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        3500中厚板冷卻溫度均勻性自動控制的研究及應(yīng)用

        2021-11-03 19:09:50徐剛
        裝備維修技術(shù) 2021年38期
        關(guān)鍵詞:冷卻自動控制

        摘 要:中厚板冷卻溫度均勻性是影響鋼板質(zhì)量的重要因素之一。本文系統(tǒng)對冷卻系統(tǒng)的設(shè)備、自動化控制系統(tǒng)進行了研究分析,主要介紹在全自動條件下控制鋼板的厚度方向、寬度方向、長度方向的溫度均勻性的方法及應(yīng)用,提高鋼板質(zhì)量,增加產(chǎn)品競爭力。

        關(guān)鍵詞:冷卻,自動控制,溫度均勻性

        引言

        控制軋制和控制冷卻技術(shù)是20世紀(jì)最偉大的成就之一[1]。在控制冷卻工藝控制中,鋼板溫度的均勻性是影響性能穩(wěn)定性的重要因素之一[2]。傳統(tǒng)辦法多靠人工檢測及干預(yù)冷卻參數(shù)控制溫度均勻性,但隨著工業(yè)技術(shù)發(fā)展及客戶對高質(zhì)量產(chǎn)品的日益增加的需求,采用全自動控制方法是未來發(fā)展的趨勢。配備相關(guān)檢測儀表,采用全自動控制,可以減少人工強度及不穩(wěn)定性,大大提高鋼板質(zhì)量[3]。

        1主要設(shè)備及檢測儀表介紹

        根據(jù)產(chǎn)線實際情況,超快冷工藝及儀表布置圖如圖1。主要檢測儀表見表1。精軋機和預(yù)矯直機中心線距離59.6m。預(yù)矯直機設(shè)備外形長度為4m,預(yù)矯直機中心線與超快冷入口(第一根棍)距離為5m。超快冷設(shè)備外形長度約為25m。冷卻區(qū)出口至熱矯直機入口第一根輥道距離約為50m。為了實現(xiàn)全自動控制,需要配置相關(guān)儀器進行數(shù)據(jù)檢測,表1為檢測儀器。點式高溫計主要用于檢測鋼板上、下表面溫度、長度方向溫度,掃描高溫計主要檢測寬度方向溫度。熱檢主要用于鋼板位置跟蹤。

        2鋼板厚度方向溫度均勻性的自動控制

        在整個水冷過程中,由于鋼板上表面積水不能快速排出,而下表面的積水由于重力作用可以快速脫離鋼板,所以在同等條件下鋼板上表面溫降較大。生產(chǎn)上采取增加下表面流量的辦法使上下表面換熱趨于一致,即下集管水流量/上集管水流量約等于1.2-2.5。鋼板的上下表面溫度,通過點式高溫計進行測量,將實際的數(shù)據(jù)反饋給L2級程序模型進行計算修正,對下一塊鋼板進行冷卻參數(shù)調(diào)整。

        超快冷模型將根據(jù)終冷的上下表面的實際溫度采集,對水比參數(shù)進行步長形式的微調(diào)。步長微調(diào)函數(shù)如下:

        式中,Rn為當(dāng)前鋼板冷卻水比參數(shù);Rn-1為上塊同類別鋼板冷卻水比參數(shù);T上為實際上表面平均溫度,℃;T下為實際下表面平均溫度,℃;k為經(jīng)驗修正步長。

        3鋼板寬度方向溫度均勻性的自動控制

        3.1水凸度自動控制

        超快冷控制模型根據(jù)掃描式高溫計對整個鋼板橫向的溫度采集,對水凸度進行步長微調(diào),模型如下:

        式中,Qn為當(dāng)前鋼板冷卻邊部流量;Rn-1為上塊同類別鋼板冷卻邊部流量;W為實際鋼板寬度,mm;W0為遮蔽最大寬度,mm;T中為實際鋼板中部平均溫度,℃;T邊為實際鋼板邊部平均溫度,℃;k為經(jīng)驗修正步長。

        3.2邊部遮蔽自動控制

        冷卻過程中,鋼板邊部由于邊緣過冷,溫度較中間偏低,容易造成性能差異所以對邊部進行遮蔽控制,使溫度均勻。最優(yōu)邊部遮蔽量采用下式給出的基于鋼板寬度、鋼板厚度以及冷卻水量的函數(shù)。

        式中,MB為遮蔽量基本值,H為鋼板厚度,W為鋼板寬度,Q為水流密度。

        在此基礎(chǔ)上,可以采用正弦模型計算各組集管的遮蔽量,以凸度形式實現(xiàn)集管遮蔽控制。

        4鋼板長度方向溫度均勻性的自動控制

        4.1頭尾遮蔽自動控制

        針對鋼板頭部和尾部低溫段,超快冷控制系統(tǒng)還提供了通過水量的特殊控制來實現(xiàn)對鋼板頭尾低溫段的遮蔽控制功能。根據(jù)實際采集的整個鋼板縱向的溫度分布,按照實際鋼板長度進行溫度段劃分,系統(tǒng)模型將根據(jù)過冷溫度段的長度及低溫區(qū)與高溫區(qū)的差值進行補償修正計算,鋼板頭尾流量遮蔽控制如圖2所示。遮蔽長度模型如下:

        式中,L低為過冷段長度,m;L總為當(dāng)前鋼板實際

        4.2輥道速度自動控制

        鋼板頭部比尾部入水溫度高,同樣的條件下,就會造成鋼板尾部溫度偏低。超快冷系統(tǒng)采用微加速度的方式,使尾部快速入水,使鋼板長度放向溫度梯度減小,使溫度更加均勻可控。

        5實際應(yīng)用

        在實際生產(chǎn)應(yīng)用中,鋼種Q355B,厚度:25mm,全自動模式,目標(biāo)返紅680℃,實際返紅溫度667℃,厚度方向溫差±20℃,寬度方向溫差±10℃,長度方向溫差±15℃。

        6結(jié)論

        通過對軋后超快冷系統(tǒng)厚度方向溫度均勻性自動控制,寬度方向溫度均勻性自動控制,長度方向溫度均勻性自動控制的研究,進一步明確了溫度均勻性控制的原理與邏輯,在實際應(yīng)用中控制溫度穩(wěn)定,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,增強了企業(yè)的競爭力。

        參考文獻

        [1]王國棟.以超快速冷卻為核心的新一代TMCP技術(shù)[J].上海金屬,2008,30(2):1-5.

        [2]王國棟.新一代TMCP技術(shù)的發(fā)展[J].軋鋼,2012,29(1):1-8.

        [3]Tian Y,Wang B X,Tang S,et al.Development and industrial application of ultra-fast cooling technology[J].Science China Technological Sciences,2012,55(6):1566-1571.

        作者簡介:

        徐剛(1982年6月——),男,江蘇省張家港市人,本科學(xué)歷,中級工程師,主要從事智能制造自動化工作。

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