CN108672504B - 一种冷轧带钢感应加热钢卷过渡温度控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷轧带钢感应加热钢卷过渡温度控制方法，该方法首先计算当前钢卷在目标温度上下限所对应的感应加热功率设定值，接着计算下一钢卷在目标温度上下限所对应的感应加热功率设定值，再判断当前钢卷设定功率上下限和下一钢卷设定功率上下限是否存在功率重叠区，当存在功率重叠区时取功率重叠区的中间功率值作为钢卷过渡阶段的功率设定值，实现冷轧带钢感应加热钢卷过渡时的带钢温度控制。利用本发明可以保证当前钢卷出口温度和一下钢卷出口温度在钢卷过渡阶段均在工艺允许的偏差范围内，减少甚至避免使用过渡钢卷，提高冷轧机组生产效率，降低生产成本。

Description

一种冷轧带钢感应加热钢卷过渡温度控制方法
技术领域
本发明涉及冷轧技术，尤其涉及一种冷轧带钢感应加热钢卷过渡温度控制方法。
背景技术
感应加热的工作原理是在被加热金属工件外绕上一组感应线圈，当感应线圈中流过某一频率的交流电流时，就会产生相同频率的交变磁通，交变磁通又会在金属工件中产生一定的感应电势，进而产生感应电流，感应电流再产生焦耳热，实现对金属工件的快速加热。感应加热具有加热速度快、功率调整灵活方便、温度控制精度高、非接触式加热、对加热对象表面无污染、加热温度均匀性好、高效节能、环保无污染、设备占地面积小等其它传统加热方式无可比拟的优点，近年来逐步在冷轧带钢生产中受到广泛的应用。
通常感应器出口的带钢温度是感应加热最重要的工艺控制指标，而出口带钢温度控制通常是通过间接控制感应加热电源的输出功率来实现的。对连续处理冷轧机组，当前钢卷和下一卷钢卷的生产工艺发生变化，在当前钢卷和下一钢卷过渡时，需同时兼顾当前钢卷出口温度和下一钢卷出口温度均在工艺控制指标范围内。现有技术的做法是在当前钢卷和下一钢卷之间插入一个过渡钢卷(通常为低规格普碳钢)，过渡钢卷的前半部分按当前钢卷的出口温度要求设定感应加热功率，过渡钢卷的后半部分按下一钢卷的出口温度要求设定感应加热功率。这种方法简单可靠，但插入的过渡钢卷并不是有效的产品，过渡钢卷的跑带运行及对其进行感应加热增加了机组的能源消耗，增加了生产成本，降低了生产效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种冷轧带钢感应加热钢卷过渡温度控制方法，保证当前钢卷出口温度和下一钢卷出口温度在钢卷过渡时均在工艺允许的偏差范围内，并减少过渡钢卷的使用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种冷轧带钢感应加热钢卷过渡温度控制方法，包括以下步骤：
(1)计算当前钢卷在目标温度上限和目标温度下限所对应的感应加热功率上限设定值和感应加热功率下限设定值；
(2)计算下一钢卷在目标温度上限和目标温度下限所对应的感应加热功率上限设定值和感应加热功率下限设定值；
(3)判断当前钢卷设定功率上限值及设定功率下限值和下一钢卷设定功率上限值及设定功率下限值是否存在功率重叠区；
(4)当存在功率重叠区时取功率重叠区的中间功率值作为钢卷过渡阶段的功率设定值；当不存在功率重叠区时则在当前钢卷和下一钢卷之间插入过渡钢卷。
按上述方案，所述步骤(4)中钢卷过渡阶段的时机为从带钢焊缝进入感应加热器入口时开始到带钢焊缝离开感应加热器出口时停止：即带钢焊缝进入感应器入口前，使用当前钢卷正常功率设定值设定感应加热功率；当带钢焊缝进入感应器入口后且离开感应器出口前，使用功率重叠区中间功率值设定感应加热功率；当带钢焊缝离开感应器出口后，使用下一钢卷正常功率设定值设定感应加热功率。
按上述方案，所述步骤(1)和(2)中，感应加热功率设定值依据机组生产速度、工艺目标温度、带钢的宽度、厚度、密度、比热容、覆层的厚度、密度和比热容参数计算。
按上述方案，所述步骤(4)中钢卷过渡阶段的内容包括带钢钢种变化、带钢规格变化、带钢加热目标温度变化、带钢生产速度变化、覆层规格变化。
按上述方案，所述冷轧带钢的生产机组包括酸轧机组、酸洗机组、连退机组、彩涂机组、镀锌机组、镀锡机组。
本发明钢卷过渡温度控制方法可在PLC、DCS、工控机、单片机、DSP等多种硬件平台上编程实现。
本发明产生的有益效果是：
1)充分考虑了带钢钢种、带钢规格、生产速度、加热工艺、覆层规格等多种因素变化引起的钢卷过渡，并可保证当前钢卷出口温度和下一钢卷出口温度均在工艺允许的偏差范围内。
2)减少了在当前钢卷和下一钢卷之间插入过渡钢卷进行非有效生产的概率，降低了生产成本，提高了生产效率。
3)本发明控制方法可在多种类型的控制硬件平台上通过软件编程实现，既可用于新建冷轧机组的感应加热装置，也可用于现有冷轧机组的增加感应加热装置，适用性和可实现性强。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的方法流程图；
图2是本发明实施例的判断前一钢卷功率上下限和后一钢卷功率上下限是否存在功率重叠区的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种冷轧带钢感应加热钢卷过渡温度控制方法，包括以下步骤：
(1)计算当前钢卷在目标温度上限和目标温度下限所对应的感应加热功率上限设定值Pc_max和感应加热功率下限设定值Pc_min；
(2)计算下一钢卷在目标温度上限和目标温度下限所对应的感应加热功率上限设定值Pn_max和感应加热功率下限设定值Pn_min；
(3)判断当前钢卷设定功率上限值Pc_max及设定功率下限值Pc_min和下一钢卷设定功率上限值Pn_max及设定功率下限值Pn_min是否存在功率重叠区，具体来说可分为下述5种情况，如附图2所示：
(a)Pc_max>Pn_max≥Pc_min>Pn_min存在功率重叠区
(b)Pn_max>Pc_max≥Pn_min>Pc_min存在功率重叠区
(c)Pc_max＝Pn_max>Pc_min＝Pn_min存在功率重叠区
(d)Pc_max>Pc_min>Pn_max>Pn_min不存在功率重叠区
(e)Pn_max>Pn_min>Pc_max>Pc_min不存在功率重叠区
(4)当存在功率重叠区时取功率重叠区的中间功率值Pt作为钢卷过渡阶段的感应加热功率设定值，当不存在功率重叠区时则在当前钢卷和下一钢卷之间插入过渡钢卷，具体来说可分为下述5种情况，如图2所示：
(a)可过渡，无需插入过渡钢卷；
(b)可过渡，无需插入过渡钢卷；
(c)可过渡，无需插入过渡钢卷；
(d)不可过渡，需插入过渡钢卷；
(e)不可过渡，需插入过渡钢卷；
感应加热功率设定值依据机组生产速度、工艺目标温度、带钢的宽度、厚度、密度、比热容、覆层的厚度、密度、比热容等参数计算。
对本具体实施例中的酸轧机组，由于带钢上没有覆层材料，当前钢卷的正常加热功率Pc，当前钢卷的上限加热功率Pc_max，当前钢卷的下限加热功率Pc_min，可按如下公式计算：
wc为当前钢卷宽度，dc为当前钢卷厚度，vc为当前钢卷生产速度，ρc为当前钢卷密度，Cc为当前钢卷比热容，tc为当前钢卷加热目标温度，Δtc为当前钢卷允许温度偏差。
对本具体实施例中的酸轧机组，由于带钢上没有覆层材料，下一钢卷的正常加热功率Pn，下一钢卷的上限加热功率Pn_max，下一钢卷的下限加热功率Pn_min，可按如下公式计算：
wn为下一钢卷宽度，dn为下一钢卷厚度，vn为下一钢卷生产速度，ρn为下一钢卷密度，Cn为下一钢卷比热容，tn为下一钢卷加热目标温度，Δtn为下一钢卷允许温度偏差。
t0为感应器入口带钢的实际温度，通常由环境温度所决定，并可由入口板温计测量得到；η为感应电源的效率，由感应电源的固有特性所决定。
所述钢卷过渡的时机为从带钢焊缝进入感应加热器入口时开始到带钢焊缝离开感应加热器出口时停止。即带钢焊缝进入感应器入口前，使用当前钢卷正常功率设定值Pc设定感应加热功率；当带钢焊缝进入感应器入口后且离开感应器出口前，使用功率重叠区中间功率值Pt设定感应加热功率；当带钢焊缝离开感应器出口后，使用下一钢卷正常功率设定值Pn设定感应加热功率。
钢卷过渡的内容包括带钢钢种变化(钢种变化通常导致带钢密度ρ和带钢比热容C的变化)、带钢规格变化(带钢宽度w变化或带钢厚度d变化)、带钢加热目标温度t变化、带钢生产速度v变化、覆层规格变化等。钢卷过渡变化的内容可包括上述因素中的任意一种和任意几种。
所述冷轧带钢生产机组包括酸轧机组、酸洗机组、连退机组、彩涂机组、镀锌机组、镀锡机组等。在本实施例中，冷轧带钢生产工艺机组为硅钢酸轧机组。
所述钢卷过渡温度控制方法可在PLC、DCS、工控机、单片机、DSP等多种硬件平台上编程实现。在本实施例中，钢卷过渡温度控制方法在西门子S7-1200PLC上通过博图Step7编程软件中的SCL语言软件编程实现。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种冷轧带钢感应加热钢卷过渡温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)计算当前钢卷在目标温度上限和目标温度下限所对应的感应加热功率上限设定值和感应加热功率下限设定值；
(2)计算下一钢卷在目标温度上限和目标温度下限所对应的感应加热功率上限设定值和感应加热功率下限设定值；
(3)判断当前钢卷设定功率上限值及设定功率下限值和下一钢卷设定功率上限值及设定功率下限值是否存在功率重叠区；
(4)当存在功率重叠区时取功率重叠区的中间功率值作为钢卷过渡阶段的感应加热功率设定值；当不存在功率重叠区时则在当前钢卷和下一钢卷之间插入过渡钢卷。
2.根据权利要求1所述的冷轧带钢感应加热钢卷过渡温度控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中钢卷过渡阶段的时机为从带钢焊缝进入感应加热器入口时开始到带钢焊缝离开感应加热器出口时停止：即带钢焊缝进入感应器入口前，使用当前钢卷正常功率设定值设定感应加热功率；当带钢焊缝进入感应器入口后且离开感应器出口前，使用功率重叠区中间功率值设定感应加热功率；当带钢焊缝离开感应器出口后，使用下一钢卷正常功率设定值设定感应加热功率。
3.根据权利要求1所述的冷轧带钢感应加热钢卷过渡温度控制方法，其特征在于，所述步骤(1)和(2)中，感应加热功率设定值依据机组生产速度、工艺目标温度、带钢的宽度、厚度、密度、比热容、覆层的厚度、密度和比热容参数计算。
4.根据权利要求1所述的冷轧带钢感应加热钢卷过渡温度控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中钢卷过渡阶段的内容包括带钢钢种变化、带钢规格变化、带钢加热目标温度变化、带钢生产速度变化、覆层规格变化。
5.根据权利要求1所述的冷轧带钢感应加热钢卷过渡温度控制方法，其特征在于，所述冷轧带钢的生产机组包括酸轧机组、酸洗机组、连退机组、彩涂机组、镀锌机组、镀锡机组。
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