1 卷取溫度控制的難點

熱軋帶鋼軋后冷卻過程是一個復(fù)雜的傳熱過程,它的控制難點表現(xiàn)在:(1)影響卷取溫度的因素多而復(fù)雜。(2)檢測點少。(3)對于厚規(guī)格帶鋼,其表面和中心存在溫差,帶鋼內(nèi)部存在熱傳導(dǎo),要想該精度的控制卷取溫度,必須考慮帶鋼內(nèi)部的溫度場。(4)層流冷卻裝置分布在100米左右的輸出輥道的上下方,帶材上每一點的實際厚度、溫度有所不同,若采用加速軋制,帶材每一點通過冷卻區(qū)的時間差異也會很大。(5)帶鋼在冷卻過程中存在相變,如奧氏體到鐵素體的轉(zhuǎn)變。另外,冷卻過程中存在復(fù)雜的導(dǎo)熱現(xiàn)象,這些對熱流換熱系數(shù)影響很大。(6)由于目前許多層流冷卻系統(tǒng)調(diào)節(jié)的是閥門開閉的個數(shù),從而導(dǎo)致層流冷卻系統(tǒng)調(diào)節(jié)的是非連續(xù)的,其控制"粒度"由一個閥所控制的水量決定。卷取溫度控制精度本質(zhì)上受此"粒度"大小的制約。

2 薄規(guī)格帶鋼卷取溫度控制中主要存在的問題

在薄規(guī)格帶鋼卷取溫度控制中主要存在以下問題:(1)換規(guī)格首卷通長卷取溫度控制精度較差,模型控制參數(shù)基于鋼種族、目標(biāo)卷取溫度、目標(biāo)厚度等條件檢索；(2)精軋穿帶至卷取機(jī)咬鋼前的帶鋼頭部溫度控制較差,受帶鋼板形等因素影響,實測溫度波動較大；(3)為避免薄規(guī)格(厚度不大于2.0MM)帶鋼頭部在輥道上卡鋼引起堆鋼事故,采用1m干頭控制策略,實際控制中干頭區(qū)域過后存在卷取溫度低點區(qū)域；(4)為保證精軋機(jī)組拋鋼穩(wěn)定性,一般在第1架拋鋼時開始執(zhí)行一定的減速率,因此在帶鋼尾部的降速軋制導(dǎo)致尾部卷取溫度低于目標(biāo)下限或波動較大。

3 提高卷取溫度控制精度的措施

3.1 鋼種族和材料代碼優(yōu)化

層冷模型控制參數(shù)基于鋼種族劃分,模型預(yù)設(shè)定時根據(jù)化學(xué)成分計算出鋼種族,帶鋼的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱由其材料代碼檢索獲得,而材料代碼按照化學(xué)成分確定。生產(chǎn)過程中多次出現(xiàn)相同牌號下因材料代碼跳變發(fā)生的卷取溫度控制偏差,原因為某些化學(xué)成分控制不穩(wěn)定而剛好超過材料代碼計算時的判定標(biāo)準(zhǔn),從而導(dǎo)致相同牌號、相同規(guī)格帶鋼在卷取溫度控制時因為導(dǎo)熱系數(shù)、比熱的變化發(fā)生控制差異。在模型程序中對重點鋼種進(jìn)行了手動指定鋼種族。如果相同鋼種族和厚度等級帶鋼的卷取目標(biāo)溫度相差較大且交叉軋制時,卷取溫度模型自學(xué)習(xí)參數(shù)的相互遺傳控制就會出現(xiàn)卷取溫度波動大且超標(biāo)的問題。為了避免類似情況的發(fā)生,建立了鋼種族和材料代碼配置文件。層冷模型預(yù)設(shè)定時讀取配置文件來獲取鋼種族和材料代碼,當(dāng)配置文件中沒有定義該牌號時再通過化學(xué)成分計算獲取,可以有效避免因鋼種族或材料代碼跳變引起的控制偏差。在需要修改或配置新牌號和特定牌號時,它只需要在配置文件中添加或修改,這不會影響連續(xù)的生產(chǎn)過程。

3.2 差異化的目標(biāo)卷取溫度設(shè)定策略

帶鋼在層冷區(qū)運動時,速度會依次經(jīng)歷穿帶、第1次加速、第2次加速、減速和拋鋼等過程,尤其對于帶鋼頭尾部分,由于經(jīng)歷穿帶加速和拋鋼降速過程,加上卷取未建張和失張狀態(tài)影響,卷取溫度的控制通常是困難的。通過設(shè)定差動目標(biāo)卷取溫度,提高了模型對加速和減速過程的適應(yīng)性,提高了控制精度。在實際生產(chǎn)中,薄規(guī)格帶鋼頭部終軋溫度一般較低,卷取前的操作穩(wěn)定性差,容易出現(xiàn)"浮"和折疊現(xiàn)象。帶鋼尾部由于精軋拋鋼降速以及層冷集管響應(yīng)滯后的影響,易發(fā)生溫度較低的現(xiàn)象,并且受精軋拋鋼減速率影響較大。

3.3 干頭控制補償策略

薄規(guī)格尤其是2.0mm厚度及以下規(guī)格,為了避免帶鋼頭部卷取困難或帶鋼頭部在輥道上卡鋼引起堆鋼事故,多采用干頭控制。干頭區(qū)域過后經(jīng)常出現(xiàn)溫度偏低產(chǎn)線干頭控制中,受頭部板形、速度變化、層冷瞬時的現(xiàn)象。為此,提出一種干頭控制補償策略。由于層冷模型基于樣本進(jìn)行前饋控制和反饋控制,當(dāng)終軋高溫計檢得帶鋼后每隔500MS產(chǎn)生一個樣本,干頭控制溫度補償功能由補償溫度和補償樣本個數(shù)兩部分組成。例如給定補償溫度為50℃,補償樣本個數(shù)為6,并且使用干頭2M,層冷模型在進(jìn)行設(shè)定時判斷干頭使用標(biāo)志為真后,使用干頭溫度補償功能,對指定的前6個樣本按照卷取溫度目標(biāo)值+50℃進(jìn)行控制,減少層冷集管開啟個數(shù),避免干頭區(qū)域過后溫度低點的產(chǎn)生。

3.4 模型參數(shù)快速檢索功能開發(fā)

通過客戶端軟件對模型控制自學(xué)習(xí)參數(shù)和頭差補償參數(shù)進(jìn)行檢索和修改。當(dāng)打開客戶端軟件后,建立了層冷模型的心跳消息與服務(wù)層之間的連接。在客戶端界面上添加"快速搜索"按鈕,然后單擊按鈕,請求層冷模型的服務(wù)器端,用于當(dāng)前冷層冷卻區(qū)域中當(dāng)前或最近的條帶信息。層冷模型程序中定義結(jié)構(gòu)體數(shù)組SSRTCOM,用于存放軋件的各種信息,并定義軋件序號,每塊帶鋼對應(yīng)唯一軋件序號,當(dāng)軋件跟蹤到達(dá)層冷區(qū)域后,軋制件的序列號作為條帶的相應(yīng)序列號自動更新。服務(wù)器在接收到客戶端的當(dāng)前信息消息后,首先讀取該層的冷區(qū)的序列號。在映射數(shù)據(jù)之后,數(shù)據(jù)圖讀取對應(yīng)于軋制件的序列號的陣列SSRTCOM中的板坯數(shù)量、鋼圈、目標(biāo)厚度、冷卻策略、目標(biāo)輥溫度、最終軋制溫度和減速率。協(xié)議組織消息被發(fā)送到客戶端。

4 結(jié)語

熱軋帶鋼層流冷卻過程是一個復(fù)雜的多變量、非線性、強(qiáng)耦合的過程,預(yù)設(shè)定模型的精度的高低對卷取溫度控制質(zhì)量起決定作用；軋溫度前反饋控制結(jié)合對帶鋼樣本段的微跟蹤進(jìn)行,增加了前反饋控制的針對性；在精調(diào)區(qū)和粗調(diào)區(qū)同時進(jìn)行速度波動的前反饋補償,可以減輕精軋拋鋼后的尾部溫降太大的現(xiàn)象;在停止軋制的過程中,環(huán)境溫度的補償可以提高第一鋼的控制精度。系統(tǒng)的控制精度取決于統(tǒng)計模型的精度。帶鋼厚度越小,控制精度越高。