熱軋帶鋼雙環控制層流冷卻系統的製作方法

2023-05-22 07:59:26 1

專利名稱：熱軋帶鋼雙環控制層流冷卻系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及熱軋帶鋼輸出輥道上的設備，特別是熱軋帶鋼層流冷卻系統。
背景技術：
很多新的高強度級別鋼板需要同時具有高強度和良好冷成型性的特性，因此雙相或復相 的塑性鐵素體和貝氏體、馬氏體與殘餘奧氏體的混合顯微組織成為追求的目標。如何設計熱 軋帶鋼層流冷卻系統，即控制鋼帶在軋後輸出輥道上的冷卻速率，從而控制顯微組織演變的 歷程，是生產這類鋼的重要環節。滿足層流冷卻系統中間目標溫度是冷卻速率控制的最直接體現，如何利用中間測溫儀， 以滿足巻取溫度為基本目標、中間目標溫度為加強目標的要求，更好地控制輸出輥道上帶鋼 的冷卻速率，成為人們關注的問題。
現有的層流冷卻系統結構框圖如圖4所示，層流冷卻系統包括排列在鋼帶上方和下方 的冷卻集管噴水組(沿鋼帶在輸出輥道上行走方向依次為第1-15組噴水組)、用於控制各噴 水組水閥門的控制器、分別設置在噴水組前後端的、用於測試鋼帶溫度的前端(精軋出口) 測溫儀、後端(巻取機前)測溫儀。前、後端測溫儀的輸出端與控制器連接。現有的層流冷卻系統均為單環(單閉環迴路)控制系統，它一般不設中間測溫儀，即使 設有中間測溫儀，也僅用於中間冷卻溫度的監測，所測得的溫度並沒有參與到在線控制中。 後端噴水組(第14-15組噴水組)為反饋段噴水組，其它噴水組(第1-13組噴水組)為前饋 段噴水組。控制器為根據前端測溫儀測得數據控制前饋噴水組、根據後端測溫儀測得數據控 制反饋噴水組。控制器的溫度計算值和實測值的偏差，通過反饋段噴水組來實現補償。
上述熱軋帶鋼單環控制層流冷卻系統，無法對冷卻時間歷程進行有效控制，即無法對冷 卻速率進行有效控制。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種熱軋帶鋼雙環控制層流冷卻系統，該系統可對 冷卻時間歷程進行有效控制，即可對冷卻速率進行有效控制。 本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是
熱軋帶鋼雙環控制層流冷卻系統，它包括沿輸出輥道排列的噴水組、用於控制各噴水 組的控制器、分別設置在噴水組前後端的前端測溫儀、後端測溫儀；測溫儀為用於測試鋼帶 溫度的測溫儀，前端測溫儀、後端測溫儀的輸出端與控制器連接；
系統還包括設置在前、後端測溫儀之間的中間測溫儀，中間測溫儀的輸出端與控制器連接；
系統的控制迴路以中間測溫儀為界分為第1單閉環迴路和第2單閉環迴路；前端測溫儀 為第1單閉環迴路的前饋測溫儀，後端測溫儀為第2單閉環迴路的反饋測溫儀，中間測溫儀 為第1單閉環迴路的反饋測溫儀和第2單閉環迴路的前饋測溫儀；設置在後端測溫儀前端的噴水組為第2單閉環迴路的反饋段噴水組，設置在中間測溫儀 與第2單閉環迴路反饋段噴水組之間的噴水組為第2單閉環迴路的前饋段噴水組；控制器為根據中間測溫儀測得數據控制第2單閉環迴路前饋段噴水組、根據後端測溫儀測得數據控制第2單閉環迴路反饋段噴水組的控制器。上述方案中，設置在中間測溫儀前端的噴水組為第1單閉環迴路的反饋段噴水組，設置 在前端測溫儀與第1單閉環迴路反饋段噴水組之間的噴水組為第1單閉環迴路的前饋段噴水組；控制器為根據前端測溫儀測得數據控制第1單閉環迴路前饋段噴水組、根據中間測溫儀測得數據控制第1單閉環迴路反饋段噴水組的控制器。上述方案中，第1單閉環迴路內的噴水組為第1單閉環迴路前饋段噴水組； 控制器為根據前端測溫儀測得數據控制第l單閉環迴路前饋段噴水組的控制器。 本發明熱軋帶鋼雙環控制層流冷卻系統，採用兩個閉環控制迴路，這兩個閉環迴路的邊界分別是前端測溫儀、中間測溫儀以及中間測溫儀和後端測溫儀，合理利用各測溫儀的實測溫度值和模型預報溫度值，對冷卻時間歷程進行有效控制，對冷卻速率進行有效控制。


圖1是本發明熱軋帶鋼雙環控制層流冷卻系統實施例1的結構示意框圖 圖2是本發明實施例1控制器的軟體流程3是本發明熱軋帶鋼雙環控制層流冷卻系統實施例2的結構示意框圖 圖4是現有熱軋帶鋼單環控制層流冷卻系統的結構示意框圖具體實施方式
如圖1所示的本發明實施例1:熱軋帶鋼雙環控制層流冷卻系統包括沿輸出輥道排列在鋼帶1上方和下方的噴水組(沿 鋼帶在輸出輥道上行走方向依次為第1-15噴水組)、用於控制各噴水組的控制器、分別設置 在噴水組前後端的前端測溫儀、後端測溫儀、系統還包括設置在前、後端測溫儀之間的中間 測溫儀；測溫儀為用於測試鋼帶溫度的測溫儀，測溫儀的輸出端與控制器連接；中間測溫儀 設置在第9噴水組與第10噴水組中間。系統的控制迴路以中間測溫儀為界分為第1單閉環迴路和第2單閉環迴路；前端測溫儀 為第1單閉環迴路的前饋測溫儀，後端測溫儀為第2單閉環迴路的反饋測溫儀，中間測溫儀 為第1單閉環迴路的反饋測溫儀和第2單閉環迴路的前饋測溫儀；設置在後端測溫儀前端的噴水組(第14-15噴水組)為第2單閉環迴路的反饋段噴水組，設置在中間測溫儀與第2單閉環迴路反饋段噴水組之間的噴水組(第10-13噴水組)為第2 單閉環迴路的前饋段噴水組；設置在中間測溫儀前端的噴水組(第9噴水組)為第1單閉環 迴路的反饋段噴水組，設置在前端測溫儀與第1單閉環迴路反饋段噴水組之間的噴水組(第 1-8噴水組)為第1單閉環迴路的前饋段噴水組。控制器為根據中間測溫儀測得數據控制第2單閉環迴路前饋段噴水組、根據後端測溫儀 測得數據控制第2單閉環迴路反饋段噴水組的控制器，同時，控制器也為根據前端測溫儀測 得數據控制第1單閉環迴路前饋段噴水組、根據中間測溫儀測得數據控制第1單閉環迴路反 饋段噴水組的控制器。控制器的軟體流程如圖2所示。如圖3所示的本發明實施例2:該系統與本發明實施例1基本相同，只是第1單閉環迴路內的噴水組均為第1單閉環回 路前饋段噴水組；控制器為根據前端測溫儀測得數據控制第1單閉環迴路前饋段噴水組的控 制器，同時，控制器也為根據中間測溫儀測得數據控制第2單閉環迴路前饋段噴水組、根據 後端測溫儀測得數據控制第2單閉環迴路反饋段噴水組的控制器。本發明實施例1、 2，系統冷卻控制要實現兩個目標溫度(中間目標溫度和巻取目標溫度)， 中間測溫儀之前的冷卻以中間目標溫度作為控制目標，控制器計算實現中間目標溫度的噴水 組開啟組態及到達中間測溫儀處的溫度值；之後的冷卻再以中間測溫儀處的溫度作為初始溫 度，控制器計算實現巻取目標溫度的集管噴水組開啟組態。這時對應中間測溫儀處有三個溫 度值中間溫度目標值、中間溫度計算值和實測值，問題的關鍵是選取哪個值作為後部分冷 卻的開冷溫度。預設定計算時，預設定進程啟動時刻是精軋第一有效機架咬鋼時刻，由於是前饋控制， 對當前樣本來說沒有實測值，只有中間溫度目標值和計算值，為了溫度計算結果的連續性， 模型應選擇中間溫度計算值作為後段冷卻的開冷溫度。修正設定進程啟動時刻是精軋出口測溫儀檢得信號，修正計算時中間測溫儀處已有實測 值，這時有兩種情況需要考慮。第一，如果反饋段的長度比較短，這時如果用實測中間溫度作第2單閉環迴路噴水組組 態的前饋控制，有可能時間上不允許閥門開啟，鋼帶樣本段就己經運動離開了反饋段，同時 為了溫度計算結果的連續性，所以仍應該將中間溫度計算值作為第2單閉環迴路冷卻的開始 冷卻溫度。而中間溫度的計算值和實測值的偏差，仍通過在第2單閉環迴路反饋段的集管噴 水組開關集管來實現補償。第二，如果反饋段比較長，對第2單閉環迴路的修正計算完畢後，鋼帶樣本段處於第2 單閉環迴路反饋段內，那麼在中間測溫儀處就可釆用其實測值對第2單閉環迴路進行修正設 定。由於這時對應中間測溫儀處具備了實測溫度和目標溫度，為了減小後段反饋的調整量，可將第1單閉環迴路的最後一組噴水組(第9組噴水組)作為第1單閉環迴路的反饋段控制 工作區，將第1單閉環迴路的實測溫度和目標溫度的偏差儘量減小，第2單閉環迴路的偏差 在原有的反饋段工作區消除，從而提高巻取溫度和中間溫度的控制精度。這時系統中存在兩 個前饋、兩個反饋迴路，它們的功能以及連接組成的閉環。
權利要求
1、熱軋帶鋼雙環控制層流冷卻系統，它包括沿輸出輥道排列的噴水組、用於控制各噴水組的控制器、分別設置在噴水組前後端的前端測溫儀、後端測溫儀；測溫儀為用於測試鋼帶溫度的測溫儀，前端測溫儀、後端測溫儀的輸出端與控制器連接；系統還包括設置在前、後端測溫儀之間的中間測溫儀，中間測溫儀的輸出端與控制器連接；其特徵在於系統的控制迴路以中間測溫儀為界分為第1單閉環迴路和第2單閉環迴路；前端測溫儀為第1單閉環迴路的前饋測溫儀，後端測溫儀為第2單閉環迴路的反饋測溫儀，中間測溫儀為第1單閉環迴路的反饋測溫儀和第2單閉環迴路的前饋測溫儀；設置在後端測溫儀前端的噴水組為第2單閉環迴路的反饋段噴水組，設置在中間測溫儀與第2單閉環迴路反饋段噴水組之間的噴水組為第2單閉環迴路的前饋段噴水組；控制器為根據中間測溫儀測得數據控制第2單閉環迴路前饋段噴水組、根據後端測溫儀測得數據控制第2單閉環迴路反饋段噴水組的控制器。
2、 如權利要求1所述的雙環控制層流冷卻系統，其特徵在於設置在中間測溫儀前端的 噴水組為第1單閉環迴路的反饋段噴水組，設置在前端測溫儀與第1單閉環迴路反饋段噴水 組之間的噴水組為第1單閉環迴路的前饋段噴水組；控制器為根據前端測溫儀測得數據控制第1單閉環迴路前饋段噴水組、根據中間測溫儀 測得數據控制第1單閉環迴路反饋段噴水組的控制器。
3、 如權利要求1所述的雙環控制層流冷卻系統，其特徵在於第l單閉環迴路內的噴水 組為第1單閉環迴路前饋段噴水組；控制器為根據前端測溫儀測得數據控制第1單閉環迴路前饋段噴水組的控制器。
全文摘要
本發明涉及熱軋帶鋼雙環控制層流冷卻系統，它包括沿輸出輥道排列的噴水組、用於控制各噴水組的控制器、前端測溫儀、後端測溫儀、中間測溫儀，測溫儀的輸出端與控制器連接；系統的控制迴路以中間測溫儀為界分為第1單閉環迴路和第2單閉環迴路；前端測溫儀為第1單閉環迴路的前饋測溫儀，後端測溫儀為第2單閉環迴路的反饋測溫儀，中間測溫儀為第1單閉環迴路的反饋測溫儀和第2單閉環迴路的前饋測溫儀。本發明層流冷卻系統採用兩個閉環控制迴路，這兩個閉環迴路的邊界分別是前端測溫儀、中間測溫儀以及中間測溫儀和後端測溫儀，合理利用各測溫儀的實測溫度值和模型預報溫度值，對冷卻時間歷程進行有效控制，對冷卻速率進行有效控制。
文檔編號B21B37/74GK101125344SQ20071005326
公開日2008年2月20日 申請日期2007年9月18日 優先權日2007年9月18日
發明者孟傳勝, 平 宋, 王越平, 立 程, 毅 蘇, 許瑞璋, 斌 韓 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司