热轧带钢卷取温度控制的优化和改进.doc

热轧带钢卷取温度控制的优化和改进.doc热轧带钢卷取温度控制的优化和改进【摘要】本文基于某热轧厂层流冷却系统的改造,分析了该厂层流冷却系统存在的问题,并做了改进和优化。文中详细阐述了层流冷却模型和控制系统上做的改进。【关键词】热轧带钢;卷取温度;控制系统;数学模型在热轧带钢生产中,卷取温度是决定轧件强度、延伸性及材料加工性的主要因素,所以必须对卷取温度进行严格控制和管理。卷取温度控制是通过精轧后带钢层流冷却模型及控制系统来实现的。层流冷却过程模型根据冷却工艺要求,通过模型计算,确定带钢的冷却规程,并交由基础自动化执行,以达到冷却工艺关于冷却速度、目标卷取温度等的要求,并实现冷却过程的计算机自动控制。由于层流冷却系统在热轧生产中的重要作用,很多热轧厂在生产过程中逐步对层流冷却系统进行了升级改造和优化[1-3]。某热轧厂建立于2006年,投产以来层流冷却系统运行较好;但层流冷却模型及控制系统存在一定的缺陷,不能很好地满足卷取温度控制功能及控制精度的要求。于是,为了扩展控制功能以及提高卷取温度控制精度,对层流冷却模型及控制系统做了改造。本文主要阐述了该厂层流冷却模型及控制系统的改造内容。一、层流冷却系统简介该热轧厂采用传统的层流冷却工艺。层流冷却装置为低压管式层流冷却,布置在输出辊道的上方和下方,分为粗冷段和精冷段。在第一个冷却区段的入口、最后一个冷却区段的出口、以及相邻两个冷却区段之间均设有侧喷扫水喷嘴组,依次交叉布置,以除去带钢上表面的积水。在精轧末机架的出口装有测厚仪,测量带钢终轧时的实际厚度。在精轧末机架的出口、粗冷段和精冷段之间,以及精冷段之后分别装有高温计,分别测量带钢在精轧出口处的温度、中间温度和卷取的实际温度。其层流冷却的设备布置图如下所示:层流冷却控制系统采用两级计算机控制,一级计算机属于基础自动化系统,主要负责仪表检测数据的传递和控制指令的执行;二级计算机属于过程自动化系统,负责计算过程控制参数,并将计算结果下传给一级计算机。二、层流冷却模型及控制系统的改进和优化该热轧厂自投产以来运行状态良好,但生产中逐渐暴露出控制精度不高,没有头尾特殊冷却功能,没有起始阀门设定等功能。本次改造主要是为了增加控制功能和提高卷取温度的控制精度,所以,在原有的模型和控制系统基础上,做了改进和优化。改进后,取得了良好的应用效果。(一)修正带钢与水的换热系数带钢与冷却水的换热是一个复杂的传热过程,层流冷却模型中一般采用经验公式予以描述,然后再根据钢种和规格进行修正的方式来控制。但该热轧厂原有的层流冷却模型并未根据钢种和厚度规格进行修正,所以造成某些带钢的卷取温度控制精度在很低的情形时也难以快速地加以控制。本次改造对此进行了改进,在层流冷却模型中,根据钢种和规格建立层别,分层别修正换热系数,有效且快速地控制了卷取温度精度。(二)增加喷水模式带钢的冷却速度决定了轧后带钢的组织性能,所以冷却速度是层流冷却控制的目标之一。在层流冷却模型中,通过配置不同的喷水模式,即阀门开启的稀疏程度来控制带钢的冷却速度。本次改造前的层流冷却模型配置了5种基本喷水模式,如下表所示,表中用4位序列表示4个阀门,其中“1”表示阀门开启,而“0”表示阀门关闭。增加1/6喷水模式后,该热轧厂大量使用,且满足了工艺对冷却速度的要求。(三)头尾特殊冷却根据工艺的要求,有些带钢头尾的目标卷取温度需略高于本体的目标卷取温度;或头尾的目标卷取