陳衛(wèi)嘉　荊豐偉　邵健

【摘 要】鋁及鋁合金加工業(yè)進入了一個高速發(fā)展時期，鋁材的應(yīng)用越來越廣泛，是節(jié)能輕量化的首選材料。國內(nèi)外鋁加工產(chǎn)業(yè)和生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展迅速，根據(jù)功能、用途的不同開發(fā)出各種性能的產(chǎn)品，而溫度控制就是鋁帶軋制過程中一項重要的控制指標。文章介紹了國內(nèi)某“1+4”熱連軋生產(chǎn)線的溫度控制系統(tǒng)及其主要控制功能，可實現(xiàn)帶材溫度的精確控制，保證帶材的終軋溫度，有效地穩(wěn)定產(chǎn)品的性能。

【關(guān)鍵詞】溫度控制；熱連軋；預(yù)設(shè)定；過程控制；自學(xué)習

【中圖分類號】TG333 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）03-0093-03

廣西柳州某鋁板帶加工企業(yè)利用廣西豐富的鋁資源優(yōu)勢和柳州市汽車產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)優(yōu)勢，將廣西由鋁資源大省轉(zhuǎn)變成鋁加工強省，投資建設(shè)了國內(nèi)首條具有自主知識產(chǎn)權(quán)、輥面最寬的“1+4”熱連軋生產(chǎn)線，主體設(shè)備為國際領(lǐng)先的3 300 mm熱粗軋機和四機架2 850 mm熱精軋機列，主導(dǎo)產(chǎn)品為超大寬幅交通運輸材（主要用于鐵路運煤車、集裝箱、油罐車、汽車、船舶等交通運輸行業(yè)），以及建筑裝飾、電子通信等各種鋁合金零部件。本文通過對“1+4”熱連軋溫度控制系統(tǒng)的應(yīng)用進行研究，為進一步穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量提供保障。

1 研究背景

鋁板帶材的終軋溫度是鋁帶軋制中一項非常重要的控制指標，對板帶材質(zhì)量有著直接的影響。終軋溫度的高低很大程度上決定了軋后板帶材的金相組織、晶粒大小，從而影響金屬的變形抗力、塑性和機械性能參數(shù)。

廣西柳州某鋁板帶加工企業(yè)為新建現(xiàn)代化大型企業(yè)，目前難以實現(xiàn)規(guī)格統(tǒng)一的批量化大生產(chǎn)，合金品種繁多、生產(chǎn)不連續(xù)，熱連軋生產(chǎn)線設(shè)備龐大，過程溫降與變形熱產(chǎn)生因素較多，精軋入口開軋溫度變化較大，板坯溫度均勻性不一致等，對于溫度模型控制邏輯的要求非常高。

本文介紹的溫度精確控制技術(shù)主要分為熱精軋入口溫度計算、過程溫度閉環(huán)控制、終軋溫度的控制及溫度自學(xué)習幾個方面，保證在實際現(xiàn)場生產(chǎn)中，滿足工藝根據(jù)所軋帶卷的品種和用途制定與之相適應(yīng)的目標終軋溫度，并實現(xiàn)整個帶卷的終軋溫度與目標溫度偏離最小。

2 溫度控制技術(shù)研究

2.1 精軋入口溫度計算

2.2 機架間溫度過程控制

根據(jù)精軋影響溫度的各個因素，計算精軋各機架的入口和出口溫度。影響因素主要包括軋制液溫降、機架間冷卻液噴射溫降、機架間熱輻射溫降、軋輥接觸溫降、軋制熱升溫等。

2.2.1 軋制液溫降

2.2.6 各軋機入口溫度

EntryTempi=ExitTempi-1-SprayTempi-RayTempi

2.2.7 各軋機出口溫度

ExitTempi=EntryTempi-ContactTempDropi-RollingTenpDropi

2.2.8 精軋溫度計溫度

MHTemp=ExitTemp末-RayTempDrop末

2.3 終軋溫度控制

目標終軋溫度的制定一般由工藝技術(shù)部門根據(jù)產(chǎn)品的工藝和用途，在PDI數(shù)據(jù)中指定或者在模型系統(tǒng)中預(yù)留。

對于某一具體的合金品種，精軋出口溫度與粗軋來料溫度及精軋軋制工藝和帶材的冷卻模式等關(guān)系密切。一般通過以下方式來調(diào)控終軋溫度。？譹？訛帶材冷卻方式：冷卻液噴射模式、流量和溫度；？譺？訛精軋軋制速度：穿帶速度、加速度、運行速度和拋出速度等；？譻？訛精軋壓下制度：粗軋來料厚度、精軋道次壓下量等。

從控制功能劃分，精軋機組終軋溫度控制，包括帶材頭部終軋溫度控制和全長終軋溫度控制兩部分。

2.3.1 頭部終軋溫度控制

軋件頭部終軋溫度控制的目的是將軋件頭部離開精軋機組時的溫度控制在所要求的范圍內(nèi)，并為全長終軋溫度控制提供良好的初始條件。

在精軋預(yù)設(shè)定模塊（FPSC），通過速度、制度和冷卻潤滑液的噴射模式、噴射流量來控制板材的頭部終軋溫度。由于精軋穿帶速度不僅關(guān)系到終軋溫度控制，而且影響生產(chǎn)線的產(chǎn)能、精軋的穩(wěn)定穿帶等，所以在調(diào)節(jié)穿帶速度時考慮了軋制條件的約束，并對前后相同規(guī)格的穿帶速度波動進行優(yōu)化。

終軋溫度控制模型：

TFC=f（TFC0，H0，hn，vn，q）

其中：TFC為終軋溫度，TFC0為精軋入口溫度；H0為精軋機組帶材入口厚度；hn為精軋機組成品出口厚度；vn為精軋機組末機架出口速度；q為冷卻潤滑液噴射模式和流量。

2.3.2 全長終軋溫度控制

由于帶材頭尾在空氣中停留的時間不同，導(dǎo)致帶材全長進入精軋時溫度不一致，如果帶材全長都按照和頭部相同的設(shè)定值，則終軋溫度頭尾溫差就會很大，為了保證全長溫度均勻，需要對全長溫度進行控制。

在精軋預(yù)設(shè)定（FPSC）計算時，根據(jù)預(yù)測的入口帶材全長溫度變化，計算出合適的溫度加速度，通過加速度控制帶材全長溫度的波動趨勢。

在精軋軋制過程中，需要對軋件進行分段采樣和跟蹤，通過終軋溫度前饋和反饋控制2種方式來進行。溫度前饋控制是由L2系統(tǒng)的終軋溫度動態(tài)控制模塊（FTAC）來完成，溫度反饋控制是由L1系統(tǒng)來實現(xiàn)。

FTAC模塊是通過動態(tài)調(diào)整機架間冷卻潤滑液流量和改變精軋軋制速度來控制帶材全長的終軋溫度。將帶材按照一定的規(guī)則劃分成n個跟蹤段，L2系統(tǒng)實時接收現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，通過全長數(shù)據(jù)段采樣和跟蹤，根據(jù)已軋制完的段來調(diào)整未軋制段的機架間冷卻潤滑液流量（模式）和軋制速度（如圖1所示）。

2.4 溫度自學(xué)習

溫度自學(xué)習分為短期自學(xué)習和長期自學(xué)習2種類型。

短期自學(xué)習（塊與塊之間）：每個軋件軋制結(jié)束后都要進行短期自學(xué)習計算，并將自學(xué)習結(jié)果應(yīng)用到下一個軋件預(yù)設(shè)定計算上。

長期自學(xué)習（批次之間）：軋件換批次軋制時，要進行長期自學(xué)習計算，保存結(jié)果并應(yīng)用到以后軋制相同規(guī)格的軋件上。

2.4.1 中間輥道溫降自學(xué)習

計算精軋入口溫度分別采用RDT和FET高溫計作為計算的基準值，在中間輥道上的溫降計算和實測值可能會存在偏差，因此需要進行中間輥道溫降自學(xué)習值（ZDT）的計算。

3 應(yīng)用效果

在實際生產(chǎn)中，通過軋制寬度為2 100 mm的5182寬幅硬合金產(chǎn)品的溫度曲線（如圖2所示），產(chǎn)品目標溫度為320 ℃，公差為±10 ℃，溫度命中率達到100%，溫度控制效果良好。

4 結(jié)語

由于熱連軋設(shè)備龐大，對溫度控制的影響因素很多，所以溫度控制的實現(xiàn)也較為復(fù)雜，終軋溫度控制效果也是衡量熱軋生產(chǎn)工藝、自動化控制系統(tǒng)的綜合效果的標準之一。通過熱精軋入口溫度計算、過程溫度閉環(huán)控制、終軋溫度的控制、溫度自學(xué)習多種控制功能協(xié)調(diào)發(fā)揮作用，對熱連軋終軋溫度及溫度均勻性進行控制調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了熱軋帶材溫度的精確控制，保證了鋁板帶的質(zhì)量。

參 考 文 獻

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[責任編輯：陳澤琦]