提高ACC終冷溫度精度控制的方法

程景武

（首秦公司，河北 秦皇島 066326）

提高ACC終冷溫度精度控制的方法

程景武

（首秦公司，河北 秦皇島 066326）

文章首先介紹了首秦公司的ACC加速冷卻模型，簡(jiǎn)述了該ACC水冷系統(tǒng)目前存在的問(wèn)題，其次針對(duì)如何提高ACC終冷溫度的精度控制的方法進(jìn)行了詳細(xì)分析，提出通過(guò)七個(gè)方面的措施來(lái)提高終冷溫度的精度控制，從而解決了首秦公司的中厚板板形瓢曲問(wèn)題，為首秦創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

ACC水冷系統(tǒng)；終冷溫度；精度控制

1　首秦ACC水冷系統(tǒng)目前存在的問(wèn)題

首秦公司的ACC加速冷卻模型是由德國(guó)西馬克公司引進(jìn)的，采用的是西馬克專利技術(shù)制造的層流加速冷卻系統(tǒng)，整個(gè)冷卻過(guò)程無(wú)需手動(dòng)操作，全部由現(xiàn)場(chǎng)傳感器進(jìn)行物料跟蹤和溫度檢測(cè)來(lái)進(jìn)行對(duì)鋼板的冷卻。

由于冷卻集管開(kāi)啟有延遲性，且中厚板長(zhǎng)度通常較短，因此在線計(jì)算不能通過(guò)大幅度改變水流量來(lái)調(diào)整冷卻效果，只能通過(guò)改變ACC內(nèi)部輥道速度來(lái)進(jìn)行前饋控制，鋼板速度沿整個(gè)鋼板長(zhǎng)度方向上逐段進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)軋機(jī)二級(jí)系統(tǒng)計(jì)算終軋溫度值和鋼板實(shí)際入水溫度偏差較大時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致在線修正計(jì)算的修正量很大，而由于僅有調(diào)節(jié)輥道速度一個(gè)方案來(lái)進(jìn)行修正，使得大的修正量很難得以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，季節(jié)的變化，導(dǎo)致水溫對(duì)ACC模型的控制精度影響較大，使得部分鋼板的終冷溫度波動(dòng)較大。因此，我們通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)提高終冷溫度的精度控制。

2　提高ACC終冷溫度的精度控制的方法

提高ACC終冷溫度的精度控制的方法，有優(yōu)化自學(xué)習(xí)速度問(wèn)題，降低ACC自學(xué)習(xí)鋼板數(shù)量；對(duì)不同厚度規(guī)格鋼板建立溫度補(bǔ)償函數(shù)，對(duì)終軋計(jì)算溫度進(jìn)行補(bǔ)償，減小在線調(diào)整量；及時(shí)修改ACC自動(dòng)化控制系統(tǒng)中鋼板終軋過(guò)濾溫度值，提高ACC模型預(yù)計(jì)算和在線計(jì)算的準(zhǔn)確性；優(yōu)化水比設(shè)置，避免了寬厚板水冷板形的瓢曲而引起的終冷溫度不達(dá)標(biāo)問(wèn)題；增加水溫自適應(yīng)功能，提高ACC終冷溫度控制的穩(wěn)定性；優(yōu)化軋制節(jié)奏，避免因軋制節(jié)奏過(guò)快而引起的鋼板水冷工藝混淆問(wèn)題；提高ACC一級(jí)自適應(yīng)的管控能力和人為干預(yù)的準(zhǔn)確性等。現(xiàn)在具體介紹如下：

（1）優(yōu)化自學(xué)習(xí)速度問(wèn)題，降低ACC自學(xué)習(xí)鋼板數(shù)量。經(jīng)生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)跟蹤發(fā)現(xiàn)，西馬克ACC模型的自學(xué)習(xí)模塊確實(shí)能夠逐步改善鋼板的控溫誤差，但自學(xué)習(xí)算法設(shè)計(jì)很不合理。無(wú)論該鋼板實(shí)際終冷溫度與目標(biāo)值相差多大，每一次調(diào)整自學(xué)習(xí)因子總是保持一個(gè)學(xué)習(xí)步長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致自學(xué)習(xí)過(guò)程緩慢。每種規(guī)格、每種工藝制度（包括終軋、終冷、冷速等參數(shù)變化）都至少需要20～25塊以上鋼板的自學(xué)習(xí)才能達(dá)到工藝穩(wěn)定，這就意味著首秦4300mm生產(chǎn)線要想獲得穩(wěn)定冷卻工藝將不得不付出慘重“學(xué)習(xí)”成本。因此，我們采用動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)步長(zhǎng)，使用較大的步長(zhǎng)調(diào)整因子，使其快速接近目標(biāo)范圍，加快了西馬克ACC自學(xué)習(xí)模型的自學(xué)習(xí)速度，將原來(lái)的25塊自學(xué)習(xí)鋼板數(shù)控制在5塊以內(nèi)，最少可用1～2塊鋼板就可調(diào)整至目標(biāo)范圍，為首秦公司節(jié)約了大量自學(xué)習(xí)生產(chǎn)成本和冷卻工藝穩(wěn)定運(yùn)行成本。

（2）對(duì)不同厚度規(guī)格鋼板建立溫度補(bǔ)償函數(shù)，對(duì)終軋計(jì)算溫度進(jìn)行補(bǔ)償，減小在線調(diào)整量。從軋機(jī)到ACC水冷區(qū)有61m距離，因此鋼板在到達(dá)ACC位置時(shí)，鋼板溫度都有不同程度熱量損失，鋼板越薄，熱損失越大，尤其對(duì)于20mm以下薄板熱量損失可以達(dá)到50℃以上。如30mm某鋼板接收到的終軋溫度為861℃，而ACC入口高溫計(jì)檢測(cè)到的溫度只有810～820℃之間，比預(yù)計(jì)算溫度低30～40℃，所以該鋼板不得不縮短冷卻時(shí)間，提高輥速。

按照西門子終軋溫度進(jìn)行ACC預(yù)計(jì)算不是完全合理，在線調(diào)整也影響PDI冷卻工藝執(zhí)行，為了改善終冷溫度和冷速命中率，我們對(duì)不同厚度規(guī)格鋼板建立了溫度補(bǔ)償函數(shù)，統(tǒng)計(jì)不同厚度規(guī)格西門子發(fā)出的終軋溫度與ACC入口檢測(cè)溫度誤差規(guī)律，通過(guò)接口文件，對(duì)終軋計(jì)算溫度進(jìn)行補(bǔ)償，減小了在線調(diào)整量，提高了終冷溫度和冷速命中率。

經(jīng)生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用，ACC的終冷溫度和冷速命中率已顯著提高。水冷鋼板平均冷卻工藝執(zhí)行情況為例（見(jiàn)圖1、2），建立溫度函數(shù)補(bǔ)償以前，ACC模型的終冷溫度（CST±20℃）命中率只有65.5%左右，冷速控制命中率58.6%，5月ACC優(yōu)化后（使用溫度補(bǔ)償函數(shù)），±20℃終冷溫度命中率提高到93%以上，±30℃溫度命中率98%以上，冷速命中率也接近85%。以某典型鋼種為例，從各溫度區(qū)間的終冷溫度鋼板樣本數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析來(lái)看，優(yōu)化后實(shí)際終冷溫度控制情況呈正態(tài)分布狀態(tài)（見(jiàn)圖3），且正態(tài)曲線中心與PDI設(shè)計(jì)目標(biāo)CST值（630℃）基本吻合，說(shuō)明ACC模型實(shí)際溫度控制的精度和穩(wěn)定性較高，與PDI設(shè)計(jì)要求一致。

圖1　ACC優(yōu)化前后終冷溫度命中率

圖2　ACC優(yōu)化前后冷卻速率月命中率

（3）及時(shí)修改ACC自動(dòng)化控制系統(tǒng)中鋼板終軋過(guò)濾溫度值，提高ACC模型預(yù)計(jì)算和在線計(jì)算的準(zhǔn)確性（見(jiàn)圖3）。軋后鋼板殘余水影響鋼板終軋溫度的測(cè)量，軋制過(guò)程中鋼板表面水吹掃不凈，會(huì)導(dǎo)致終軋溫度測(cè)量的不準(zhǔn)確、模型計(jì)算誤差較大，鋼板冷后形成縱向溫差。為了減少鋼板表面水對(duì)鋼板終軋溫度的影響，提高模型的計(jì)算精度，我們將軋機(jī)二級(jí)模型計(jì)算的鋼板終軋溫度值做為鋼板溫度的過(guò)濾值，過(guò)濾掉由于鋼板表面水而導(dǎo)致的局部溫度測(cè)量值偏低，使得軋機(jī)過(guò)濾溫度普遍適用了所有的鋼種。當(dāng)軋制管線鋼等高級(jí)別鋼種時(shí)，把終軋過(guò)濾溫度設(shè)置為811℃、812℃，可以把尾部溫度低于811℃的溫度值過(guò)濾掉，使得鋼板勻加速進(jìn)入ACC水冷系統(tǒng)，鋼板縱向的終冷溫度均勻。通過(guò)修改ACC自動(dòng)化控制系統(tǒng)中鋼板終軋過(guò)濾溫度值，提高了ACC模型預(yù)計(jì)算和在線計(jì)算的準(zhǔn)確性，保證了鋼板縱向溫度的均勻性，進(jìn)而更加準(zhǔn)確的命中目標(biāo)要求的終冷溫度，同時(shí)還減少了新鋼種自適應(yīng)鋼板的數(shù)量。

圖3　終冷溫度正態(tài)分布

（4）優(yōu)化水比設(shè)置，避免了寬厚板水冷板形的瓢曲而引起的終冷溫度不達(dá)標(biāo)問(wèn)題。由于ACC模型中上下集管流量水比不合適，鋼板冷卻過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多板形問(wèn)題，鋼板冷后輕者只是頭尾上翹或下扣，嚴(yán)重的整板瓢曲（鋼板矯直后在冷床上起邊浪或者中浪），尤其是薄規(guī)格的高級(jí)別管線鋼，板形控制難度極大。鋼板冷后上下表面溫度有偏差，有兩種情況：①下表面溫度＞上表面溫度，我們可以增加水比；②下表面溫度＜上表面溫度，適當(dāng)降低水比。為了保證板形，單次調(diào)整幅度不能超過(guò)0.1，累計(jì)調(diào)整幅度不超過(guò)0.3，上下限要求如下：1.3＜水比＜3.0。

當(dāng)冷后鋼板橫向溫度有偏差的時(shí)候，我們可以停止對(duì)ACC邊部遮擋的使用。鋼板冷后縱向溫度有偏差，我們可以采用上述第三種方法，及時(shí)修改ACC自動(dòng)化控制系統(tǒng)中鋼板終軋過(guò)濾溫度值，提高ACC模型預(yù)計(jì)算和在線計(jì)算的準(zhǔn)確性。通過(guò)對(duì)ACC的水比進(jìn)行優(yōu)化，基本消除了鋼板冷后瓢曲的現(xiàn)象，使水冷板形合格率控制在98%～100%之間。（5）增加水溫自適應(yīng)功能，提高ACC終冷溫度控制的穩(wěn)定性。冷卻水的水溫是鋼板水冷的一個(gè)重要的參數(shù)，但很容易被忽視。隨著冷卻水水溫的升高，對(duì)流換熱系數(shù)呈下降趨勢(shì)，而對(duì)流換熱系數(shù)對(duì)層流水冷有著非常重要的意義。為了把水溫對(duì)ACC控制系統(tǒng)的影響降低到最小，減少由于天氣變化導(dǎo)致鋼板終冷溫度控制精度失效，我們建立了ACC二級(jí)模型中水溫自適應(yīng)功能，將ACC二級(jí)自動(dòng)化模型程序中的adaption自適應(yīng)程序段中的第10位spare鍵（KSP）改為水溫控制鍵，同時(shí)設(shè)計(jì)為1、3、5、7、9。

通過(guò)增加水溫自適應(yīng)功能，使得同種規(guī)格的鋼板在不同水溫下使用與水溫相對(duì)應(yīng)的自適應(yīng)系數(shù)，通過(guò)模型自動(dòng)調(diào)整水冷集管開(kāi)啟數(shù)量和鋼板水冷時(shí)輥道的速度來(lái)滿足生產(chǎn)工藝的要求，水溫變化后終冷溫度命中率大幅度提高，不再需要長(zhǎng)期自適應(yīng)，提高了ACC控制系統(tǒng)終冷溫度的控制精度。

（6）優(yōu)化軋制節(jié)奏，避免因軋制節(jié)奏過(guò)快而引起的鋼板水冷工藝混淆問(wèn)題。軋機(jī)模型與ACC模型節(jié)奏不匹配經(jīng)常引起鋼板冷卻異?，F(xiàn)象。為提高產(chǎn)量和軋制效率，中厚板生產(chǎn)通常軋制節(jié)奏都比較快，基本上是這一塊鋼板鋼矯直完，下一塊鋼板已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入ACC水冷了。當(dāng)鋼板多塊軋制且有水冷工藝要求時(shí)，如果軋制節(jié)奏過(guò)快或后面的鋼板矯直操作不順暢，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致鋼板不水冷或鋼板在ACC前擺動(dòng)不能正常水冷等異常問(wèn)題。若要避免，應(yīng)嚴(yán)格控制軋制節(jié)奏，避免鋼板完成終軋?jiān)贏CC前等候的情況。

（7）提高ACC一級(jí)自適應(yīng)的管控能力和人為干預(yù)的準(zhǔn)確性。把ACC自適應(yīng)鍵值局限于僅來(lái)自一級(jí)自適應(yīng)，不再生成二級(jí)自適應(yīng)號(hào)，增加人為干預(yù)的能力，大幅度提高了鋼板水冷前模擬預(yù)計(jì)算的精度，提高了鋼板水冷的可控性和預(yù)判斷能力。

3　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上幾點(diǎn)優(yōu)化，我們提高了ACC終冷溫度和冷卻速率的控制精度，使得寬厚板水冷后板形穩(wěn)定，尤其是適應(yīng)了新品種的開(kāi)發(fā)，基本上解決了首秦公司的中厚板板形瓢曲問(wèn)題，為首秦創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

U262.23+1

A

1671-3818（2016）09-0091-02