CN106282530B - 一种热辊模式的应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热辊模式的应用方法，通过判断所述连续立式退火炉是否同时满足第一条件和第二条件；其中，所述第一条件为：当前炉区速度≥30m/min；所述第二条件为：升温阶段结束；若都满足，则控制所述连续立式退火炉从所述升温阶段进入所述热辊模式；在所述热辊模式中，限定带钢的加热段板温，以及限定所述带钢的快冷段板温，进而限定了加热段和快冷段带钢的横向和纵向温差，有效地控制启炉时带钢在炉内跑偏、瓢曲等问题，提高了退火以及热镀锌产线稳定通板能力。

Description

一种热辊模式的应用方法
技术领域
本申请涉及轧钢技术领域，尤其涉及一种热辊模式的应用方法。避免在热辊时带钢出现瓢曲以及跑偏等异常状况,提高退火以及热镀锌产线稳定通板能力。
背景技术
启炉时序，就是将退火炉内各区域的温度，以及气氛调节到适合生产带钢的工况。
传统的启炉时序分为：冷吹扫模式(cold purge)，升温模式(heating up),生产模式(production mode)。
但是，由于辊温的温差在起车升温过程中逐渐增加，最终温差产生的压应力可能会作用在带钢上，导致带钢发生屈曲变形，随着炉辊与带钢的相对运动，带钢出现瓢曲以及跑偏等异常状况。
发明内容
本发明了提供了一种热辊模式的应用方法，避免在热辊时带钢出现瓢曲以及跑偏的异常状况，提高退火以及热镀锌产线稳定通板能力。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种热辊模式的应用方法，所述方法应用于连续立式退火炉的启炉时序，所述连续立式退火炉的启炉时序依次为：冷吹扫、升温阶段、生产模式，其特征在于，所述方法包括：
判断所述连续立式退火炉是否同时满足第一条件和第二条件；其中，所述第一条件为：当前炉区速度≥30m/min；所述第二条件为：升温阶段结束；
若都满足，则控制所述连续立式退火炉从所述升温阶段进入所述热辊模式；
在所述热辊模式中，限定带钢的加热段板温，以及限定所述带钢的快冷段板温。
优选的，所述限定带钢的加热段板温，包括：
利用下面的公式限定所述带钢的加热段板温：
Tlimit-RTF＝MIN(TRTF-SP，TRTF-optimize)；
其中，Tlimit-RTF：加热段PID设定值；
TRTF-SP：加热段目标温度；
TRTF-optimize：加热段优化后温度设定值。
优选的，TRTF-optimize通过以下公式获得：
TRTF-optimize＝TSF-PV+γ；
其中，γ：温度补偿系数；
设定50～150℃；TSF-PV：均热段实际板温。
优选的，所述限定所述带钢的快冷段板温，包括：
利用下面的公式限定所述带钢的快冷段板温：
Tlimit-RCS＝MIN(TRCS-SP，TRCS-optimize)；
其中，Tlimit-RCS：快冷段段PID设定值；
TRCS-SP：快冷段段目标温度设定值；
TRCS-optimize：快冷段优化后温度设定值。
优选的，TRCS-optimize通过以下公式获得：
TRCS-optimize＝TOA-PV+α；
其中，α：温度补偿系数；
设定50～150℃，TOA-PV：过时效段实际板温。
优选的，所述在所述热辊模式中，限定带钢的加热段板温和快冷段板温之后，所述方法还包括：
判断所述连续立式退火炉是否同时满足第三条件、第四条件、第五条件；
若都满足，控制所述连续立式退火炉是否满足从所述热辊模式进入所述生产模式。
优选的，第三条件：Tlimit-RTF＝TRTF-SP，
第四条件：Tlimit-RCS＝TRCS-SP
第五条件：计时器＞设定值，所述设定值取值范围：0.5～3小时。
优选的，所述在所述热辊模式中，限定带钢的加热段板温，以及限定所述带钢的快冷段板温之后，包括：
结合热瓢曲计算公式和冷瓢曲计算公式，控制所述带钢的横向与纵向温差。
优选的，所述热瓢曲计算公式：
σcr：钢带在退火炉内发生热瓢曲的临界张力；
k为比例常数，约3.9E+6；
R：炉辊半径、mm；
H：上炉辊到下炉辊之间的距离、m；
σt：钢带的高温屈服强度、MPa；
E：钢带的高温杨氏模量、GPa；
：钢带厚度、mm；
μd：钢带和辊子之间的黏着摩擦因数；
W：钢带宽度、mm；
SL：炉辊中央的平台区长度、mm；
θ：梯形辊两侧和钢带接触的锥度区的锥度倾角,mrad。
优选的，所述冷瓢曲计算公式：
π：圆周率；
μd：带钢与辊子滑动摩擦系0.4～0.5；
σcr：作用在带钢上的压应力；
W：带钢宽度；
：带钢厚度；
SL：辊子平台长度；
H：炉子顶底辊的高度差；
E：钢带的高温杨氏模量、GPa；
F：钢带瓢曲的张力、KN。
通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：
本发明公开了一种热辊模式的应用方法，通过判断所述连续立式退火炉是否同时满足第一条件和第二条件；其中，所述第一条件为：当前炉区速度≥30m/min；所述第二条件为：升温阶段结束；若都满足，则控制所述连续立式退火炉从所述升温阶段进入所述热辊模式；在所述热辊模式中，限定带钢的加热段板温，以及限定所述带钢的快冷段板温，进而限定了加热段和快冷段带钢的横向和纵向温差，有效地控制启炉时带钢在炉内跑偏、瓢曲等问题，提高了退火以及热镀锌产线稳定通板能力。
附图说明
图1为本发明的启炉时序示意图；
图2为进入热辊模式的条件判断；
图3为跳出热辊模式的条件判断；
图4为SGJT1420CAL3启炉热辊模式HMI界面；
图5为SGJT1420CAL3启炉热辊程序块-进入与跳出条件判断；
图6为SGJT1420CAL3启炉热辊程序块-设定值的判断；
图7为启炉热辊模式在SGJT1420CAL3机组上的HMI显示。
具体实施方式
为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。
本发明在原有的启炉时序的基础上，开发热辊模式(Furnace Roll HeatingMode)建立一种全新启炉时序，通过在热辊模式中限定加热段和快冷段带钢的横向和纵向温差，有效地控制启炉时带钢在炉内跑偏、瓢曲等问题，提高了退火以及热镀锌产线稳定通板能力。
具体来说，本发明启炉时序包含了四个模式，参看图1，分别为：冷吹扫、升温阶段、起车热辊、生产模式。
本发明的热辊模式的应用方法，则应用在连续立式退火炉的启炉时序中。
对于热辊模式来说，其控制机理包括以下四个方面：
1、热辊模式(Furnace Roll Heating Mode)自动步建立。即：在升温阶段(heatingup)与生产模式(production mode)之间，开发热辊模式(Furnace Roll Heating Mode)。
2、可编程逻辑控制***(PLC)自动进入热辊模式的条件判断。
条件判断：当***判断下述两个条件同时满足后，炉区自动进入热辊模式。
条件1：炉区速度≥30m/min；
条件2：heating up时序结束。
3、热辊模式的控制。
对加热段以及快冷段板温进行限定。
4、PLC***自动跳出热辊模式的条件判断。
当热辊模式倒计时已完成，且加热段以及快冷段PID设定温度等于外部设定温度时，***判断热辊模式完成，进入生产模式。
产品生产步骤：经过一贯制的炼铁、炼钢、热轧、冷轧，生产出用户需要的产品尺寸，产品规格范围为：
镀锡基板：厚度规格0.15≤h≤0.55mm，宽度规格730≤w≤1280mm；
家电板、汽车板等用途的镀锌以及退火卷：厚度规格0.25≤h≤3mm，宽度规格750≤w≤2080mm。
本发明通过上述技术手段并成功开发出控制***，在退火板以及热镀锌板炉产品生产过程中采用该***，可通过控制带钢横向以及纵向温差，有效的控制了立式退火炉启炉时带钢在炉内CPC9.2跑偏、瓢曲等问题，提高产线稳定通板能力，为企业增效益。
下面对照附图为本发明的具体实施方式进行说明，然而可以理解的是，这些具体的实施方法仅仅是对本发明优选方式的描述，其并不能理解为对本发明保护范围的限制。
2、PLC***自动进入热辊模式的条件判断。
对于进入热辊模式的判断条件，在具体的实施过程中，判断所述连续立式退火炉是否同时满足第一条件和第二条件。
所述第一条件为：当前炉区速度≥30m/min。
所述第二条件为：升温阶段结束。
若都满足，则控制所述连续立式退火炉从升温阶段进入所述热辊模式。在所述热辊模式中，限定带钢的加热段板温，以及限定所述带钢的快冷段板温。
具体来说，请参看图2，为***自动进入热辊模式的条件判断。
S1，输入炉区速度。
S2，判断炉区速度≥30m/min。若否，返回S1。
S3，进入升温阶段。
S4，判断升温阶段是否结束，否，返回S3。
若S2和S4都为是，则执行S5：进入热辊模式，另外执行热辊模式的控制。
而进入热辊模式之后，下面具体介绍热辊模式的控制。
3、热辊模式的控制。
在具体的实施过程中，在所述热辊模式中，限定带钢的加热段板温，以及限定所述带钢的快冷段板温。
3.1、限定带钢的加热段板温。
利用下面的公式限定所述带钢的加热段板温：
Tlimit-RTF＝MIN(TRTF-SP，TRTF-optimize)。。。。。。公式1
其中，Tlimit-RTF：加热段PID输入值；
TRTF-SP：加热段目标温度；
TRTF-optimize：加热段优化后温度设定值。
TRTF-optimize通过以下公式获得：
TRTF-optimize＝TSF-PV+γ。。。。。。公式2
其中，γ：温度补偿系数；设定50～150℃；TSF-PV：均热段实际板温。
3.2、限定带钢的快冷段板温。
利用下面的公式限定所述带钢的快冷段板温：
Tlimit-RCS＝MIN(TRCS-SP，TRCS-optimize)。。。。。。公式3
其中，Tlimit-RCS：快冷段段PID输入值；
TRTF-SP：快冷段段目标温度设定值；
TRCS-optimize：快冷段优化后温度设定值。
TRCS-optimize通过以下公式获得：
TRCS-optimize＝TOA-PV+α。。。。。。公式4
其中，α：温度补偿系数；设定50～150℃，TOA-PV：过时效段实际板温。
4、***自动跳出热辊模式的条件判断。
当热辊模式倒计时已完成，且加热段以及快冷段PID设定温度等于外部设定温度时，***判断热辊模式完成，进入生产模式。
具体来说：所述在所述热辊模式中，限定带钢的加热段板温和快冷段板温之后，所述方法还包括：
判断所述连续立式退火炉是否同时满足第三条件、第四条件、第五条件；
若都满足，控制所述连续立式退火炉是否满足从所述热辊模式进入所述生产模式。
条件判断：当***判断下述三个条件同时满足后，炉区自动进入热辊模式。
第三条件：Tlimit-RTF＝TRTF-SP，
第四条件：Tlimit-RCS＝TRTF-SP
第五条件：计时器＞设定值，所述设定值取值范围：0.5～3小时。
在具体的实施过程中，参看图3：自动跳出热辊模式的条件判断。
S11，获得加热段IPD设定值Tlimit-RTF
S12，判读是否Tlimit-RTF＝TRTF-SP，否返回S11。
S13，激活计时器。
S14，判断是否计时器大于设定值，否返回S13。
S15，获得快冷段PID设定值Tlimit-RCS。
S16，判断是否Tlimit-RCS＝TRTF-SP，否返回S15。
若都是，则执行S17：跳出热辊模式，以及执行S18：进入生产模式。
图4是人机界面交互图。
在具体的应用中，退火炉是由预热段、加热段、均热段、快冷段、过时效段、终冷段以及水淬段组成。
SGJT1420CAL3机组利用0.18*852mm的带钢，启炉升温时，带钢在过时效段瓢曲断带，分析原因为快冷段板温与过时效段辊温温差在起车升温过程中逐渐增加(见表1)，最终由于温差产生的压应力作用在带钢上，导致带钢发生屈曲变形，随着炉辊与带钢的相对运动，在塑性累积作用下，形成瓢曲形貌，在结合热辊模式的基础上，根据瓢曲公式5、6(结合热瓢曲计算公式和冷瓢曲计算公式)，控制所述带钢的横向与纵向温差，通过降低带钢横向与纵向温差可以有效避免带钢发生屈曲变形。
表1
表2为SGJT1420CAL3停机后再开机管温设定值
热瓢曲计算公式：钢带在退火炉内发生热瓢曲的临界张力(σcr)见公式(3-1)：
k为比例常数，约3.9E+6；
R：炉辊半径、mm；
H：上炉辊到下炉辊之间的距离、m；
σt：钢带的高温屈服强度、MPa；
E：钢带的高温杨氏模量、GPa；
：钢带厚度、mm；
μd：钢带和辊子之间的黏着摩擦因数；
W：钢带宽度、mm；
SL：炉辊中央的平台区长度、mm
θ：梯形辊两侧和钢带接触的锥度区的锥度倾角,mrad。
冷瓢曲计算公式：
π：圆周率；
μd：带钢与辊子滑动摩擦系0.4～0.5
σcr：作用在带钢上的压应力
W：带钢宽度；
：带钢厚度；
SL：辊子平台长度；
H：炉子顶底辊的高度差；
E：钢带的高温杨氏模量、GPa；
F：钢带瓢曲的张力、KN；
在实际应用中，通过公式1、2，控制加热段与均热段温,可以解决起车带钢在CPC9.2处跑偏。典型事故案例回顾：
事故经过：2014年4月25日乙班白班，操作工反应AN、AO列辐射管不烧导致升温过慢，强制结束“heating up(加热阶段)”时序，采用“Production mode(生产模式)”进行升温，提高升温速率。18:48炉区操作工启车爬行，18:50:00带钢在CPC9.2严重跑偏降速至30m/min，并且张力波动高达100％。
原因分析：
由于AO列管温与均热段温差过大导致(见表1)，带钢横向方向上受热不均，跑偏。
在实际应用中，启炉热辊在SGJT1420CAL3机组上的应用，其中程序设计模块见图5、图6，生产曲线见图7。
在实际应用中，当热辊模式未激活时，快冷段温度设定值为300℃。激活后快冷段温度设定值受过效时段板温反馈调节。
通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：
本发明公开了一种热辊模式的应用方法，通过判断所述连续立式退火炉是否同时满足第一条件和第二条件；其中，所述第一条件为：当前炉区速度≥30m/min；所述第二条件为：升温阶段结束；若都满足，则控制所述连续立式退火炉从所述升温阶段进入所述热辊模式；在所述热辊模式中，限定带钢的加热段板温，以及限定所述带钢的快冷段板温，进而限定了加热段和快冷段带钢的横向和纵向温差，有效地控制启炉时带钢在炉内跑偏、瓢曲等问题，提高了退火以及热镀锌产线稳定通板能力。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种热辊模式的应用方法，所述方法应用于连续立式退火炉的启炉时序，所述连续立式退火炉的启炉时序依次为：冷吹扫、升温阶段、生产模式，其特征在于，所述方法包括：
判断所述连续立式退火炉是否同时满足第一条件和第二条件；其中，所述第一条件为：当前炉区速度≥30m/min；所述第二条件为：升温阶段结束；
若都满足，则控制所述连续立式退火炉从所述升温阶段进入所述热辊模式；
在所述热辊模式中，限定带钢的加热段板温，以及限定所述带钢的快冷段板温；所述限定带钢的加热段板温，包括：利用下面的公式限定所述带钢的加热段板温：Tlimit-RTF＝MIN(TRTF-SP，TRTF-optimize)；其中，Tlimit-RTF：加热段比例积分微分控制器PID设定值；TRTF-SP：加热段目标温度；TRTF-optimize：加热段优化后温度设定值；所述限定所述带钢的快冷段板温，包括：利用下面的公式限定所述带钢的快冷段板温：Tlimit-RCS＝MIN(TRCS-SP，TRCS-optimize)；其中，Tlimit-RCS：快冷段段PID设定值；TRCS-SP：快冷段段目标温度设定值；TRCS-optimize：快冷段优化后温度设定值；
其中，TRTF-optimize通过以下公式获得：
TRTF-optimize＝TSF-PV+γ；
其中，γ：温度补偿系数；
设定50～150℃；TSF-PV：均热段实际板温；
TRCS-optimize通过以下公式获得：
TRCS-optimize＝TOA-PV+α；
其中，α：温度补偿系数；
设定50～150℃，TOA-PV：过时效段实际板温。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述热辊模式中，限定带钢的加热段板温和快冷段板温之后，所述方法还包括：
判断所述连续立式退火炉是否同时满足第三条件、第四条件、第五条件；其中，第三条件：Tlimit-RTF＝TRF-SP，第四条件：Tlimit-RCS＝TRCS-SP，第五条件：计时器＞设定值，所述设定值取值范围：0.5～3小时；
若都满足，控制所述连续立式退火炉从所述热辊模式进入所述生产模式。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述热辊模式中，限定带钢的加热段板温，以及限定所述带钢的快冷段板温之后，包括：
结合热瓢曲计算公式和冷瓢曲计算公式，控制所述带钢的横向与纵向温差。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述热瓢曲计算公式：
σcr＝(kR2/H2)(σt 2/E){h/[θμd(W-SL)]}2
σcr：带钢在退火炉内发生热瓢曲的临界张力；
k：比例常数，约3.9E+6；
R：炉辊半径、mm；
H：上炉辊到下炉辊之间的距离、m；
σt：钢带的高温屈服强度、MPa；
E：钢带的高温杨氏模量、GPa；
h：钢带厚度、mm；
μd：钢带和辊子之间的黏着摩擦因数；
W：钢带宽度、mm；
SL：炉辊中央的平台区长度、mm
θ：梯形辊两侧和钢带接触的锥度区的锥度倾角,mrad。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述冷瓢曲计算公式：
F＝kπμd1σF 2H2(W-SL)/(8hE)
π：圆周率；
σF：作用在带钢上的压应力；
μd1：带钢与辊子滑动摩擦系数0.4～0.5；
F：钢带瓢曲的张力、KN。
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