熱軋帶鋼頭部不冷卻控制的優(yōu)化

陳揚(yáng)，孫利忠，劉小軍

（新疆八一鋼鐵股份有限公司）

熱軋帶鋼頭部不冷卻控制的優(yōu)化

陳揚(yáng)，孫利忠，劉小軍

（新疆八一鋼鐵股份有限公司）

文章針對(duì)八鋼熱軋帶鋼存在頭部溫度控制不好的問題進(jìn)行分析，通過對(duì)層流冷卻控制程序的優(yōu)化，提高了頭部溫度控制精度，提高了產(chǎn)品成材率。

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，對(duì)應(yīng)若干個(gè)控制閥。它的功能是能精確控制帶鋼卷取溫度，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啟量，達(dá)到控制熱軋帶鋼頭部、中間及尾部各段溫度的目的。

2 關(guān)于熱軋帶鋼頭部不冷卻的問題

在實(shí)際生產(chǎn)中八鋼1750熱軋機(jī)組，在采用頭部冷卻方式生產(chǎn)高強(qiáng)度、厚規(guī)格帶鋼時(shí)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)重影響到了卷取機(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。而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，頭部高溫長度達(dá)到十幾米（如圖1所示），影響到產(chǎn)品質(zhì)量和性能。為解決熱軋帶鋼生產(chǎn)過程中頭部不冷卻的問題，對(duì)頭部溫度控制準(zhǔn)確進(jìn)行了優(yōu)化。

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，首先測量出每個(gè)閥門距離精軋末機(jī)架位置S2，并計(jì)算帶鋼頭部到達(dá)該閥門處的帶鋼頭部離開精軋機(jī)末機(jī)架帶鋼頭部長度S，當(dāng)帶鋼頭部長度經(jīng)過卷取機(jī)層流冷卻區(qū)域各個(gè)檢測元件校正后，通過它和閥門距離末機(jī)架的長度進(jìn)行比較，得出層流冷卻閥門的開啟基礎(chǔ)時(shí)刻。

確定閥門開啟的基礎(chǔ)時(shí)刻后，需要計(jì)算計(jì)劃帶鋼頭部需要不冷卻的長度，通過長度和帶鋼的速度計(jì)算出要避開頭部計(jì)劃不冷卻長度所需要的該位置閥門滯后開啟的時(shí)間T1，以達(dá)到不冷卻頭部的目的。

通過以上兩個(gè)計(jì)算得出了閥門開啟時(shí)間，這個(gè)時(shí)候開啟層流冷卻閥門達(dá)到的頭部不冷卻效果很差，長度往往偏長幾米甚至十幾米，而且伴隨這帶鋼軋制速度的不同偏長的長度是變化的，因而也達(dá)不到實(shí)用效果。

造成頭部不冷卻效果差、長度偏長的原因是閥門開啟比預(yù)想的要滯后。造成閥門開啟滯后的原因是，層流冷卻閥門的型號(hào)不同，開啟時(shí)間不同。

將閥門開啟時(shí)間稱為T2，閥門開啟后由于閥門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：式中T3指層流冷卻水到過帶鋼表面所需時(shí)間，這個(gè)距離通常分為上表面冷卻閥門和下表面冷卻閥門與帶鋼的距離，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已知，根據(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。計(jì)算出閥門提前開啟時(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，由于閥門型號(hào)的不同、安裝高度的不同，分別計(jì)算出不同的閥門提前開啟的時(shí)間。

各段裝置閥門開啟時(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)閥門都制作成功能塊，便于調(diào)整控制。

圖2 功能塊OPVH

3.2 閥門開啟時(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需要提前開啟的帶鋼位移S1。

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

通過以上計(jì)算判斷閥門開啟時(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。采用頭部不冷卻程序后，帶鋼頭部30～50cm不冷卻如圖3所示。

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)過程中，通過IBA記錄，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約200℃，這個(gè)高溫區(qū)是非常短暫的，高溫區(qū)長度可以控制在50cm以內(nèi)，即滿足需要，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

通過對(duì)1750熱軋機(jī)組層流冷卻程序的優(yōu)化，增加了帶鋼頭部不冷卻功能。該程序投用后，由于帶鋼頭部溫度較高，卷取機(jī)易卷取成型；頭部不冷卻長度控制精度提高，一般在30～50cm。生產(chǎn)實(shí)踐表明，程序優(yōu)化后對(duì)于生產(chǎn)強(qiáng)度較大、規(guī)格較厚帶鋼的卷取，產(chǎn)品成材率得到提高、設(shè)備故障率的降低，改進(jìn)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.2009,41.

Optimization of the Strip Head Uncooling Control System for Hot Rolled Steel Strip

CHENYang,SUNLi-zhong,LIUXiao-jun
（XinjiangBayi Iron&Steel Co.,Ltd)

This paper analyzes the defects ofthe head temperature control ofhot rolled strip,which optimizes the laminar coolingcontrol process,and toincrease the control precision ofhead temperature and the product yield.

hot rolled;laminar cooling;temperature control

TG335.11

B

1672—4224（2016）03—0035—02

聯(lián)系人：陳揚(yáng)，男，29歲，大學(xué)本科，烏魯木齊（830022）新疆八一鋼鐵股份有限公司軋鋼廠

E-mail：chenyang1@bygt.com.cn