整精调区集管开闭状态，保证目标卷取温度。本发明方法可使得卷取温度指标控制稳定，保证换规格首块带钢及厚规格能够平稳过渡，并且提高卷取温度命中率，改善产品质量性能。

Description

一种热轧带钢卷取温度的流量控制方法

技术领域

本发明涉及一种热轧带钢卷取温度的流量控制方法，属于轧钢自动化控制技术领域。

背景技术

卷取温度是影响带钢组织性能的重要工艺参数，也是热轧生产控制中的重要指标。在热轧带钢生产中，卷取温度的控制主要依靠层流冷却集管组的组态进行及时的开闭调节，为了得到合格性能的产品，需要对集管组态的数量及流量进行高精度的控制。一般地，层流冷却设备区的各组总阀是气动的开闭阀，对阀门开度及流量的控制是在调试或检修期间人工调节的，并且将各组阀门流量调节大致相平，层流冷却模型的设定是在各组流量相等的假设条件进行的。

王强在2007年5月公开了1780热轧卷取温度控制***，从设备情况、***功能和冷却模型等方面对1780热轧的层流冷却***进行了介绍。为了使不同钢种、不同规格的带钢都能达到较好的冷却效果，层流冷却***更加钢种吸热特性、厚度和卷曲温度情况，划分不同的层别。当板坯从加热炉中抽出并到达指定的跟踪区域时，执行相应的计算和设定：初始阀门模式设定、动态阀门模式设定、反馈控制和自学习。史锐、尹威、蔡亮在2012年1月公开了1780热连轧带钢卷取温度控制模型研究，讲述了本钢1780热连轧带钢卷取温度控制改造后层流冷却控制模型的数学公式与实际使用效果。卷取温度控制主要有5个组成部分：设定、卷曲温度前馈控制、卷取温度反馈控制(精调)、终轧温度反馈控制、自学习；卷取温度控制模型采用一些数学模型来计算层冷喷水组态。

现有带钢卷取温度控制技术中，生产换规格首块带钢以及厚规格带钢卷取温度的高精度控制仍是难点，卷取温度曲线也不稳定。公开号为102166582的中国专利申请在2011年8月31日公开了一种提高卷取温度控制精度的方法，该方法中采用沿轧制方向递减设置各组集管水流量以及对应选择不同的冷却策略并配比传热系数，来保障前段主冷能力的情况下提高卷取温度控制精度。在各组集管水流量的给定参数中，简单地给定某一范围值，并且某段集管组流量的范围值是一样的，这样的设定对于生产材质规格较多的企业是不合适的，所以需要确定合理的流量给定，以便更好地提高卷取温度控制精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种热轧带钢卷取温度的流量给定控制方法，解决不同材质规格的带钢需要冷却水量给定的不同，从而因集管开闭容易引起卷取温度指标控制不稳定的问题。轧制计划在从薄到厚的逐渐变化过程中，通过确定各组给定流量以及起始阀及冷却策略的给定，既保证前段大流量快速冷却的能力，又使得后段阀门开闭引起的水量波动较小，从而使得卷取温度指标控制稳定，并且提高卷取温度命中率，改善产品质量性能。

本发明是在已有的热轧带钢卷取温度控制模型基础上，根据某热轧现场设备条件及实际生产及实验数据，回归得到带钢冷却温降与不同起始阀下各集管组流量的对应关系，提供了一种热轧带钢卷取温度的流量控制的方法，包含如下步骤：

步骤1，读取板坯PDI数据、设备参数和卷取温度模型参数，提取当带钢到达精轧入口及出口时高温计的实测值；

其中，板坯PDI数据包括板坯号、钢种、板坯规格、产品目标厚度、终轧目标温度和卷取目标温度；

步骤2，确定该材质规格的起始阀及集管组态流量给定；

通过查询与钢种及成品厚度相关的层别表，确定从集管组的第几组第几根作为起始阀。

第i组集管的给定流量Flow_i的计算公式为：

其中，A₀表示第一组上集管给定流量，设定上下集管流量一致，C₀为集管组流量给定系数因子。

末集管组作为反馈精调段，给定流量为阀门开度的35％。

步骤3，根据各组集管给定流量和卷取温度模型，确定各组集管对流换热系数；

步骤4，根据卷取温度模型计算从精轧出口至卷取入口温降所需总流量；

步骤5，确定冷却温降所需的开阀总数，将集管起始阀及开阀数的设定组态发送给一级基础自动化执行；

步骤6，根据实际卷取温度进行反馈计算，调整精调区集管开闭状态，保证目标卷取温度。

本发明通过对各组集管流量给定控制卷取温度，提高了热轧带钢卷取温度命中率，尤其是换规格首块及厚规格带钢的卷取温度曲线在动态设定时由集管开闭引起的温度波动很小，实现了一种卷取温度流量给定的控制方法，本发明与现有方法相比，有如下积极效果：

(1)在现有设备条件下，该方法提出了可对带钢先快冷后续缓冷的策略，卷取温度曲线平稳，保证了带钢的卷取温度及均匀性，并且提高了产品性能；

(2)对各集管组设定不同流量并根据材质规格确定起始阀时，该方法能够满足不同材质规格的带钢高精度的水量给定，该给定曲线为幂函数，前段冷却集管组流量给定值区分明显，可满足大流量快冷，后续集管组给定水量递减趋势平缓，保证厚规格的冷却能力的同时，还能减缓因动态设定开闭集管设备引起的水量波动导致温度不稳定问题。

附图说明

图1为本发明的热轧带钢卷取温度的流量控制方法的流程示意图；

图2为各组集管流量给定示意图。

具体实施方式

下面根据实施例和相应附图对本发明进一步说明。

本发明一种热轧带钢卷取温度的流量控制的方法，如图1所示，下面说明各步骤。

步骤1，读取板坯PDI数据，设备和卷取温度模型相关参数，提取带钢到达精轧机入口及出口时高温计的实测值，为模型计算做数据准备。

板坯PDI数据包括板坯号、钢种、板坯规格、产品目标厚度、终轧目标温度和卷取目标温度等。设备参数主要是指层流冷却区域设备集管的相关参数，包括集管组数、集管根数、集管长度和集管最大流量等。卷取温度模型参数包括对流换热系数、自学习系数、环境温度影响因子等等，根据具体所选用的卷取温度模型读取需要的参数。

步骤2，确定该材质规格的起始阀及集管组态流量给定。

起始阀通过与钢种及成品厚度相关的层别表进行查询，确认从集管组的第几组第几根作为起始阀。

例如：普碳钢Q235B成品目标厚度为3mm的起始阀层别值为(1，1)，其含义是从集管组的第一组第一根作为起始阀喷水。

第i组集管的给定流量Flow_i的计算公式为：

其中，A₀表示第一组上集管给定流量，假定上下集管流量一致；C₀为集管组态流量给定系数因子。

需要说明的是，集管组流量给定系数-0.27606，是根据现有设备及生产要求，通过大量数据拟合出来，因此，根据层流冷却区集管组数及冷却能力划分的不同，可微量修正C₀，C₀为正数，取值范围为[0.5,1.5]。

为了更好地控制卷取目标温度，末集管组作为反馈精调段，给定流量一般为阀门开度的35％。

步骤3，根据各组集管给定流量和卷取温度模型，确定各组集管对流换热系数；

步骤4，根据卷取温度模型计算从精轧出口至卷取入口温降所需总流量；

步骤5，确定集管起始阀及冷却温降所需的开阀总数，将这样的设定组态发送给一级基础自动化执行；

步骤6，根据实际卷取温度进行反馈计算，调整精调区集管开闭状态，保证目标卷取温度。如图1所示，计算实际的卷取入口温度，当满足目标温度范围时，结束卷曲温度控制，若不满足目标温度范围，则继续转步骤4执行，直到满足目标温度范围。

实施例

本发明以某中宽带950热轧生产线为例，结合图2加以说明如下：

步骤1，读取板坯PDI数据，板坯号为YG151004366，钢种为08AL，板坯规格为165*770*10000mm，产品目标厚度为3.0mm，终轧目标温度865℃，卷取目标温度550℃，读取设备常数和卷取温度模型相关参数，板坯到达精轧机前入口高温计实测值为988℃，到达精轧机出口高温计实测值为851℃；层冷区共15组集管，前13组每组4个冷却单元，后两组每组8个冷却单元，并且针对每组集管均配备了流量计，通过流量计可更好地检验了本发明流量给定控制方法。

步骤2，确定该材质规格的起始阀及集管组态流量给定；

起始阀通过与钢种和厚度相关的层别表查询，确认从第5组第1根作为起始阀。

假设各组上下集管流量设定一致，A₀取第一组上集管给定流量116.18m³/h，C₀为集管组态流量给定系数因子，取值为1.0，则上集管流量给定计算公式为：

Flow_i＝116.18×i^{-0.27606×1.0}

其中，i表示第i组集管，Flow_i表示第i组集管给定流量，单位为m³/h。

根据上面公式得到各集管给定流量如下，单位均为m³/h：

Flow₁＝116；Flow₂＝96；Flow₃＝88；Flow₄＝80；

Flow₅＝75；Flow₆＝71；Flow₇＝68；Flow₈＝65；Flow₉＝63；Flow₁₀＝62；

Flow₁₁＝59；Flow₁₂＝58；Flow₁₃＝57；Flow₁₄＝56；Flow₁₅＝35。

步骤3，根据各组集管流量给定，确定各组集管对流换热系数为0.8-1.2之间；

步骤4，根据卷取温度模型计算从精轧出口至卷取入口温降所需总流量，预设定为942m³/h。

步骤5，确定集管起始阀为5，开阀数预设定为上下集管共32根，其中粗调区26根，精调区6根，动态设定时微量调整；

步骤6，根据实际卷取温度进行反馈计算，调整精调区集管开闭状态，保证目标卷取温度550℃。

采用本发明使用不同集管组不同给定流量的一种卷取温度控制方法，使得换规格首块及厚规格带钢的卷取温度曲线在集管开闭引起的温度波动很小，提高了热轧带钢卷取温度命中率。

以上实例描述了本发明的具体实施方式，但是应该理解的是，这里具体的描述不应该理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读说明书后对上述实例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (3)

1.一种热轧带钢卷取温度的流量控制方法，其特征在于，实现步骤如下：

步骤1，读取板坯PDI数据、设备参数和卷取温度模型参数，提取当带钢到达精轧入口及出口时高温计的实测值；

其中，板坯PDI数据包括板坯号、钢种、板坯规格、产品目标厚度、终轧目标温度和卷取目标温度；

步骤2，确定带钢材质规格的起始阀及集管组态流量给定；

通过查询与钢种及成品厚度相关的层别表，确定从集管组的第几组第几根作为起始阀；

第i组集管的给定流量Flow_i的计算公式为：其中，A₀表示第一组上集管给定流量，设定上下集管流量一致；C₀为集管组流量给定系数因子；

步骤3，根据各组集管给定流量和卷取温度模型，确定各组集管对流换热系数；

步骤4，根据卷取温度模型计算从精轧出口至卷取入口温降所需总流量；

步骤5，确定冷却温降所需的开阀总数，将集管起始阀及开阀数的设定组态发送给一级基础自动化执行；

步骤6，根据实际卷取温度进行反馈计算，调整精调区集管开闭状态，保证目标卷取温度。

2.根据权利要求1所述的一种热轧带钢卷取温度的流量控制方法，其特征在于，所述的步骤2中，给定末集管组的流量为阀门开度的35％。

3.根据权利要求1所述的一种热轧带钢卷取温度的流量控制方法，其特征在于，所述的步骤2中，设定C₀的取值范围为[0.5,1.5]。