CN104841701B - 热轧带钢大降速轧制时的薄板卷取温度控制方法 - Google Patents
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- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
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Abstract
本发明是一种热轧带钢大降速轧制时的薄板卷取温度控制方法，包括：将带钢的厚度等数据输入到层冷过程机中的层冷模型模块；判断精轧抛钢速差是否≥3M/S且到达抛钢时刻点；若否，则通过精轧基础自动化计算机集中分配控制阀门开启使冷却水量增加，并通过反馈水量调节，以使带钢实际温度趋于等于目标值；若是，则通过层冷模型模块，根据精轧降速轧制前已轧制的长度计算带钢尾部升温的长度，及提高尾部温度，并使重新计算的阀门开启量，将信号传送给精轧基础自动化计算机进行阀门减少处理使尾部冷却水量减少，并通过反馈水量调节，以使带钢实际温度趋于等于目标值。本发明可在使用大降速轧制时避免薄规格带钢尾部卷取温度超出控制范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种热连轧带钢生产线的层流冷却控制方法，具体说涉及一种热轧薄带钢尾部卷取温度控制方法。
背景技术
有关外热连轧机组与薄板尾部卷取温度控制的现有技术有以下一些已公开的专利申请：
1.在发明名称为“采用中宽带热轧机组生产金属钛板的方法”的第CN200810032041.3号发明专利申请所公开的方法采用铸钢板(CSP)生产线生产有色金属钛板(卷)，其通过控制好热轧机组各个机架的辊缝宽度、压下率、轧制力和轧机(制)速度，将热轧机组的末机架轧出的钛板的轧制速度控制在4.0-8.0m/s，钛板经水冷后由卷取机卷取，卷取温度为550-680℃。
2.在发明名称为“一种生产汽车大梁用热轧钢带的方法”的第CN200810032040.9号发明专利申请所公开的方法是：经预处理的铁水在顶底复吹转炉中按常规冶炼，全程底吹氩，控制好钢水终点碳、磷、硅、锰含量；出炉钢水由低频(LF)炉精炼，在LF炉全程底吹氩的同时对钢水吹氩进行搅拌与脱硫，加入钒、钛、铌合金或铌、钛合金对钢水进行微合金化处理，控制钢水中微合金总量在0.15－0.20％，精炼后的钢水由CSP薄板坯连铸机连铸成铸坯，铸坯在辊底式均热炉中均热后经立辊轧机初轧送精轧机组轧制，控制好各机架的轧制力及钢带的终轧温度，热轧钢带经层流冷却后由飞剪切断再经卷取机卷取成钢卷。
3.在发明名称为“基于薄板坯连铸连轧流程生产低碳贝氏体高强钢的方法”的第CN200810030617.2号发明专利申请所公开的方法包括：用转炉或电炉冶炼，钢液成分合格后送LF炉对钢液进行精炼和成分微调，薄板坯连铸，温度为950－1100℃的凝固薄板坯直接进入温度大于或等于1150℃的辊底式加热(均热)炉中加热，加热后的薄板坯出炉温度控制在1050－1160℃范围，再由连轧机组轧制成板材，板材终轧温度为840－860℃，经层流冷却后在温度为550－600℃条件下进行地下卷取成为板卷。
4.在发明名称为“薄板坯连铸连轧生产取向硅钢带的方法”的第CN200510047294.4号发明专利申请的方案的显著特点是采用短流程方法生产取向硅钢。
其中CN200810032041.3号发明专利申请主要是利用CSP对钛板进行生产；CN200810032040.9号发明专利申请主要是公开汽车大梁钢的在各工序生产；CN200810030617.2号发明专利申请是利用薄板坯通过连铸连轧生产低碳贝氏体钢高强钢的流程；以及CN200510047294.4号发明专利申请是利用薄板坯通过连铸连轧生产取向硅钢的方法。这些专利申请均没有涉及到热轧薄板层流冷却的控制。
而目前有关热轧薄板层流冷却的控制过程是：在热连轧钢板生产线中，层流冷却设备位于精轧设备与卷取设备之间，如图1所示，其主要任务是控制层流冷却喷水阀门，使带钢从某一个终轧温度冷却到要求的卷取温度。因为卷取温度对带钢的性能有很大的影响，因此必须控制在一定的目标卷取温度公差范围内。由图1可知，一般层流冷却设备共包括20组安装架(bank)(1-20)，在精轧末机架21与卷取机24之间，每组安装架以2.52m的间距顺序排列且每组安装架上下各有4排集管形成对称布置。在层流冷却区的布置方式上，采用第1组安装架至第18组安装架作为主冷前馈区(主冷区)，因其冷却能力强、冷却区域长，所以主冷前馈区是对带钢卷取温度起到主要调节的作用；而第19、20组安装架为精冷反馈区(精冷区)。精冷反馈区的控制是通过将卷取机前测温仪23所测到的实际卷取温度与目标卷取温度进行比较，来调整精冷反馈区集管的开或关，以保证实测的卷取温度在目标卷取温度附近振荡趋近，确保同板温差处于目标范围内，从而使带钢性能的得到稳定控制。
薄规格带钢的卷取温度目标值CT1一般设定在490℃-680℃之间。在实际生产过程中，根据不同带钢各自的物理特性及用户需求，在做产品质量设计时，已将带钢在实际生产过程中的卷取温度所控制的上、下限值的区间给出，这个区间范围是目标卷取温度上限值CT2和目标卷取温度下限CT3之间的部分，如图2所示。
由于现有技术对薄规格带钢的尾部卷取温度没有特殊要求，所以对层流冷却水没有特殊的控制方法。现有技术层流冷却装置的控制方法分为以下3个部分：
在带钢头部进入精轧机架F1之前，将带钢的厚度、穿带速度、温度加速度、终轧温度目标值及卷取温度目标值的原始条件输入启动指数模型进行预计算，将需要提前设定阀门传到精轧基础自动化计算机上，并根据接收到的指令进行阀门设定，完成精轧基础自动化执行，如图3所示。
当带钢头部进入层流冷却主冷前馈区(见图1)后，如图4所示，将带钢速度运行图11和终轧温度的实测值12输入过程机再计算，以进行追加打开阀门，而此部分阀门的控制是一个不断增加的过程。
当带钢头部进入层流冷却精冷反馈区(见图1)时，如图5所示，卷取温度测温仪13将实测卷取温度传输到Smith预估器并与目标卷取温度进行比较，再由smith预估器进行计算并得出需要调节阀门量，进行反馈阀门输出以执行阀门反馈控制，以确保最终卷取温度的稳定控制。
上述现有技术主要存在以下问题：
1)尾部实际卷取温度低：在现有技术中，带钢全长在使用同一个目标卷取温度的情况下，当薄规格带钢尾部在精轧开始大降速轧制时(保证带钢尾部精轧稳定)，带钢尾部的实际卷取温度通常会较低，一般较目标卷取温度低40-50度。该现象主要由以下原因造成：在大降速轧制时，虽然带钢在机架内轧制的稳定性提高了，但速度运行图受尾部大速差的影响，导致阀门动态计算值设定不准。
2)遗传系数学习稳定性差：由于带钢尾部实际卷取温度显示低，在生产过程中人工干预较多，导致带钢卷取温度遗传系数学习差，影响下一块带钢的设定。
3)卷取温度精度差：由于带钢尾部卷取温度的实际值超出了精度统计所要求目标卷取温度±20度的范围，所以对统计带钢全长的精度有较大影响
发明内容
本发明的目的是提供一种热轧带钢大降速轧制时的薄板卷取温度控制方法，解决薄板尾部实际卷取温度低而易出现卷取温度质量损失及精度差的问题，以在使用大降速轧制时避免薄规格带钢尾部卷取温度超出控制范围。
本发明的热轧带钢大降速轧制时的薄板卷取温度控制方法，在热轧带钢生产线的精轧末机架与卷取机之间的层流冷却装置上实施，所述精轧末机架和层流冷却装置由精轧基础自动化计算机控制，在层流冷却装置安装段设置有输送辊道，在辊道之间的上方和下方设有多组安装架，层流冷却装置设置在各安装架上，层流冷却装置包含上、下阀门，各阀门由精轧基础自动化计算机集中分配控制，该控制方法包括：
将带钢的厚度、速度、加速度、终轧温度、卷取温度的数据输入到层冷过程机中的层冷模型模块；
判断精轧抛钢速差是否≥3M/S且到达抛钢时刻点；
若否，则通过精轧基础自动化计算机集中分配控制阀门开启使冷却水量增加，并通过反馈水量调节，以使带钢实际温度趋于等于目标值；
若是，则通过层冷模型模块，根据精轧降速轧制前已轧制的长度计算带钢尾部升温的长度，及提高尾部温度，并使重新计算的阀门开启量，将信号传送给精轧基础自动化计算机进行阀门减少处理使尾部冷却水量减少，并通过反馈水量调节，以使带钢实际温度趋于等于目标值。
重新计算的阀门开启量的信号传送给精轧基础自动化进行阀门减少处理，是从第15安装架的上、下阀门开始往精轧方向逐次减少，直到带钢尾部到达精轧第4机架完成降速轧制。
使带钢实际温度趋于等于目标值的过程包括：卷取温度测温仪将测得的实际卷取温度传送到smith预估器，并将其与目标卷取温度进行对比，根据对比后的结果，smith预估器启动精冷反馈区阀门，随后对精冷反馈区的阀门进行动态调整。
所述多组安装架的数量为20组。
本发明提供的热轧带钢大降速轧制时的薄板卷取温度控制方法是在带钢头部进入精轧机架前，根据来料的厚度及冷却模式，先对带钢尾部卷取温度升温的目标值及长度进行设定，当轧制到带钢尾部且到达预先设定的尾部升温的长度时，对已打开的设定阀门进行一段时间的反向关阀门处理，相较于现有技术具有以下有益效果：可有效提高大降速轧制时，薄板尾部的实际卷取温度；可有效消除大降速轧制与带钢尾部卷取温度之间使用过程中的矛盾，既减少了质量损失又保证了精轧稳定性的正常投入；可有效提高薄规格带钢的卷取温度精度。
附图说明
图1是现有层流冷却设备的布置示意图；
图2是现有技术控制的目标卷取温度曲线图；
图3是现有技术的层流冷却阀门预设定流程示意图；
图4是现有技术的层流冷却追加阀门动态设定示意图；
图5是现有技术的精冷反馈区阀门设定的示意图；
图6是实施本发明一个实施例的带钢尾部目标卷取温度的控制方法的系统示意图；
图7是本发明一个实施例的带钢尾部目标卷取温度的控制方法的带钢尾部水量控制流程图。
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。首先需要说明的是，本发明并不限于下述具体实施方式，本领域的技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本发明，各技术术语可以基于本发明的精神实质来作最宽泛的理解。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。
本发明的热轧带钢大降速轧制时的薄板卷取温度控制方法，解决薄板尾部实际卷取温度低而易出现卷取温度质量损失及精度差的问题，以在使用大降速轧制时避免薄规格带钢尾部卷取温度超出控制范围。
如图6、7所示，本发明一个实施例的热轧带钢大降速轧制时的薄板卷取温度控制方法，在热轧带钢生产线的精轧末机架21与卷取机24之间的层流冷却装置上实施，所述精轧末机架和层流冷却装置由精轧基础自动化计算机5控制，在层流冷却装置安装段设置有输送辊道1，用于输送精轧末机架轧制出的带钢14，在辊道之间的上方和下方设有多组安装架2、3，层流冷却装置4设置在各安装架上，层流冷却装置包含上、下阀门4a、4b，各阀门4a、4b由精轧基础自动化计算机5集中分配控制，通过将上、下喷阀门4a、4b内不断更新的水按顺序喷射在带钢表面上，从而带走带钢大量的热量，以达到控制卷取温度，该控制方法包括：
将带钢的厚度、速度、加速度、终轧温度、卷取温度的数据输入到层冷过程机中的层冷模型模块；
判断精轧抛钢速差是否≥3M/S且到达抛钢时刻点；
若否，则通过精轧基础自动化计算机5集中分配控制阀门4a、4b开启使冷却水量增加，并通过反馈水量调节，以使带钢14实际温度趋于等于目标值；
若是，则通过层冷模型模块，根据精轧降速轧制前已轧制的长度计算带钢尾部升温的长度，及提高尾部温度，并使重新计算的阀门4a、4b的开启量，将信号传送给精轧基础自动化计算机5进行阀门减少处理使尾部冷却水量减少，并通过反馈水量调节，以使带钢实际温度趋于等于目标值。其中，带钢尾部升温长度＝板坯长度-降速前已轧制的长度。
其中重新计算的阀门开启量的信号传送给精轧基础自动化进行阀门减少处理，是从第15安装架的上、下阀门开始往精轧方向逐次减少，直到带钢尾部到达第4精轧机架F4完成降速轧制。
使带钢实际温度趋于等于目标值的过程包括：卷取温度测温仪16将测得的实际卷取温度传送到smith预估器17，并将其与目标卷取温度进行对比，根据对比后的结果，smith预估器启动精冷反馈区阀门18，随后对精冷反馈区的阀门进行动态调整。
在本实施例中，所述多组安装架的数量为20组。
本发明提供的热轧带钢大降速轧制时的薄板卷取温度控制方法是在带钢头部进入精轧机架前，根据来料的厚度及冷却模式，先对带钢尾部卷取温度升温的目标值及长度进行设定，当轧制到带钢尾部且到达预先设定的尾部升温的长度时，对已打开的设定阀门进行一段时间的反向关阀门处理，相较于现有技术具有以下有益效果：可有效提高大降速轧制时，薄板尾部的实际卷取温度；可有效消除大降速轧制与带钢尾部卷取温度之间使用过程中的矛盾，既减少了质量损失又保证了精轧稳定性的正常投入；可有效提高薄规格带钢的卷取温度精度。
现列举一个实例以进一步说明本发明的应用情况。
如某块带钢在轧制过程中，其上喷阀门4a是6上至15上，下喷阀门4b是6下至15下。当带钢14启动降速轧制之前，层冷过程机中的层冷模型模块，根据精轧降速轧制前已轧制的长度，得到带钢尾部升温的长度，即“带钢尾部升温长度＝板坯长度-降速前已轧制的长度”，以降速轧制的点为升温起始点，并结合带钢尾部升温长度，以后续轧制带钢的卷取温度目标值进行控制，将重新计算的阀门量通过电文传送给精轧基础自动化计算机进行阀门减少处理，则从第15上阀门4a与第15下阀门4b开始往精轧方向逐次减少，直到带钢尾部到达F4机架完成降速轧制。与此同时，卷取温度测温仪16将测得的实际卷取温度传送到smith预估器17，并将其与目标卷取温度进行对比，根据对比后的结果，smith预估器启动精冷反馈区阀门18，随后对精冷反馈区的阀门进行动态调整。
现对本发明方法的基本原理进一步说明如下。
为了解决薄规格带钢尾部卷取温度低的情况，我们尝试在带钢从精轧开始大降速轧制之前，计算带钢尾部的长度，作为升温控制反向减少阀门的输入条件，以达到对带钢尾部卷取温度的稳定控制，但若实现带钢尾部卷取温度升温控制，需解决对带钢性能的影响问题：如前所述，卷取温度控制的好坏直接决定着带钢的性能，所以，对带钢尾部温度进行升温控制，可能会影响薄规格带钢的尾部性能。但实际上，在现有尾部降速轧制过程中，带钢尾部卷取温度的实际值是低于目标值40-50度，若按照对带钢尾部进行15-25度升温控制，则带钢的卷取温度尾部实际值最多比卷取温度目标值低35度，而按照卷取温度控制标准，当带钢长度>500m时，卷取温度实际单点值连续超目标值±45℃，且连续超差长度超50m，才会被判定为不合格。所以对带钢尾部卷取温度进行升温控制只会使实际值更接近目标值，不会对性能有影响。
在带钢头部进入精轧机架前，根据来料的厚度及冷却模式，先对带钢尾部卷取温度升温的目标值及长度进行设定，当轧制到带钢尾部且到达预先设定的尾部升温的长度时，对已打开的设定阀门进行一段时间的反向关阀门处理。
综上所述，本发明的一种热轧大降速轧制时的薄板卷取温度控制方法，主要针对薄板尾部实际卷取温度低，易出现卷取温度质量损失及精度差，通过尾部目标卷取温度及长度的控制，达到在使用大降速轧制时，减少薄规格带钢尾部卷取温度超出控制范围的目的，可以减少精轧在大降速轧制时带钢尾部卷取温度剧烈波动造成的质量损失，并提高带钢整体卷取温度的精度。
应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (4)
1.一种热轧带钢大降速轧制时的薄板卷取温度控制方法，在热轧带钢生产线的精轧末机架与卷取机之间的层流冷却装置上实施，所述精轧末机架和层流冷却装置由精轧基础自动化计算机控制，在层流冷却装置安装段设置有输送辊道，在辊道之间的上方和下方设有多组安装架，层流冷却装置设置在各安装架上，层流冷却装置包含上、下阀门，各阀门由精轧基础自动化计算机集中分配控制，其特征在于，该控制方法包括：
将带钢的厚度、速度、加速度、终轧温度、卷取温度的数据输入到层冷过程机中的层冷模型模块；
判断精轧抛钢速差是否≥3M/S且到达抛钢时刻点；
若否，则通过精轧基础自动化计算机集中分配控制阀门开启使冷却水量增加，并通过反馈水量调节，以使带钢实际温度趋于等于目标值；
若是，则通过层冷模型模块，根据精轧降速轧制前已轧制的长度计算带钢尾部升温的长度，及提高尾部温度，并使重新计算的阀门开启量，将信号传送给精轧基础自动化计算机进行阀门减少处理使尾部冷却水量减少，并通过反馈水量调节，以使带钢实际温度趋于等于目标值。
2.根据权利要求1所述的热轧带钢大降速轧制时的薄板卷取温度控制方法，其特征在于，所述重新计算的阀门开启量的信号传送给精轧基础自动化进行阀门减少处理，是从第15安装架的上、下阀门开始往精轧方向逐次减少，直到带钢尾部到达精轧第4机架完成降速轧制。
3.根据权利要求1所述的热轧带钢大降速轧制时的薄板卷取温度控制方法，其特征在于，使带钢实际温度趋于等于目标值的过程包括：卷取温度测温仪将测得的实际卷取温度传送到smith预估器，并将其与目标卷取温度进行对比，根据对比后的结果，smith预估器启动精冷反馈区阀门，随后对精冷反馈区的阀门进行动态调整。
4.根据权利要求1所述的热轧带钢大降速轧制时的薄板卷取温度控制方法，其特征在于，所述多组安装架的数量为20组。
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