【技術(shù)】熱連軋線軋后超快速冷卻溫度的高精度控制方法

sjw0923cn 2017-06-24

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鋼鐵行業(yè)“綠色制造與制造綠色”的大背景下，以超快速冷卻為核心的新一代TMCP技術(shù)的應(yīng)用備受關(guān)注。熱連軋線超快速冷卻技術(shù)的應(yīng)用使鋼鐵企業(yè)嘗到了“甜頭”。

▲鋼鐵企業(yè)傳來捷報

超快速冷卻的技術(shù)特點是采用傾斜式噴嘴設(shè)計，噴射具有一定壓力的冷卻水，實現(xiàn)帶鋼全寬方向的“吹掃式”冷卻，有效打破冷卻水與帶鋼表面的蒸汽膜，大幅提高帶鋼與冷卻水的換熱效率。

▲層流冷卻換熱形式

▲超快速冷卻換熱形式

精確控制帶鋼冷卻路徑是新一代TMCP技術(shù)的關(guān)鍵所在。區(qū)別于常規(guī)層冷冷卻，基于超快冷的熱連軋線軋后冷卻控制，在控制卷取溫度的同時，超快冷出口溫度也作為其重要控制點。

▲新一代TMCP原理圖

然而，超快冷以高壓射流形式實現(xiàn)高的換熱效率，換熱機(jī)制顯著區(qū)別于常規(guī)層流冷卻，這就對軋后冷卻控制模型的計算精度提出更高需求；超快冷出口溫度作為層流冷卻的起始點，其控制精度直接影響卷取溫度的控制精度，因此，超快冷出口溫度與卷取溫度的耦合控制成為軋后冷卻高精度控制的關(guān)鍵所在；針對精軋無機(jī)架間冷卻水或機(jī)架間冷卻水無調(diào)節(jié)能力的熱連軋線，軋制速度完全依賴FDT實測值調(diào)整，造成帶鋼速度“瞬息萬變”，對軋后冷卻高精度控制提出了更高的挑戰(zhàn)。

▲超快冷條件下軋后冷卻控制是需要有水平滴，東大小伙伴們有辦法！

基于超快速冷卻機(jī)理并結(jié)合理論分析及數(shù)理統(tǒng)計，東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室的科研團(tuán)隊從帶鋼溫度場分析、溫度控制模型的建立及參數(shù)回歸、控制策略的開發(fā)等手段入手，開發(fā)了一系列關(guān)鍵“利器”，實現(xiàn)了軋后冷卻的高精度控制。

利器一、厚度方向差分模型的建立

針對帶鋼超快速冷卻冷速大的特點，充分考慮帶鋼厚度方向溫度分布，利用建立的差分模型，在線實時計算帶鋼厚度方向溫度分布，為超快冷出口溫度的精確計算奠定基礎(chǔ)。

▲帶鋼厚度方向溫度分布的實時計算

利器二、模型參數(shù)的回歸

利用模型在線控制結(jié)果，回歸模型控制參數(shù)，提高理論統(tǒng)計型模型的計算精度，為帶鋼溫度的高精度控制提供有力保障。

▲模型參數(shù)的回歸

利器三、速度實時修正控制策略的開發(fā)

針對軋機(jī)頻繁無規(guī)律的調(diào)速問題，開發(fā)了速度實時修正控制策略。充分利用帶鋼長度方向速度的連續(xù)性，根據(jù)帶鋼精軋出口的實測速度，實時修正進(jìn)入冷卻區(qū)部分的帶鋼速度，實現(xiàn)帶鋼預(yù)測速度與實際速度的準(zhǔn)確匹配，解決了軋機(jī)速度無規(guī)律調(diào)節(jié)的難題。

▲帶鋼預(yù)測與實際速度曲線對比

利器四、“軟測量”技術(shù)的引入

通過“軟測量”技術(shù)的引入，及時捕捉因速度波動引起的溫度偏差，并對溫度偏差進(jìn)行實時修正，大大提高溫度控制過程的智能化水平。

▲軟測量原理圖

目前，基于超快速冷卻的熱軋帶鋼軋后冷卻控制系統(tǒng)已成功應(yīng)用于首鋼遷鋼2160、首鋼京唐2250等鋼鐵企業(yè)，針對UFCT目標(biāo)值低于520℃的品種，統(tǒng)計樣本內(nèi)±30℃溫度控制精度由75%提高到了85%以上；針對CT目標(biāo)值高于450℃的品種，±30℃溫度控制精度由89%提高到了94%以上。實現(xiàn)了軋后冷卻的高精度穩(wěn)定控制，為新一代TMCP工藝的實施“保駕護(hù)航”。

▲X80超快冷出口溫度控制結(jié)果

▲X70溫度控制結(jié)果