CN101125344A - 热轧带钢双环控制层流冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热轧带钢双环控制层流冷却系统，它包括：沿输出辊道排列的喷水组、用于控制各喷水组的控制器、前端测温仪、后端测温仪、中间测温仪，测温仪的输出端与控制器连接；系统的控制回路以中间测温仪为界分为第1单闭环回路和第2单闭环回路；前端测温仪为第1单闭环回路的前馈测温仪，后端测温仪为第2单闭环回路的反馈测温仪，中间测温仪为第1单闭环回路的反馈测温仪和第2单闭环回路的前馈测温仪。本发明层流冷却系统采用两个闭环控制回路，这两个闭环回路的边界分别是前端测温仪、中间测温仪以及中间测温仪和后端测温仪，合理利用各测温仪的实测温度值和模型预报温度值，对冷却时间历程进行有效控制，对冷却速率进行有效控制。
Description
技术领域
本发明涉及热轧带钢输出辊道上的设备，特别是热轧带钢层流冷却系统。
背景技术
很多新的高强度级别钢板需要同时具有高强度和良好冷成型性的特性，因此双相或复相的塑性铁素体和贝氏体、马氏体与残余奥氏体的混合显微组织成为追求的目标。如何设计热轧带钢层流冷却系统，即控制钢带在轧后输出辊道上的冷却速率，从而控制显微组织演变的历程，是生产这类钢的重要环节。
满足层流冷却系统中间目标温度是冷却速率控制的最直接体现，如何利用中间测温仪，以满足卷取温度为基本目标、中间目标温度为加强目标的要求，更好地控制输出辊道上带钢的冷却速率，成为人们关注的问题。
现有的层流冷却系统结构框图如图4所示，层流冷却系统包括：排列在钢带上方和下方的冷却集管喷水组(沿钢带在输出辊道上行走方向依次为第1-15组喷水组)、用于控制各喷水组水阀门的控制器、分别设置在喷水组前后端的、用于测试钢带温度的前端(精轧出口)测温仪、后端(卷取机前)测温仪。前、后端测温仪的输出端与控制器连接。
现有的层流冷却系统均为单环(单闭环回路)控制系统，它一般不设中间测温仪，即使设有中间测温仪，也仅用于中间冷却温度的监测，所测得的温度并没有参与到在线控制中。后端喷水组(第14-15组喷水组)为反馈段喷水组，其它喷水组(第1-13组喷水组)为前馈段喷水组。控制器为根据前端测温仪测得数据控制前馈喷水组、根据后端测温仪测得数据控制反馈喷水组。控制器的温度计算值和实测值的偏差，通过反馈段喷水组来实现补偿。
上述热轧带钢单环控制层流冷却系统，无法对冷却时间历程进行有效控制，即无法对冷却速率进行有效控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种热轧带钢双环控制层流冷却系统，该系统可对冷却时间历程进行有效控制，即可对冷却速率进行有效控制。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
热轧带钢双环控制层流冷却系统，它包括：沿输出辊道排列的喷水组、用于控制各喷水组的控制器、分别设置在喷水组前后端的前端测温仪、后端测温仪；测温仪为用于测试钢带温度的测温仪，前端测温仪、后端测温仪的输出端与控制器连接；
系统还包括设置在前、后端测温仪之间的中间测温仪，中间测温仪的输出端与控制器连接；
系统的控制回路以中间测温仪为界分为第1单闭环回路和第2单闭环回路；前端测温仪为第1单闭环回路的前馈测温仪，后端测温仪为第2单闭环回路的反馈测温仪，中间测温仪为第1单闭环回路的反馈测温仪和第2单闭环回路的前馈测温仪；
设置在后端测温仪前端的喷水组为第2单闭环回路的反馈段喷水组，设置在中间测温仪与第2单闭环回路反馈段喷水组之间的喷水组为第2单闭环回路的前馈段喷水组；
控制器为根据中间测温仪测得数据控制第2单闭环回路前馈段喷水组、根据后端测温仪测得数据控制第2单闭环回路反馈段喷水组的控制器。
上述方案中，设置在中间测温仪前端的喷水组为第1单闭环回路的反馈段喷水组，设置在前端测温仪与第1单闭环回路反馈段喷水组之间的喷水组为第1单闭环回路的前馈段喷水组；
控制器为根据前端测温仪测得数据控制第1单闭环回路前馈段喷水组、根据中间测温仪测得数据控制第1单闭环回路反馈段喷水组的控制器。
上述方案中，第1单闭环回路内的喷水组为第1单闭环回路前馈段喷水组；
控制器为根据前端测温仪测得数据控制第1单闭环回路前馈段喷水组的控制器。
本发明热轧带钢双环控制层流冷却系统，采用两个闭环控制回路，这两个闭环回路的边界分别是前端测温仪、中间测温仪以及中间测温仪和后端测温仪，合理利用各测温仪的实测温度值和模型预报温度值，对冷却时间历程进行有效控制，对冷却速率进行有效控制。
附图说明
图1是本发明热轧带钢双环控制层流冷却系统实施例1的结构示意框图
图2是本发明实施例1控制器的软件流程图
图3是本发明热轧带钢双环控制层流冷却系统实施例2的结构示意框图
图4是现有热轧带钢单环控制层流冷却系统的结构示意框图
具体实施方式
如图1所示的本发明实施例1：
热轧带钢双环控制层流冷却系统包括：沿输出辊道排列在钢带1上方和下方的喷水组(沿钢带在输出辊道上行走方向依次为第1-15喷水组)、用于控制各喷水组的控制器、分别设置在喷水组前后端的前端测温仪、后端测温仪、系统还包括设置在前、后端测温仪之间的中间测温仪；测温仪为用于测试钢带温度的测温仪，测温仪的输出端与控制器连接；中间测温仪设置在第9喷水组与第10喷水组中间。
系统的控制回路以中间测温仪为界分为第1单闭环回路和第2单闭环回路；前端测温仪为第1单闭环回路的前馈测温仪，后端测温仪为第2单闭环回路的反馈测温仪，中间测温仪为第1单闭环回路的反馈测温仪和第2单闭环回路的前馈测温仪；
设置在后端测温仪前端的喷水组(第14-15喷水组)为第2单闭环回路的反馈段喷水组，设置在中间测温仪与第2单闭环回路反馈段喷水组之间的喷水组(第10-13喷水组)为第2单闭环回路的前馈段喷水组；设置在中间测温仪前端的喷水组(第9喷水组)为第1单闭环回路的反馈段喷水组，设置在前端测温仪与第1单闭环回路反馈段喷水组之间的喷水组(第1-8喷水组)为第1单闭环回路的前馈段喷水组。
控制器为根据中间测温仪测得数据控制第2单闭环回路前馈段喷水组、根据后端测温仪测得数据控制第2单闭环回路反馈段喷水组的控制器，同时，控制器也为根据前端测温仪测得数据控制第1单闭环回路前馈段喷水组、根据中间测温仪测得数据控制第1单闭环回路反馈段喷水组的控制器。
控制器的软件流程如图2所示。
如图3所示的本发明实施例2：
该系统与本发明实施例1基本相同，只是第1单闭环回路内的喷水组均为第1单闭环回路前馈段喷水组；控制器为根据前端测温仪测得数据控制第1单闭环回路前馈段喷水组的控制器，同时，控制器也为根据中间测温仪测得数据控制第2单闭环回路前馈段喷水组、根据后端测温仪测得数据控制第2单闭环回路反馈段喷水组的控制器。
本发明实施例1、2，系统冷却控制要实现两个目标温度(中间目标温度和卷取目标温度)，中间测温仪之前的冷却以中间目标温度作为控制目标，控制器计算实现中间目标温度的喷水组开启组态及到达中间测温仪处的温度值；之后的冷却再以中间测温仪处的温度作为初始温度，控制器计算实现卷取目标温度的集管喷水组开启组态。这时对应中间测温仪处有三个温度值：中间温度目标值、中间温度计算值和实测值，问题的关键是选取哪个值作为后部分冷却的开冷温度。
预设定计算时，预设定进程启动时刻是精轧第一有效机架咬钢时刻，由于是前馈控制，对当前样本来说没有实测值，只有中间温度目标值和计算值，为了温度计算结果的连续性，模型应选择中间温度计算值作为后段冷却的开冷温度。
修正设定进程启动时刻是精轧出口测温仪检得信号，修正计算时中间测温仪处已有实测值，这时有两种情况需要考虑。
第一，如果反馈段的长度比较短，这时如果用实测中间温度作第2单闭环回路喷水组组态的前馈控制，有可能时间上不允许阀门开启，钢带样本段就已经运动离开了反馈段，同时为了温度计算结果的连续性，所以仍应该将中间温度计算值作为第2单闭环回路冷却的开始冷却温度。而中间温度的计算值和实测值的偏差，仍通过在第2单闭环回路反馈段的集管喷水组开关集管来实现补偿。
第二，如果反馈段比较长，对第2单闭环回路的修正计算完毕后，钢带样本段处于第2单闭环回路反馈段内，那么在中间测温仪处就可采用其实测值对第2单闭环回路进行修正设定。由于这时对应中间测温仪处具备了实测温度和目标温度，为了减小后段反馈的调整量，可将第1单闭环回路的最后一组喷水组(第9组喷水组)作为第1单闭环回路的反馈段控制工作区，将第1单闭环回路的实测温度和目标温度的偏差尽量减小，第2单闭环回路的偏差在原有的反馈段工作区消除，从而提高卷取温度和中间温度的控制精度。这时系统中存在两个前馈、两个反馈回路，它们的功能以及连接组成的闭环。
Claims (3)
1.热轧带钢双环控制层流冷却系统，它包括：沿输出辊道排列的喷水组、用于控制各喷水组的控制器、分别设置在喷水组前后端的前端测温仪、后端测温仪；测温仪为用于测试钢带温度的测温仪，前端测温仪、后端测温仪的输出端与控制器连接；
系统还包括设置在前、后端测温仪之间的中间测温仪，中间测温仪的输出端与控制器连接；
其特征在于：
系统的控制回路以中间测温仪为界分为第1单闭环回路和第2单闭环回路；前端测温仪为第1单闭环回路的前馈测温仪，后端测温仪为第2单闭环回路的反馈测温仪，中间测温仪为第1单闭环回路的反馈测温仪和第2单闭环回路的前馈测温仪；
设置在后端测温仪前端的喷水组为第2单闭环回路的反馈段喷水组，设置在中间测温仪与第2单闭环回路反馈段喷水组之间的喷水组为第2单闭环回路的前馈段喷水组；
控制器为根据中间测温仪测得数据控制第2单闭环回路前馈段喷水组、根据后端测温仪测得数据控制第2单闭环回路反馈段喷水组的控制器。
2.如权利要求1所述的双环控制层流冷却系统，其特征在于：设置在中间测温仪前端的喷水组为第1单闭环回路的反馈段喷水组，设置在前端测温仪与第1单闭环回路反馈段喷水组之间的喷水组为第1单闭环回路的前馈段喷水组；
控制器为根据前端测温仪测得数据控制第1单闭环回路前馈段喷水组、根据中间测温仪测得数据控制第1单闭环回路反馈段喷水组的控制器。
3.如权利要求1所述的双环控制层流冷却系统，其特征在于：第1单闭环回路内的喷水组为第1单闭环回路前馈段喷水组；
控制器为根据前端测温仪测得数据控制第1单闭环回路前馈段喷水组的控制器。
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