CN107282650A - 一种保证终轧温度的大加速度控制方法 - Google Patents

Abstract

一种保证终轧温度的大加速度控制方法，属于轧制过程温度控制领域。为解决针对不同钢种的控制需求，提高轧机生产能力，缩短生产时间，保证终轧温度稳定性、均匀性的问题。该控制方法在带钢长度方向上，生成两点；根据点的信息，计算各点的终轧温度计算值和速度计算值，计算温度/速度的敏感系数；计算考虑可调机架间冷却水到极限能力时的点终轧温度计算值和目标值的温度偏差，结合温度/速度的敏感系数，计算出点达到目标温度所需的速度改变量；通过反复迭代计算，直到点的终轧温度趋近于目标温度为止；最终求出带钢大加速度的区域长度。该方法解决了终轧温度控制和提高轧制节奏之间的矛盾，缩短了生产时间，提高了轧机生产能力。

Description

一种保证终轧温度的大加速度控制方法

技术领域

本发明属于轧制过程温度控制领域，尤其涉及一种保证终轧温度的大加速度控制方法。

背景技术

终轧温度是热轧带钢质量控制的关键因素之一，其不仅影响轧制带钢的组织性能，还影响轧后带钢的金相组织、力学性能。因此，为了实现终轧温度控制，需要保证带钢头部达到目标温度和带钢全长终轧温度均匀性，以满足带钢全长物理性能。

由于带钢全长在空气中停留时间不同，带钢在整个长度上的终轧温度是不同的，一般尾部的终轧温度低于头部。控制带钢头、尾部的温差，是决定带钢轧制质量的重要环节，头尾温差越小，带钢的全长性能越均匀，轧制稳定性越高，带钢质量越好。因此，应该严格控制带钢的头尾部温差。

目前，一般采用固定机架间冷却水，调节加速度来消除头尾温差，以期达到带钢头、尾终轧温度均匀，但由于速度升高不仅减少了热损失，而且增加了塑性变形热，故若升速过快反会使带钢温度过高而不满足控制要求，导致轧制速度提升不起来，影响了轧制节奏的提升，且稳定性差；而采用固定加速度，调节机架间冷却水，当精轧出口高温计检测到信号时，轧机以给定的大加速度值进行升速轧制，缩短尾部在空气中停留时间，提高尾部终轧温度，以此来保持带钢全长终轧温度恒定。而在实际生产过程中，采用大加速度轧制，利于提高轧机生产能力，但会使带钢的终轧温度沿长度方向上从头部至尾部逐渐升高，并超出控制要求，不利于终轧温度控制，这就与终轧温度控制发生矛盾。因此，有必要提出一种保证终轧温度的大加速度控制方法。

一种保证终轧温度的大加速度控制方法能够以大加速度进行轧制，合理计算大加速度区域，充分利用轧机生产能力，提高轧制节奏，在加速过程中利用机架间冷却水来控制终轧温度，保证带钢全长终轧温度均匀性，从而有效解决提高轧机生产力与带钢终轧温度控制之间的矛盾。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种保证终轧温度的大加速度控制方法，针对不同钢种的控制需求，既能提高轧机生产能力，缩短生产时间，又能保证终轧温度稳定性、均匀性。

本发明的技术方案为：

步骤一、在带钢长度方向上，确定两点(点A、点B)，确定原则为：卷取带载时，中间坯长度方向上位置为点A；点A位置后的任意位置l确定为点B；

步骤二、根据中间坯长度方向上点的位置，获取点的信息包括：中间坯厚度，中间坯温度，中间坯长度，目标厚度，目标温度，各机架间冷却水设定值等；

步骤三、根据点的信息，利用温度计算模型分别计算点A和点B的出口速度和终轧温度计算值；

步骤四、根据点A和点B的出口速度的偏差以及终轧温度计算值的偏差，计算温度/速度的敏感系数dT/dV；

步骤五、计算点B处考虑可调机架间冷却水到极限能力时的终轧温度计算值T^B _drop，得到大加速下的终轧温度计算值和目标值的温度偏差ΔT₀；

T^B _drop＝T^B ₀+ΣΔT_drop，j；

ΔT_drop，j＝a_j*f_j ²+b_j*f_j+c_j；

ΔT₀＝T_target-T^B _drop；

式中：

T^B ₀表示根据当前机架间冷却水水量得到的终轧温度计算值；

T^B _drop表示考虑可调机架间冷却水到极限能力时得到的终轧温度计算值；

T_target表示带钢终轧温度目标值；

ΔT_drop，j表示第j机架间冷却水水量的调节裕量引起的终轧温度变化量；

f_j表示第j机架间水水量的调节裕量与最大水量的百分比；

a_j，b_j，c_j表示第j机架间水水量和终轧温度变化量关系式的系数。

步骤六、温度偏差ΔT₀乘以温度/速度的敏感系数dT/dV的倒数，可计算出达到目标温度所需的速度改变量Δv₀；

Δv₀＝ΔT₀*(1/dT/dV)；

步骤七、点B的出口速度v^b ₀+Δv₀，得到点B大加速下的出口速度v^b’ ₀。判断此时点B大加速下的出口速度v^b’ ₀是否大于速度极限值v_max，若是，则点B大加速下的出口速度修正为v_max；若否，则点B大加速下的出口速度保持不变；

步骤八、点B大加速下的出口速度v^b’ ₀，结合点A的出口速度v^a ₀，以及给定的功率加速度a，计算出初始大加速的长度L₀，

步骤九、判断温度偏差ΔT₀是否满足控制要求，若满足，则初始大加速的长度L₀即为最终大加速的长度L；若不满足，则继续执行步骤一，由点A位置+初始高加速长度L₀，重新确定带钢长度方向位置点B，计算点B的出口速度和终轧温度计算值，并得到一个新的温度/速度的敏感系数，温度偏差随后用于确定要达到目标的温度所必需的速度变化量Δv_i。通过速度变化量Δv_i+点B的出口速度，结合点A的出口速度和功率加速度，利用Newton-Raphson法循环迭代，直到温度偏差趋近于目标温度为止，从而得出最终的大加速长度L_i。

本发明提供的一种保证终轧温度的大加速度控制方法通过考虑可调机架间冷却水的极限能力和终轧温度计算值，利用Newton-Raphson迭代计算出带钢大加速度的区域长度，在轧制过程中能够以最短的时间达到最大轧速，同时在大加速过程中保证带钢全长终轧温度满足控制要求。该方法即能提高轧制节奏，又能保证温度稳定性、均匀性，能够满足不同钢种的控制需求。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的初始大加速长度的计算流程图；

图2是本发明具体实施方式的最终大加速长度的计算流程图；

图3是本发明具体实施方式的出口速度和终轧温度实测值趋势图；

具体实施方式

本发明实施例提供的一种保证终轧温度的大加速度控制方法，利用实际工艺数据计算带钢大加速度的区域长度，应用于轧制过程温度控制领域。选取钢种SDC01，规格3.0*1570mm，采用大加速度为例，工艺参数如表1，说明如下。

表1 精轧各道次工艺参数

(1)在中间坯长度方向上，确定两点，确定原则为：卷取带载时，中间坯长度方向上位置为点A，距中间坯头部位置9.043m处；点A位置后的任意位置l确定为点B，l初始值为3m，即为距中间坯头部位置12.043m处；

(2)根据中间坯长度方向上点的位置，获取点的信息包括：中间坯厚度，中间坯温度，中间坯长度，目标厚度，目标温度，各机架间冷却水设定值等；

(3)根据点的信息，利用温度计算模型分别计算点A和点B的出口速度和终轧温度计算值，计算结果如表2所示；

表2 点计算结果

位置点	出口速度/m/s	终轧温度计算值/℃
			点A	10.110	889.414
点B	10.204	889.570

(4)根据点A和点B的出口速度的偏差以及终轧温度计算值的偏差，计算温度/速度的敏感系数dT/dV；

dT/dV＝1.660℃/m/s

(5)计算点B处考虑可调机架间冷却水到极限能力时的终轧温度计算值T^B _drop，得到大加速下的终轧温度计算值和目标值的温度偏差ΔT₀，计算结果如表3所示；

T^B _drop＝T^B ₀+ΣΔT_drop，j；

ΔT_drop，j＝a_j*f_j ²+b_j*f_j+c_j；

ΔT_0＝T_target-T^B _drop；

式中：

T^B ₀表示根据当前机架间冷却水水量得到的终轧温度计算值；

T^B _drop表示考虑可调机架间冷却水到极限能力时得到的终轧温度计算值；

T_target表示带钢终轧温度目标值；

ΔT_drop，j表示第j机架间冷却水水量的调节裕量引起的终轧温度变化量；

f_j表示第j机架间水水量的调节裕量与最大水量的百分比；

a_j，b_j，c_j表示第j机架间水水量和终轧温度变化量关系式的系数。

表3 温度偏差计算结果

位置点	TB drop/℃	ΣΔTdrop，j/℃	ΔT0/℃
				点B	882.870	-6.74	7.17

(6)温度偏差ΔT₀乘以温度/速度的敏感系数dT/dV的倒数，可计算出达到目标温度所需的速度改变量Δv₀；

Δv₀＝ΔT₀*(1/dT/dV)＝4.320m/s

(7)点B的出口速度v^b ₀+Δv₀，得到点B大加速下的出口速度v^b’ ₀为14.524m/s。判断此时出口速度v^b’ ₀是否大于速度极限值v_max，若是，则点B大加速下的出口速度v^b’ ₀修正为v_max；若否，则点B大加速下的出口速度v^b’ ₀保持不变；

(8)点B大加速下的出口速度v^b’ ₀，结合点A的出口速度v^a ₀，以及给定的功率加速度a，计算出初始大加速的长度L₀，如图1所示，计算结果如表4所示。

表4 初始长度计算结果

(9)判断温度偏差ΔT₀是否满足控制要求，若满足，则初始大加速的长度L₀即为最终大加速的长度L；若不满足，则继续执行步骤一，由点A位置+初始高加速长度L₀，重新确定带钢长度方向位置点B，计算点B的出口速度和终轧温度计算值，并得到一个新的温度/速度的敏感系数，温度偏差随后用于确定要达到目标的温度所必需的速度变化量Δv_i。如图2所示。通过速度变化量Δv_i+点B的出口速度，结合点A的出口速度和功率加速度，利用Newton-Raphson法循环迭代，当迭代次数i＝2时，温度偏差ΔT₀＝0.028℃，趋近于目标温度，循环结束，从而得出最终的大加速长度L₂＝166.756m，计算结果如表5所示。

表5 迭代计算结果

迭代次数i	出口速度/m/s	ΔT0/℃	大加速的长度L0/m
				0	14.524	7.17	271.864
1	12.986	-3.92	166.039
				2	12.997	0.028	166.756

利用一种保证终轧温度的大加速度控制方法，考虑可调机架间冷却水的极限能力和终轧温度计算值，利用Newton-Raphson迭代计算出带钢大加速度的区域长度，统计带钢全长速度和温度随时间的变化曲线，如图3所示，当卷取带载后，开始大加速，大加速长度达到L₂时，停止大加速，并保持此速度直到抛钢，精轧出口F6带载时间为64.5s，比同钢种规格卷采用加速度调节模式减少了7.31s，有效缩短了轧制时间，提高了轧机生产能力，同时带钢全长终轧温度控制命中率为100％，满足终轧温度控制要求。

Claims (3)

1.一种保证终轧温度的大加速度控制方法，其特征在于：

步骤一、在中间坯长度方向上，确定两点，分别为点A和点B；

步骤二、根据中间坯长度方向上点的位置，获取点的信息包括：中间坯厚度，中间坯温度，中间坯长度，目标厚度，目标温度，各机架间冷却水设定值；

步骤三、根据点的信息，利用温度计算模型分别计算点A和点B的出口速度和终轧温度计算值；

步骤四、根据点A和点B的出口速度的偏差dV以及终轧温度计算值的偏差dT，计算温度/速度的敏感系数dT/dV；

步骤五、计算点B处考虑可调机架间冷却水到极限能力时的终轧温度计算值T^B _drop，得到大加速下的终轧温度计算值和目标值的温度偏差ΔT₀；

步骤六、温度偏差ΔT₀乘以温度/速度的敏感系数dT/dV的倒数，可计算出达到目标温度所需的速度改变量Δv₀；

Δv₀＝ΔT₀*(1/dT/dV)；

步骤七、点B的出口速度v^b ₀+Δv₀，得到点B大加速下的出口速度v^b’ ₀。判断此时点B大加速下的出口速度v^b’ ₀是否大于速度极限值v_max，若是，则点B大加速下的出口速度修正为v_max；若否，则点B大加速下的出口速度保持不变；

步骤八、点B大加速下的出口速度v^b’ ₀，结合点A的出口速度v^a ₀，以及给定的功率加速度a，计算出初始大加速的长度L₀，

<mrow> <msub> <mi>L</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>v</mi> <mn>0</mn> <msup> <mi>b</mi> <mrow> <mo>,</mo> <mn>2</mn> </mrow> </msup> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>v</mi> <mn>0</mn> <msup> <mi>a</mi> <mn>2</mn> </msup> </msubsup> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mi>a</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

步骤九、判断温度偏差ΔT₀是否满足控制要求，若满足，则初始大加速的长度L₀即为最终大加速的长度L；若不满足，则继续执行步骤一，由点A位置+初始高加速长度L₀，重新确定带钢长度方向位置点B，计算点B的出口速度和终轧温度计算值，并得到一个新的温度/速度的敏感系数，温度偏差随后用于确定要达到目标的温度所必需的速度变化量Δv_i。通过速度变化量Δv_i+点B的出口速度，结合点A的出口速度和功率加速度，利用Newton-Raphson法循环迭代，直到温度偏差趋近于目标温度为止，从而得出最终的大加速长度L_i。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述的点A和点B的确定原则为：卷取带载时，中间坯长度方向上位置为点A；点A位置后的任意位置l确定为点B，任意位置l取值范围为：3～5m。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述的温度偏差ΔT₀的计算过程为：

T^B _drop＝T^B ₀+ΣΔT_drop，j；

ΔT_drop，j＝a_j*f_j ²+b_j*f_j+c_j；

ΔT₀＝T_target-T^B _drop；

式中：

T^B ₀表示根据当前机架间冷却水水量得到的终轧温度计算值；

T^B _drop表示考虑可调机架间冷却水到极限能力时得到的终轧温度计算值；

T_target表示带钢终轧温度目标值；

ΔT_drop，j表示第j机架间冷却水水量的调节裕量引起的终轧温度变化量；

f_j表示第j机架间水水量的调节裕量与最大水量的百分比；

a_j，b_j，c_j表示第j机架间水水量和终轧温度变化量关系式的系数。