陳　揚(yáng)　孫立忠　劉小軍　/　新疆八一鋼鐵股份有限公司

八鋼1750熱軋帶鋼頭部不冷卻控制優(yōu)化

陳揚(yáng)孫立忠劉小軍/新疆八一鋼鐵股份有限公司

本文針對(duì)熱軋帶鋼頭部溫度控制存在的不足進(jìn)行分析，對(duì)層流冷卻控制程序進(jìn)行優(yōu)化，提高了頭部溫度控制精度。

熱軋；層流冷卻；溫度控制

1 .前言

八鋼1750熱軋層流冷卻系統(tǒng)，是熱軋機(jī)組重要設(shè)備之一，它是由高位水箱、集水管、控制閥、和一套計(jì)算機(jī)控制程序組成，其中集管是由粗調(diào)加密段（后期改造）上下各7段、粗調(diào)段上下各6段、精調(diào)段上下各4段集管組成，每一段集管又由若干組水路組成，相對(duì)應(yīng)若干個(gè)控制閥。它的功能是能精確的控制帶鋼卷取溫度，保證帶鋼的性能質(zhì)量要求。目前八鋼1750熱軋層流冷卻系統(tǒng)采用U形冷卻方式，即依靠精軋末機(jī)架軋機(jī)出口帶鋼溫度采用層流冷卻模型前饋控制，控制層流冷卻水閥的開(kāi)啟量，達(dá)到控制熱軋帶鋼頭部、中間及尾部各段溫度。

2.存在的問(wèn)題

目前使用的層流冷卻模型，在實(shí)際生產(chǎn)中，采用頭部冷卻方式生產(chǎn)時(shí)，高強(qiáng)度、厚規(guī)格帶鋼頭部冷卻后溫度低、硬度高，對(duì)卷取設(shè)備沖擊非常大，嚴(yán)重影響卷取機(jī)設(shè)備的使用壽命，另外，帶鋼頭部溫度較低時(shí)不易成型，廢鋼事故率增加。采用頭部不冷卻方式生產(chǎn)時(shí)，受諸多干擾因素的影響，帶鋼頭部的溫度控制很不理想，頭部高溫長(zhǎng)度達(dá)到十幾米，如圖1所示，影響產(chǎn)品質(zhì)量和性能。

圖1　原程序控制下的帶鋼頭部高溫區(qū)

3.頭部溫度控制程序優(yōu)化

3.1 新增控制模塊

為了優(yōu)化頭部溫度控制程序，首先測(cè)量出每個(gè)閥門(mén)距離精軋末機(jī)架位置S2，并計(jì)算帶鋼頭部到達(dá)該閥門(mén)處的帶鋼頭部離開(kāi)精軋機(jī)末機(jī)架帶鋼頭部長(zhǎng)度S，當(dāng)帶鋼頭部長(zhǎng)度經(jīng)過(guò)卷取機(jī)層流冷卻區(qū)域各個(gè)檢測(cè)元件校正后，通過(guò)它和閥門(mén)距離末機(jī)架的長(zhǎng)度做比較得出層流冷卻閥門(mén)的開(kāi)啟基礎(chǔ)時(shí)刻。

當(dāng)?shù)弥y門(mén)開(kāi)啟的基礎(chǔ)時(shí)刻后，需要計(jì)算計(jì)劃帶鋼頭部需要不冷卻的長(zhǎng)度，通過(guò)長(zhǎng)度和帶鋼的速度計(jì)算出要避開(kāi)頭部計(jì)劃不冷卻長(zhǎng)度所需要的該位置閥門(mén)需要滯后開(kāi)啟的時(shí)間T1，以達(dá)到不冷卻頭部的目的。

通過(guò)以上兩個(gè)計(jì)算得出了閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)間，這個(gè)時(shí)候開(kāi)啟層流冷卻閥門(mén)達(dá)到的頭部不冷卻效果很差，長(zhǎng)度往往偏長(zhǎng)幾米甚至十幾米而且，伴隨這帶鋼軋制速度的不同偏長(zhǎng)的長(zhǎng)度是變化的達(dá)不到實(shí)用效果。

造成頭部不冷卻效果差長(zhǎng)度偏長(zhǎng)的原因是閥門(mén)開(kāi)啟比預(yù)想的要滯后了，造成閥門(mén)開(kāi)啟滯后的原因是，層流冷卻閥門(mén)的型號(hào)不同開(kāi)啟時(shí)間不同，將閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)間稱為T(mén)2。

閥門(mén)開(kāi)啟后由于閥門(mén)和帶鋼表面存在著高度差，將此高度差記為H，可由公式計(jì)算得出。這個(gè)距離通常分為上表面冷卻閥門(mén)和下表面冷卻閥門(mén)與帶鋼的距離，計(jì)算時(shí)要加以注意。

層流冷卻為了保證水流穩(wěn)定大都配備了高位水箱，這樣對(duì)于層流冷卻水出口壓力也是一定的，此時(shí)冷卻水出口速度V0也是已知的，跟據(jù)計(jì)算就可以得到層冷冷卻水到達(dá)帶鋼表面所需要的時(shí)間T3。

此時(shí)，就可以計(jì)算出閥門(mén)提前開(kāi)啟時(shí)間T＝T2＋T3-T1。對(duì)于熱連軋層流冷卻的精調(diào)段、粗調(diào)段、上集管、下集管冷卻裝置，由于閥門(mén)型號(hào)的不同、安裝高度的不同，需要分別不同的計(jì)算閥門(mén)提前開(kāi)啟的時(shí)間。

各段裝置閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)間計(jì)算完成后，制作成特定的功能塊OPVH，如圖2。為了提高控制精度，將每一個(gè)閥門(mén)都制作成功能塊，便于調(diào)整控制。

圖2　功能塊OPVH

3.2閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)刻判斷

對(duì)于精軋末機(jī)架帶鋼的出口帶鋼速度V是已知的。由S1＝VT就可以換算出層流冷卻閥門(mén)需要提前開(kāi)啟的帶鋼位移S1。

帶鋼頭部位置S＝S2－S1時(shí)開(kāi)啟層流冷卻閥門(mén)。其中S是帶鋼頭部位置時(shí)實(shí)計(jì)算的；S2是每個(gè)閥門(mén)距離精軋末機(jī)架位置，是個(gè)測(cè)量安裝得出的定值；S1是閥門(mén)提前開(kāi)啟的距離。

通過(guò)以上計(jì)算判斷閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)序，將其用于實(shí)際熱連軋機(jī)組層流冷卻的控制。由于對(duì)于實(shí)際控制變量考慮和計(jì)算的比較全面，所以得到的實(shí)際控制結(jié)果精度是比較高的。如圖3所示，采用頭部不冷卻程序后，帶鋼頭部30～50cm不冷卻。

圖3　頭部不冷卻程序?qū)嵤┖蟮男Ч?/p>

4.效果驗(yàn)證

在正常生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)IBA記錄，可以明顯的看出頭部不冷卻功能投用前后，帶鋼頭部溫度變化情況，如圖4、圖5所示。功能未投入前，帶鋼頭部溫度與本體溫度基本保持一致；當(dāng)采用頭部不冷卻控制功能后，帶鋼頭部溫度比本體溫度高出200℃左右，這個(gè)高溫區(qū)是非常短暫的，高溫區(qū)長(zhǎng)度可以控制在50cm以內(nèi)，即滿足所需要的效果，又不會(huì)影響帶鋼頭部性能質(zhì)量。

圖4　功能未投用前溫度

圖5　功能投用后溫度

5.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)層流冷卻程序的優(yōu)化，增加了帶鋼頭部不冷卻功能。該程序投用后，一方面，由于帶鋼頭部溫度較高，易于卷取機(jī)卷取成型；另一方面，頭部不冷卻長(zhǎng)度控制精度比較高，一般在30～50cm，對(duì)于強(qiáng)度較大、規(guī)格較厚帶鋼卷取，成材率的提高、設(shè)備故障率的降低，效果顯著。

【1】劉運(yùn)華.寶鋼2050熱軋層流冷卻自適應(yīng)基準(zhǔn)優(yōu)化.冶金自動(dòng)化.上海2009.41.