CN103990653B - 精轧入口温度命中精度确保方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种精轧入口温度命中精度确保方法，包括以下步骤：对前一工序出口带钢温度的检测，计算粗轧出口温度的反算值T1和正算值T2。根据带钢的摆钢时间不断累积进行迭代计算，直到T1≥T2。根据不同的运行时间，确认带钢在中间辊道的运行速度。按照累计摆钢时间进行摆钢。采用了本发明的技术方案，针对热轧过程中对于连轧机组的进钢温度的自动控制，从而改善产品的质量及轧制的稳定性出发，对带钢在热轧中间辊道的运行加以控制，从而满足不同产品生产的要求。

Description

精轧入口温度命中精度确保方法

技术领域

本发明涉及热轧过程温度控制领域，更具体地说，涉及一种精轧入口温度命中精度确保方法。

背景技术

作为热轧机组来说，带钢的进钢温度直接关系到产品的生产质量及轧制的稳定性，例如氧化铁皮缺陷，其与带钢的进钢温度存在明显的对应关系，图1为氧化铁皮与温度的对应关系图。

在图1中明显的可以看到，随着温度的上升，其产生氧化铁皮的厚度将大大的增加，从而影响到最终产品的生产质量。为此，控制带钢的进钢温度，可有效的改善带钢在轧制过程中的变形区温度，降低氧化铁皮的厚度。同时，由于不同的带钢存在不同的轧制特性，例如在超低碳钢的生产过程中，由于其含碳量较低，其二相区的温度在890℃左右，一旦进钢温度过低，将导致轧制稳定性的下降，从而引发事故的产生。

在现有技术中，对带钢的温度控制主要在于以下的生产环节：

1.在多机座热轧带材机列上在轧制热带材；在穿带时通过带冷却控制温度的方法，对其温度进行控制。这两种控制的关键技术在于，带钢进入单个轧机或轧机机列前对带钢进行冷却，并在带钢通过热轧带材机列/单轧机的机座时按照入口温度的温度常数对带材头和尾之间的冷却强度进行控制。

2.通过过程计算机对涉及的精轧入口温度值、精轧各机架的温度值、精轧各机架轧制力值、精轧各机架辊缝值进行计算，并通过PLC调整压下电机及液压装置调整辊缝。

现有的方案的缺点在于：现有的对FET的确保方案是在精轧入口温度检测到之后，操作根据经验，觉得温度低于预期值，则手动在中间辊道摆钢，属于手动过程，因为每种钢的预期FET值都不一样，因为其散热能力不同，RT2的值也不一样，人工判断存在很大风险。且摆钢时间偏晚，往往前面已经有两块钢抽出，造成的影响较大。

为此，在本发明中，通过对带钢在中间辊道的运行时间的改善，起到对进钢温度的控制。在本发明中充分利用了带钢在运行过程中的温度损失，对涉及的入口温度进行控制，其主要依据是从粗轧到精轧F1机架这段时间内中间坯的温度控制，将直接影响到带钢进钢温度。而带钢在此段区域内的温度又将直接影响到带钢的进钢温度的控制。由于不同的带钢存在不同的轧制特性，故如何利用目前热轧的在线的测温仪表对带钢的进钢温度控制，就显得较为关键。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种精轧入口温度命中精度确保方法，来解决现有技术中存在的各种不足。

根据本发明，提供一种精轧入口温度命中精度确保方法，包括以下步骤：对前一工序出口带钢温度的检测，计算粗轧出口温度的反算值T1和正算值T2。根据带钢的摆钢时间不断累积进行迭代计算，直到T1≥T2所述迭代计算包括空冷温降计算和水冷温降计算；所述空冷温降计算方法为：根据带钢的入口温度、辐射系数、环境温度、移动速度信息，在合理确定时间步长的基础上，按差分方式计算所述带钢的空冷温降量；根据不同的运行时间，确认带钢在中间辊道的运行速度。按照累计摆钢时间进行摆钢。

根据本发明的一实施例，水冷温降计算方法为：根据带钢的入口温度、设备编号、环境温度、移动速度信息，在合理确定时间步长的基础上，按差分方式计算带钢的水冷温降量及水量与温度变化比例关系。

根据本发明的一实施例，T2＝T0-ΔT^*，其中ΔT^*为板坯温降，T0为板坯出炉温度。

采用了本发明的技术方案，针对热轧过程中对于连轧机组的进钢温度的自动控制，采用了对前一工序出口带钢温度的检测，从而获得一个带钢的实际温度，再采用经验温度与计算温度比较，获得一个温度差，通过对带钢在运行过程中的温度预计算，获得一个运行时间，最后根据不同的运行时间，确认带钢在中间辊道的运行速度制度，从而对带钢的进钢温度进行控制，改善产品的质量及轧制的稳定性出发，对带钢在热轧中间辊道的运行加以控制，从而满足不同产品生产的要求。

附图说明

在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为氧化铁皮与温度的对应关系图。

图2是本发明精轧入口温度命中精度确保方法的流程图。

图3是本发明温降模型逻辑的流程图。

图4是本发明粗轧出口温度T1反向推算的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

参照图2，对于本发明的精轧入口温度命中精度确保方法，精轧入口温度对整个精轧机架的轧制力设定计算及出口温度具有非常直接且非常关键的影响力，因为中间坯的温降计算比较稳定，所以本发明通过提高粗轧出口温度的命中率来提高精轧入口温度的命中率。其最主要的特点如图2的流程图所示：

步骤201：R2第一道次抛钢完成；

步骤202：板坯抽出；

步骤203：FT0是否确保投入？若否，转步骤210；若是，转步骤204；

步骤204：在R2第一道次轧完后，触发使用两种方法分别计算出粗轧出口温度的两个值:反算粗轧出口温度T1、正算粗轧出口温度T2；

步骤205：迭代次数是否超出限制？若是，转步骤210；若否，转步骤206；

步骤206：T1是否小于T2？若是，转步骤207；若否，转步骤209；

步骤207：如果正算的温度T2大于反算的温度T1,则表示板坯的温度过高，在到达精轧入口时温度也会偏高，需要在R2第三道次咬钢前，第二道次轧完后在辊道上摆钢，即增加一步长摆钢的时间(300ms)；

步骤208：累计摆钢时间；

步骤209：如果随着时间的推移，正算的温度T2小于反算温度T1,则表示此刻完成粗轧第三道次轧制后，可保证精轧入口的温度命中目标。此时，按照累计摆钢时间进行摆钢；

步骤210：正常轧。

在上述步骤中，迭代周期为300ms,迭代次数上限180次，若超过迭代上限，则程序自动跳出。

作为本发明的一个优选实施例，以出钢记号DT0147D1,2.8*1228,FT为800℃，出炉温度1110℃为例来说明上述步骤：

因为除鳞水的关系，目标精轧入口温度为970℃，此规格为关闭保温罩，中间辊道温降12℃，即粗轧出口温度目标值T1为982℃。R2第一道次轧完后，计算出粗轧出口温度T2为985℃。因为T2>T1,所以启动温降模型，增加6个周期(300ms)即1800ms摆钢时间，温降增加4℃，T2修正为981℃，T2<T1，摆钢完成后，可正常轧制。

在上述步骤的每一步迭代计算的过程中，主要涉及空冷温降计算和水冷温降计算模型，根据输入的相关参数，结合边界条件，推算出每步空冷温降与水冷温降。

图3所示是温降模型逻辑的流程图，如图3所示，当工艺要求保证FT0温度时，粗轧要计算R2前的摆钢时间，使得带钢运行到FT0时预测温度接近与实际温度，具体步骤如下：

步骤301：空冷函数入口；

步骤302：选择最优时间片；

步骤303：计算网格厚度，对空冷时间记录器赋值；

步骤304：判断显示差分模型的稳定性，如不稳定则出错，迭出；

步骤305：空冷时间算光了没有？若是，转步骤310；若否，转步骤306；

步骤306：按照空冷模型公式计算该时刻的温度值，并且厚度方向上各点均计算；

步骤307：时间记录器增加一个时间片；

步骤308：将该时刻的值添加到gTimeRec，将对应的温度值添加到gTemp的最后一列；

步骤309：保存该时刻的温度，下一个时刻的计算需要用到该时刻的温度，并且返回步骤305；

步骤310：函数返回。

本发明在传热的计算上采用差分模型进行计算，计算原理比较复杂，在此不做赘述。

通过图3的温降模型逻辑的流程图，可以套用空冷温降计算和水冷温降计算。

空冷温降计算方法：

根据带钢的入口温度、辐射系数、环境温度、移动速度等信息，在合理确定时间步长的基础上，按差分方式计算带钢的空冷温降量。对保温罩下的温度，其辐射系数与直接空冷不同，由调用方确定合理的辐射系数后启动本模型接口进行计算。计算完毕时，给出出口分层的温度分布、平均温度等信息，供相关控制程序使用。

计算过程简化如下：

$t_i^{n+1}=F_0{t}_{i+1}^n+(1-2F_0)t_i^n+F_0{t}_{i-1}^n$

$F_0=\frac{\mathrm{\&Delta;}\mathrm{\&tau;}\&CenterDot;\mathrm{\&alpha;}}{{\left(\mathrm{\&Delta;}x\right)}^2}$

其中i＝1，2…，m-1；1-2F₀＞0；

Δτ——迭代时间步长；

t_i——第i厚度层的温度；

边界条件：

$t_0^{n+1}=2F_0{t}_1^n+(1-2F_0)t_0^n-F_0\frac{2\mathrm{\&Delta;}x}{\mathrm{\&lambda;}}\mathrm{\&epsiv;}\mathrm{\&sigma;}(t_0^4-t_f^4)$

$t_m^{n+1}=2F_0{t}_{m-1}^n+(1-2F_0)t_m^n-F_0\frac{2\mathrm{\&Delta;}x}{\mathrm{\&lambda;}}\mathrm{\&epsiv;}\mathrm{\&sigma;}(t_m^4-t_f^4)$

式中，Δx——取点之间的间隔；

H——带钢厚度；

F₀——傅立叶公式的中间变量；

λ——带钢导热系数；

σ——波尔斯曼常数；

ρ——带钢密度；

m——迭代次数；

C_P——带钢比热；

α——带钢热扩散系数；

t^f——环境温度；

ε——带钢辐射黑度；

t₀,t_m——带钢初始表面一点温度。

水冷温降计算方法：

轧线上各处设备情况有所所不同，在本水冷模型中，按设备不同对温降进行不同的计算，其差异主要体现在热交换系数的确定上。根据带钢的入口温度、设备编号、环境温度、移动速度等信息，在合理确定时间步长的基础上，按差分方式计算带钢的水冷温降量及水量与温度变化比例关系。计算完毕时，给出出口分层的温度分布、平均温度、水量与温度变化比例关系等信息，供相关控制程序使用。

$t_i^{n+1}=F_0{t}_{i+1}^n+(1-2F_0)t_i^n+F_0{t}_{i-1}^n$

$F_0=\frac{\mathrm{\&Delta;}\mathrm{\&tau;}\&CenterDot;\mathrm{\&alpha;}}{{\left(\mathrm{\&Delta;}x\right)}^2}$

其中i＝1,2…，m-1；1-2F₀＞0；

$t_0^{n+1}=2F_0{t}_1^n+(1-2F_0)t_0^n-F_0\frac{2\mathrm{\&Delta;}x}{\mathrm{\&lambda;}}\&lsqb;\mathrm{\&epsiv;}\mathrm{\&sigma;}(t_0^4-t_f^4)+\mathrm{\&beta;}(t_0-t_{fw})\&rsqb;$

$t_m^{n+1}=2F_0{t}_{m-1}^n+(1-2F_0)t_m^n-F_0\frac{2\mathrm{\&Delta;}x}{\mathrm{\&lambda;}}\&lsqb;\mathrm{\&epsiv;}\mathrm{\&sigma;}(t_m^4-t_f^4)+(t_m-t_{fw})\&rsqb;$

式中，Δx——取点之间的间隔；

H——带钢厚度；

λ——带钢导热系数；

ρ——带钢密度；

C_P——带钢比热；

α——带钢热扩散系数；

t_f——环境温度；

t₀,t_m——带钢初始表面一点温度；

β——带钢与水之间的热对流系数；

t_fw——冷却水温度；

ε——带钢辐射黑度。

在上述两种温度计算方法，即空冷温降计算方法和水冷温降计算方法中，采用温度确保程序来计算粗轧出口温度的反算值T1和正算值T2。

粗轧出口温度T1反向推算：

根据中间辊道的速度，计算搬运时间，结合环境温度计算温降ΔT。在带钢抽出后，设定数据下发，由精轧策略根据FT0(根据不同的层别，在规程表中由工艺人员指定)反推出粗轧出侧温度T1：

T1＝FT0-ΔT

FT0——精轧入口温度；

具体过程如图4所示：

步骤401：开始；

步骤402：获取FET目标值；

步骤403：获取速度规程；

步骤404：获取设备距离信息；

步骤405：运动时间计算；

步骤406：迭代计算RDT；

步骤407：结束。

在上述步骤中，RDT反算时刻点有三个：

1.加热炉抽钢时，由粗轧预计算激励，进行RDT温度反算；

2.R1末道次出口，由粗轧再计算激励，进行RDT温度反算；

3.R2第一道次出口，由粗轧再计算激励，进行RDT温度反算。

粗轧出口温度T2正向推算：

以除鳞传热参数和时间为基础，参考各节点的时间计算板坯温降ΔT^*，使用差分模型进行计算，利用的板坯出炉温度T0推算粗轧出侧温度T2。

T2＝T0-ΔT^*

在R2第二道次轧完后对T2和T1进行比较：

如果T2大于T1，则增加摆钢时间(每次摆钢时间步长是一定的)，重新计算T2，直到T2小于等于T1。如果摆钢时间达到极限但不能达到目标温度，则程序报错返回。

本发明的精轧入口温度命中精度确保方法的优点在于：本发明根据带钢计划对应层别的要求粗轧出口温度、精轧入口温度在模型中自动判定是否需要摆钢,如果需要摆钢，则在R2第三道次咬钢前摆钢，这样摆钢所影响的板坯在大侧压SP入口处，有足够的时间在之前做好调整，而且最多只会影响到一块带钢。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的说明书仅是本发明众多实施例中的一种或几种实施方式，而并非用对本发明的限定。任何对于以上所述实施例的均等变化、变型以及等同替代等技术方案，只要符合本发明的实质精神范围，都将落在本发明的权利要求书所保护的范围内。

Claims (3)

1.一种精轧入口温度命中精度确保方法，其特征是，包括以下步骤：

对前一工序出口带钢温度的检测，计算粗轧出口温度的反算值T1和正算值T2；

根据所述带钢的摆钢时间不断累积进行迭代计算，直到T1≥T2；所述迭代计算包括空冷温降计算和水冷温降计算；所述空冷温降计算方法为：根据带钢的入口温度、辐射系数、环境温度、移动速度信息，在合理确定时间步长的基础上，按差分方式计算所述带钢的空冷温降量；

根据不同的运行时间，确认所述带钢在中间辊道的运行速度；

按照累计摆钢时间进行摆钢。

2.如权利要求1所述的精轧入口温度命中精度确保方法，其特征是，所述水冷温降计算方法为：

根据所述带钢的所述入口温度、设备编号、所述环境温度、所述移动速度信息，在合理确定时间步长的基础上，按差分方式计算所述带钢的水冷温降量及水量与温度变化比例关系。

3.如权利要求1所述的精轧入口温度命中精度确保方法，其特征是：

T2＝T0-ΔT^*；

其中ΔT^*为板坯温降，T0为板坯出炉温度。