CN106391727A - 一种热轧带钢超快冷区域头部不冷控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种热轧带钢超快冷区域头部不冷控制方法，其特征是超快冷集管安装在精轧机组出口，超快冷机旁总供水管路上配置压力调节阀组；每根超快冷喷嘴配置控制阀组；当带钢头部到达精轧机入口特定位置时，泵站开环控制供水压力和总流量粗调；当精轧机第四机架F4咬钢时，调节超快冷机旁供水管路上的压力调节阀组，以P目标值+ΔP为目标压力，闭环控制供水管路压力；带钢头部不冷段通过超快冷区域时，根据带钢位置，依次开启超快冷集管；补偿头部不冷段通过超快冷区域后，超快冷集管开启瞬间的引起的供水管路压力损失，使超快冷系统管路压力和喷嘴流量快速恢复以P目标值作为闭环控制系统的目标压力，减少头部不冷段之后的过渡段长度，实现头部不冷段长度的高精度控制。

Description

一种热轧带钢超快冷区域头部不冷控制方法
技术领域
本发明属于热轧带钢轧制技术领域，特别是涉及一种超快冷条件下的带钢头部不冷段的高精度控制方法。
背景技术
近年来，超快速冷却技术在热轧生产中的应用备受瞩目。超快速冷却技术具有冷却效率高，冷却均匀性好等特点，在生产低成本、高品质带钢，特别是在厚规格带钢的生产过程中扮演重要角色。厚规格带钢生产过程中，需采用头部不冷的方式(俗称干头)来提高带钢头部温度，保证卷取机助卷辊对带钢头部的顺利咬入。带钢头部不冷部分由于采用空冷方式，性能无法满足使用需求，因此头部不冷段长度的控制精度对成材率具有重要影响。
超快冷系统由于供水压力大，集管流量大，冷却集管开启瞬间压力损失大，供水压力和集管流量达到稳定需要一定的时间，因此生产过程中，在带钢进入冷却区前，超快冷集管一般需提前开启，以确保在供水压力和集管流量稳定后带钢才进入超快冷区域，所以超快冷区域难以实现头部不冷功能。目前生产上当带钢头部通过冷却冷区时，通常超快冷集管正常开启，层流冷却集管关闭，利用超快冷之后带钢的“返红”来保证带钢头部的稳定卷取。但是对于一些厚规格高强钢产品，仅仅需要带钢的“返红”无法确保带钢头部的稳定卷取。
目前有基于层冷冷却的热轧带钢头部不冷长度控制方法(专利公开号：CN104815852 A)，其中层流冷却采用高位水箱供水，通过高位水箱液位控制水压，由于层流冷却集管开启瞬间，高位水箱液位波动不足以产生过大水压波动，因此层流冷却头部不冷控制过程水压波动可以忽略。另有热连轧线超快冷系统供水控制方法的研究(专利公开号：CN103605390 A)，但其主要考虑轧钢间隙节能降耗及降低管路系统冲击，未涉及超快冷区域内带钢头部不冷的控制方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种热轧带钢超快冷区域头部不冷控制方法，能够减少超快冷集管开启瞬间的供水管路压力波动，使供水管路压力和集管流量快速达到设定的目标值，减小头部不冷段之后的过渡段长度，从而解决超快冷区域无法实现头部不冷功能的技术难题。
本发明的热轧带钢超快冷区域头部不冷控制方法，其特征在于采用水压预补偿控制策略，通过控制系统对带钢头部在生产线上所处的位置进行跟踪，调整控制流程及控制时序，补偿头部不冷段通过超快冷区域后，超快冷集管开启瞬间的引起的供水管路压力损失，使超快冷系统管路压力和喷嘴流量快速达到稳定值，减少头部不冷段之后的过渡段长度，实现头部不冷段长度的高精度控制。
附图说明
图1为本发明方法所用轧后冷却设备的布置图；
图2为实施发明方法的超快冷压力实测曲线；
图3a\3b为常规方法与本发明方法的带钢温度实测曲线对照图。
具体实施方式
实施本发明热轧带钢超快冷区域头部不冷控制方法的设备配置见图1：超快冷集管安装在精轧机组出口和层流冷却区入口位置，超快冷集管由泵站直接供水，泵站采用变频泵或液力偶合器，超快冷机旁总供水管路上配置多个压力调节阀组；每根超快冷喷嘴配置一套控制阀组，包括气动开闭阀、流量调节阀及流量计。
热轧带钢超快冷区域头部不冷段长度的控制方法具体包括如下步骤：
步骤1：控制系统对带钢头部在生产线上所处的位置进行跟踪，当工艺要求的带钢头部不冷段长度大于0m时，投入头部不冷控制功能。
步骤2：当带钢头部到达精轧机入口特定位置或精轧机第一机架F1咬钢时，超快冷控制系统向供水泵站发送供水压力及流量信号，泵站采用开环控制方法供水压力和总流量进行粗调，同时超快冷控制系统调整超快冷机旁供水管路上的压力调节阀组至初始态，调节阀初始开口度优选35％～40％；
步骤3：超快冷供水泵站收到信号后，开始升频，采用开环控制方法，使供水压力接近0.2～0.9MPa区间的设定值，同时使供水流量接近3000～12000m3/h区间的目标值；
步骤4：当精轧机第二机架F2咬钢时，将所有超快冷集管气动开闭阀置于关闭状态，流量调节阀根据设定流量(45～350m3/hr)调节至所需开口度；
步骤5：当精轧机第四机架F4咬钢时，在设定压力P目标值的基础上，增加压力补偿值ΔP，ΔP的取值范围优选0.05MPa～0.25MPa，投入压力闭环控制系统，调节快冷机旁供水管路上的压力调节阀组使供水压力达到P目标值+ΔP；
步骤6：带钢头部不冷段进入超快冷区域，控制系统对带钢头部不冷段进行跟踪，当头部不冷段通过超快冷集管后，按设定的组态依次开启超快冷集管。
步骤7：带钢头部不冷段通过超快冷区域后，去掉压力补偿值ΔP，通过调节快冷机旁供水管路上的压力调节阀组，进行压力闭环控制，使供水管路压力稳定在P目标值；
步骤8：投入超快冷集管流量闭环控制系统，使超快冷集管流量快速达到设定的目标值，控制系统根据产品冷却工艺要求动态调节超快冷集管开启状态。实施例：
钢种：管线钢X70；带钢厚度：16.87mm；带钢宽度：1650.0mm；精轧出口目标温度FDT：810℃；超快冷出口目标温度UFCT：600℃；头部不冷段长度设定值：3m；超快冷设定总水量：8000m3/hr；超快冷压力目标值P目标值：0.85MPa；超快冷单根集管设定水量120m3/hr；头部不冷压力补偿值ΔP：0.15MPa。
控制流程及控制时序：
1)控制系统对带钢头部在生产线上所处的位置进行跟踪，工艺要求的带钢头部不冷段长度为3m，投入头部不冷控制功能。
2)当轧机F1咬钢时，超快冷控制系统向超快冷供水泵站发送供水压力及总流量信号，泵站采用开环控制方法供水压力和总流量进行粗调，其中供水压力为0.85MPa，总水量为8000m3/hr；同时超快冷控制系统调整超快冷机旁供水管路上的压力调节阀组开口度至初始预定位置；使调节阀开口度保持在35％～40％；
3)泵站接收到信号后，采用开环控制器，将三台变频泵同时升频至与目标压力0.85MPa及总水量8000m3/hr对应的48Hz；
4)精轧机第二机架F2咬钢时，超快冷基础自动化(L1级)接收到来自过程控制系统(L2级)的超快冷单根冷却集管设定水量为120m3/hr，关闭超快冷集管气动开闭阀，并根据单根集管设定水量，将冷却集管调节阀开口度调整至对应位置；
5)精轧机第四机架F4咬钢时，超快冷压力闭环控制器投入，将P目标值+ΔP即1.0MPa作为供水管路压力目标值，通过调节超快冷机旁供水管路上的压力调节阀组使管路供水压力达到目标值；
6)带钢头部不冷段进入超快冷后，超快冷控制系统根据对带钢头部进行实时跟踪，当带钢头部不冷段通过超快冷集管后，根据设定组态，依次开启超快冷集管；
7)带钢头部不冷段通过超快冷区域后，去掉压力补偿值ΔP，超快冷压力闭环控制器压力目标值由1.0MPa恢复为0.85MPa，通过调节快冷机旁供水管路上的压力调节阀组，进行压力闭环控制，使供水管路压力稳定在0.85MPa；
8)超快冷集管流量闭环控制器投入，以120m3/hr作为设定值，通过调节集管控制阀组的流量调节阀，闭环控制超快冷单根集管流量；控制系统根据产品冷却工艺要求动态调节超快冷集管开启状态。
图2为超快冷供水管路压力实际控制效果曲线，从中可以看到控制效果：泵站升速点开始，超快冷水压上升；压力闭环投入后，超快冷水压达到压力补偿后的目标压力；超快冷喷嘴开启后，水压快速达到工艺需求的目标压力，避免了压力在设定值附近的大幅度震荡，缩短了过渡段的时间。
图3a为常规方法带钢头部不冷控制结果，带钢头部不冷长度为3.24m，过渡段长度为4.35m；图3b为采用改进后的本发明方法头部不冷控制效果，带钢头部不冷实际长度3.42m，无明显过渡段存在，带钢头部不冷过后，超快冷出口温度迅速趋于目标值600℃，未出现因头部不冷工艺的实施造成的带钢头部温度波动，同时带钢通卷温度控制稳定，能够满足高品质带钢生产需要。

Claims (3)

1.一种热轧带钢超快冷区域头部不冷控制方法，其特征在于采用水压预补偿控制策略，通过控制系统对带钢头部在生产线上所处的位置进行跟踪，调整控制流程及控制时序，补偿头部不冷段通过超快冷区域后，超快冷集管开启瞬间的引起的供水管路压力损失，使超快冷系统管路压力和喷嘴流量快速达到稳定值，减少头部不冷段之后的过渡段长度，实现头部不冷段长度的高精度控制。
2.根据权利要求1所述的热轧带钢超快冷区域头部不冷控制方法，其特征在于控制流程及控制时序：控制系统对带钢头部在生产线上所处的位置进行跟踪，当工艺要求的带钢头部不冷段长度大于0m时，投入头部不冷控制功能：当带钢头部到达精轧机入口特定位置或精轧机第一机架F1咬钢时，超快冷控制系统向供水泵站发送供水压力及总流量信号，泵站采用开环控制方法供水压力和总流量进行粗调，同时超快冷控制系统调整超快冷机旁供水管路上的压力调节阀组开口度至初始预定位置；当精轧机第二机架F2咬钢时，控制系统根据集管设定水量调整集管调节阀开口度，超快冷基础自动化(L1级)接收到来自过程控制系统(L2级)的超快冷单根冷却集管设定水量为120m3/hr，关闭超快冷集管气动开闭阀，并根据单根集管设定水量；当精轧机第四机架F4咬钢时，通过调节超快冷机旁供水管路上的压力调节阀组，以P目标值+ΔP为目标压力，进行供水管路压力闭环控制；带钢头部不冷段通过超快冷区域时，根据带钢位置，依次开启超快冷集管；带钢头部不冷段通过超快冷区域后，去掉压力补偿值ΔP，通过调节快冷机旁供水管路上的压力调节阀组，进行压力闭环控制，以恢复P目标值为闭环控制的目标压力；超快冷集管流量闭环控制器投入，以120m3/hr作为设定值，通过调节集管控制阀组的流量调节阀，闭环控制超快冷单根集管流量；控制系统根据产品冷却工艺要求动态调节超快冷集管开启状态。
3.根据权利要求2所述的热轧带钢超快冷区域头部不冷控制方法，其特征在于超快冷区域头部不冷段长度的控制的具体方法如下：
步骤1：控制系统对带钢头部在生产线上所处的位置进行跟踪，当工艺要求的带钢头部不冷段长度大于0m时，投入头部不冷控制功能。
步骤2：当带钢头部到达精轧机入口特定位置或精轧机第一机架F1咬钢时，超快冷控制系统向供水泵站发送供水压力及流量信号，泵站采用开环控制方法供水压力和总流量进行粗调，同时超快冷控制系统调整超快冷机旁供水管路上的压力调节阀组至初始态，调节阀初始开口度优选35％～40％；
步骤3：超快冷供水泵站收到信号后，开始升频，采用开环控制方法，使供水压力接近0.2～0.9MPa区间的设定值，同时使供水流量接近3000～12000m3/h区间的目标值；
步骤4：当精轧机第二机架F2咬钢时，将所有超快冷集管气动开闭阀置于关闭状态，流量调节阀根据设定流量(45～350m3/hr)调节至所需开口度；
步骤5：当精轧机第四机架F4咬钢时，在设定压力P目标值的基础上，增加压力补偿值ΔP，ΔP的取值范围优选0.05MPa～0.25MPa，投入压力闭环控制系统，调节快冷机旁供水管路上的压力调节阀组使供水压力达到P目标值+ΔP；
步骤6：带钢头部不冷段进入超快冷区域，控制系统对带钢头部不冷段进行跟踪，当头部不冷段通过超快冷集管后，按设定的组态依次开启超快冷集管。
步骤7：带钢头部不冷段通过超快冷区域后，去掉压力补偿值ΔP，通过调节快冷机旁供水管路上的压力调节阀组，进行压力闭环控制，使供水管路压力稳定在P目标值；
步骤8：投入超快冷集管流量闭环控制系统，使超快冷集管流量快速达到设定的目标值，控制系统根据产品冷却工艺要求动态调节超快冷集管开启状态。
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