CN110064667B - 一种钢板层流冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢板层流冷却方法，包括：获取钢板的实时终轧温度；根据钢板厚度与钢板温度的对应关系对实时终轧温度进行修正；根据修正后的终轧温度计算出层流冷却设备中冷却集管的开启数量和位置；根据计算得到的冷却集管的开启数量和位置开启相应的冷却集管，对钢板进行冷却，终轧温度是水冷模型的输入参数，通过对不同厚度钢板的终轧温度进行修正，使得水冷模型的预计算结果与在线计算的结果更接近，进而使得由水冷模型输出的终冷温度更准确。根据对层流冷却设备中冷却集管的开启数量和位置的选择，能提高钢板冷却的均匀性，进而提高板形，解决了水冷后的钢板的终冷温度偏差过大以及板形飘曲的技术问题，实现了提高了钢板质量的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及钢板层流冷却技术领域，尤其涉及一种钢板层流冷却方法。
背景技术
ACC层流冷却设备无需人工操作,全部由现场传感器进行物料跟踪和温度检测，并通过水冷模型计算水冷规程来对钢板进行冷却，以达到目标终冷温度。但是由于钢板品种规格不同，终冷温度要求也不同，经常会导致水冷后的钢板的终冷温度偏差过大以及板形飘曲，严重影响了钢板的质量。
目前，钢板水冷后的温度均匀性及板形平直度是中厚板生产中ACC工艺控制难点，尤其对于目标终冷温度低、冷却强度大的钢板来说，钢板板形不平度，无法满足客户要求。
发明内容
本发明通过提供一种钢板层流冷却方法，解决了现有技术中水冷后的钢板的终冷温度偏差过大以及板形飘曲的技术问题，实现了提高了钢板质量的技术效果。
本发明提供了一种钢板层流冷却方法，包括：
获取钢板的实时终轧温度；
根据钢板厚度与钢板温度的对应关系对所述实时终轧温度进行修正；
根据修正后的终轧温度计算出层流冷却设备中冷却集管的开启数量和位置；
根据计算得到的所述冷却集管的开启数量和位置开启相应的冷却集管，对所述钢板进行冷却。
进一步地，所述根据修正后的终轧温度计算出层流冷却设备中冷却集管的开启数量和位置，包括：
将所述终轧温度与预设的目标终冷温度求差，得到冷却温降；
将所述冷却温降除以预设的目标冷速，得到钢板冷却时间；
将所述冷却时间与辊速相乘，得到冷却区距离；
将所述冷却区距离除以单组集管的长度，得到所述层流冷却设备中冷却集管的开启数量；
通过所述冷却集管的开启数量在预设的集管数量与集管位置的配置表中查表获得开启位置。
进一步地，还包括：建立钢板厚度与上下冷却集管水比的对应关系；
在所述根据计算得到的所述冷却集管的开启数量和位置开启相应的冷却集管的过程中，根据所述钢板厚度与上下冷却集管水比的对应关系控制开启的冷却集管的流量，使下冷却集管的流量总是大于相对应的上冷却集管的流量。
进一步地，还包括：
获取辊筒驱动电机在第一预定时间内转动的圈数，得到所述钢板移动的第一距离；
将所述钢板移动的第一距离与在所述层流冷却设备入口处的钢板监测部件距离终轧设备的第一已知距离进行比较；
若所述钢板移动的第一距离与所述第一已知距离的误差在预设范围内，则根据所述层流冷却设备入口处的钢板监测部件对所述钢板进行监测，得到所述钢板的位置；
所述根据计算得到的所述冷却集管的开启数量和位置开启相应的冷却集管，包括：
根据所述计算得到的所述冷却集管的开启数量、位置和得到的所述钢板的位置开启相应的冷却集管。
进一步地，若所述钢板移动的第一距离与所述第一已知距离的误差不在预设范围内，则根据所述辊筒驱动电机在第一预定时间内转动的圈数，得到所述钢板的位置。
进一步地，还包括：
获取辊筒驱动电机在第二预定时间内转动的圈数，得到所述钢板移动的第二距离；
将所述钢板移动的第二距离与在所述层流冷却设备出口处的钢板监测部件距离终轧设备的第二已知距离进行比较；
若所述钢板移动的第二距离与所述第二已知距离的误差在预设范围内，则根据所述层流冷却设备出口处的钢板监测部件对所述钢板进行监测，得到所述钢板的位置；
根据所述钢板的位置判断出所述钢板是否离开所述层流冷却设备以控制所述冷却集管的开闭。
进一步地，若所述钢板移动的第二距离与所述第二已知距离的误差不在预设范围内，则根据所述辊筒驱动电机在第二预定时间内转动的圈数，得到所述钢板的位置。
本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
先获取钢板的实时终轧温度；再根据钢板厚度与钢板温度的对应关系对实时终轧温度进行修正；接着根据修正后的终轧温度计算出层流冷却设备中冷却集管的开启数量和位置；最后根据计算得到的冷却集管的开启数量和位置开启相应的冷却集管，对钢板进行冷却。终轧温度是水冷模型的输入参数，通过对不同厚度钢板的终轧温度进行修正，使得水冷模型的预计算结果与在线计算的结果更加接近，进而使得由水冷模型输出的终冷温度更加准确。同时，根据对层流冷却设备中冷却集管的开启数量和位置的选择，能提高钢板冷却的均匀性，进而提高板形，由此解决了现有技术中水冷后的钢板的终冷温度偏差过大以及板形飘曲的技术问题，实现了提高了钢板质量的技术效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的钢板层流冷却方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的钢板层流冷却方法的原理图。
具体实施方式
本发明实施例通过提供一种钢板层流冷却方法，解决了现有技术中水冷后的钢板的终冷温度偏差过大以及板形飘曲的技术问题，实现了提高了钢板质量的技术效果。
本发明实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：
先获取钢板的实时终轧温度；再根据钢板厚度与钢板温度的对应关系对实时终轧温度进行修正；接着根据修正后的终轧温度计算出层流冷却设备中冷却集管的开启数量和位置；最后根据计算得到的冷却集管的开启数量和位置开启相应的冷却集管，对钢板进行冷却。终轧温度是水冷模型的输入参数，通过对不同厚度钢板的终轧温度进行修正，使得水冷模型的预计算结果与在线计算的结果更加接近，进而使得由水冷模型输出的终冷温度更加准确。同时，根据对层流冷却设备中冷却集管的开启数量和位置的选择，能提高钢板冷却的均匀性，进而提高板形，由此解决了现有技术中水冷后的钢板的终冷温度偏差过大以及板形飘曲的技术问题，实现了提高了钢板质量的技术效果。
为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
参见图1和图2，本发明实施例提供的钢板层流冷却方法，包括：
步骤S110：获取钢板的实时终轧温度；
对本步骤进行具体说明：
在轧机出口处设置有测温部件。当钢板头部离开轧机中心线后，经过轧机出口处的测温部件时，测温部件测量钢板从头部到尾部的纵向温度，将测量到的实际温度求平均值，得到钢板的实时终轧温度。
在本实施例中，测温部件为高温计。
步骤S120：根据钢板厚度与钢板温度的对应关系对实时终轧温度进行修正；
具体地，针对不同厚度规格的钢板，建立轧机终轧温度补偿值，如表1所示。在表1中，负数表示降温，正数表示升温。统计不同厚度规格范围轧机发出的终轧温度与ACC入口检测温度的误差规律，通过接口文件，对终轧温度进行补偿，从而降低了钢板终轧温度与开冷温度的温降，减少了水冷模型在线计算量，提高了模型的计算精度，保证了钢板的冷却均匀性。
表1轧机终轧温度补偿值
步骤S130：根据修正后的终轧温度计算出层流冷却设备中冷却集管的开启数量和位置；
对本步骤进行具体说明：
将终轧温度与预设的目标终冷温度求差，得到冷却温降；
将冷却温降除以预设的目标冷速，得到钢板冷却时间；
将冷却时间与辊速相乘，得到冷却区距离；
将冷却区距离除以单组集管的长度，得到层流冷却设备中冷却集管的开启数量；
通过冷却集管的开启数量在预设的集管数量与集管位置的配置表中查表获得开启位置。
具体地，层流冷却设备共有24组冷却集管，每2组冷却集管划分为1个单元，共分为12个单元，建立集管开启单元数量与开启单位位置的配置表，具体内容见表2。表2中，第一列代表开启集管单元的数量，第一行代表开启第几组集管单元。1代表开启，0代表不开启。在计算出所需冷却区长度后，换算成开启集管单元的数量，根据集管开启单元的数量自动调用相应位置的冷却集管单元，以保证钢板冷后的均匀性。
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 2 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 3 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 4 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 5 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 6 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 7 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 8 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 9 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 10 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 11 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 12 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
表2集管数量与集管位置的配置表
步骤S140：根据计算得到的冷却集管的开启数量和位置开启相应的冷却集管，对钢板进行冷却。
为了进一步保证钢板冷却的均匀性，还包括：建立钢板厚度与上下冷却集管水比的对应关系；
在根据计算得到的冷却集管的开启数量和位置开启相应的冷却集管的过程中，根据钢板厚度与上下冷却集管水比的对应关系控制开启的冷却集管的流量，使下冷却集管的流量总是大于相对应的上冷却集管的流量，从而保证了钢板的上下表面的冷却强度均匀，进而保证了钢板在快速冷却过程中保持良好的板形平直度。
具体地，建立了随流量、钢板厚度规格变化的上下集管水比配置表，即水比(水比是层流冷却设备中下冷却集管的流量与上冷却集管的流量的比值，是钢板厚度与钢板上集管水之间的对应关系)内容见表3。表3中，第一列代表上冷却集管的流量，单位为m3/h，第一行代表钢板厚度，单位为mm。在本实施例中，采用等差数列得出不同钢板厚度与水量之间的水比值。在层流冷却设备上下集管换热特效研究的基础上，根据钢板上下表面冷却强度不均与板形瓢曲关系，建立了随流量、钢板厚度规格变化的上下集管水比配置表。
| 0 | 6 | 22 | 35 | 60 | 80 | 100 |
| 80 | 1.60 | 1.85 | 2.25 | 2.55 | 2.70 | 2.90 |
| 100 | 1.65 | 1.90 | 2.30 | 2.60 | 2.75 | 2.95 |
| 120 | 1.70 | 1.95 | 2.35 | 2.65 | 2.80 | 2.97 |
| 140 | 1.80 | 2.00 | 2.45 | 2.80 | 2.85 | 2.99 |
表3钢板厚度与上下集管水比配置表
在表3中，钢板厚度规格为8～100mm，流量范围为80～140m3/h。由表3可知，钢板厚度越薄，流量越小，对应的集管水比值就越小。
为了避免因水冷出口的钢板监测部件无法准确监测到钢板物料而导致冷却设备无法正常执行冷却策略的情况发生，进而避免终冷偏差大情况的发生，还包括：
获取辊筒驱动电机在第一预定时间内转动的圈数，得到钢板移动的第一距离；具体地，在辊筒驱动电机的动力输出轴设置有变频器及编码器，通过辊筒驱动电机上的变频器及编码器监测获得转动的圈数。将获得的转动的圈数乘以第一预定时间得到钢板移动的第一距离。
将钢板移动的第一距离与在层流冷却设备入口处的钢板监测部件距离终轧设备的第一已知距离进行比较；
若钢板移动的第一距离与第一已知距离的误差在预设范围内，则说明钢板行进过程无异常，可以用第一已知距离修正钢板移动的第一距离，根据层流冷却设备入口处的钢板监测部件对钢板进行监测，得到钢板的位置；
在这种情况下，根据计算得到的冷却集管的开启数量和位置开启相应的冷却集管，包括：
根据计算得到的冷却集管的开启数量、位置和得到的钢板的位置开启相应的冷却集管。
若钢板移动的第一距离与第一已知距离的误差不在预设范围内，则说明钢板行进过程异常，不能用第一已知距离修正钢板移动的第一距离，根据辊筒驱动电机在第一预定时间内转动的圈数，得到钢板的位置。
在本实施例中，钢板监测部件为热金属检测仪。
具体地，当钢板最后1道次放钢离开轧机中心线后，根据钢板头部离开轧机中心线为起始点，根据辊道速度和钢板在辊道上运行的时间来计算钢板头部离轧机中心线的距离，现场热金属检测仪距离轧机中心线的距离是固定的，把计算出的钢板头部离轧机中心线的距离与该热金属检测仪距离轧机中心线的固定距离进行比较来判断。当现场热金属检测仪检测到钢板头部到达时，可将此时热金属检测仪的位置作为钢板头部的位置发给模型，修正模型计算的钢板头部位置。同时，当模型计算的钢板头部位置与现场热金属检测仪的位置相等时，也可设定为此时钢板到达此热金属检测仪的位置。当生产时热金属检测仪出现意外故障或检测不到钢板时，可以使用计算的钢板头位置代替热金属检测仪的固定位置以检测物料到位情况，触发相关阀门的开启或关闭，从而确保了过程控制的稳定性和执行效果。
具体地，还包括：
获取辊筒驱动电机在第二预定时间内转动的圈数，得到钢板移动的第二距离；具体地，将获得的转动的圈数乘以第二预定时间得到钢板移动的第二距离。
将钢板移动的第二距离与在层流冷却设备出口处的钢板监测部件距离终轧设备的第二已知距离进行比较；
若钢板移动的第二距离与第二已知距离的误差在预设范围内，则说明钢板行进过程无异常，可以用第二已知距离修正钢板移动的第二距离，根据层流冷却设备出口处的钢板监测部件对钢板进行监测，得到钢板的位置；
若钢板移动的第二距离与第二已知距离的误差不在预设范围内，则说明钢板行进过程异常，不能用第二已知距离修正钢板移动的第二距离，根据辊筒驱动电机在第二预定时间内转动的圈数，得到钢板的位置。
根据钢板的位置判断出钢板是否离开层流冷却设备以控制冷却集管的开闭。
通过使用以上参数，在生产16mm桥梁板时，冷后温度均匀性好，板形平直度满足客户要求。
【技术效果】
1、先获取钢板的实时终轧温度；再根据钢板厚度与钢板温度的对应关系对实时终轧温度进行修正；接着根据修正后的终轧温度计算出层流冷却设备中冷却集管的开启数量和位置；最后根据计算得到的冷却集管的开启数量和位置开启相应的冷却集管，对钢板进行冷却。终轧温度是水冷模型的输入参数，通过对不同厚度钢板的终轧温度进行修正，使得水冷模型的预计算结果与在线计算的结果更加接近，进而使得由水冷模型输出的终冷温度更加准确。同时，根据对层流冷却设备中冷却集管的开启数量和位置的选择，能提高钢板冷却的均匀性，进而提高板形，由此解决了现有技术中水冷后的钢板的终冷温度偏差过大以及板形飘曲的技术问题，实现了提高了钢板质量的技术效果。
2、建立集管开启单元数量与开启单位位置的配置表，提升了冷却的均匀性。
3、建立了钢板厚度与上下冷却集管水比的对应关系，对ACC上下集管的水比进行了全面优化，进一步保证了钢板冷却的均匀性，使得常规钢种的水冷板形的合格率由70％提高到99％以上。
4、本发明实施例还有选择性地通过计算出的钢板离开轧机中心线的头部位置代替钢板监测部件距离轧机中心线的固定距离，有效避免了当钢板终冷温度过低(小于550度)时，因水冷出口的钢板监测部件无法准确监测到钢板物料而导致冷却设备无法正常执行冷却策略的情况发生，进而避免了终冷偏差大情况的发生。本发明实施例通过对自动水冷钢板的物料跟踪系统进行优化，使得水冷过程控制的稳定性大大提高，每月减少了因水冷过程控制不稳定而导致的不合格品数达10块以上。
本发明实施例通过优化与水冷模型有关的参数，提高了模型的计算精度，使得实际终冷温度与目标终冷温度的偏差从±30℃缩小到±20℃，从而提高了水冷精度。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种钢板层流冷却方法，其特征在于，包括：
获取钢板的实时终轧温度；
根据钢板厚度与钢板温度的对应关系对所述实时终轧温度进行修正；
根据修正后的终轧温度计算出层流冷却设备中冷却集管的开启数量和位置；
根据计算得到的所述冷却集管的开启数量和位置开启相应的冷却集管，对所述钢板进行冷却；
根据对层流冷却设备中冷却集管的开启数量和位置的选择，能提高钢板冷却的均匀性，进而提高板形；
所述根据修正后的终轧温度计算出层流冷却设备中冷却集管的开启数量和位置，包括：
将所述终轧温度与预设的目标终冷温度求差，得到冷却温降；
将所述冷却温降除以预设的目标冷速，得到钢板冷却时间；
将所述冷却时间与辊速相乘，得到冷却区距离；
将所述冷却区距离除以单组集管的长度，得到所述层流冷却设备中冷却集管的开启数量；
通过所述冷却集管的开启数量在预设的集管数量与集管位置的配置表中查表获得开启位置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：建立钢板厚度与上下冷却集管水比的对应关系；
在所述根据计算得到的所述冷却集管的开启数量和位置开启相应的冷却集管的过程中，根据所述钢板厚度与上下冷却集管水比的对应关系控制开启的冷却集管的流量，使下冷却集管的流量总是大于相对应的上冷却集管的流量。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
获取辊筒驱动电机在第一预定时间内转动的圈数，得到所述钢板移动的第一距离；
将所述钢板移动的第一距离与在所述层流冷却设备入口处的钢板监测部件距离终轧设备的第一已知距离进行比较；
若所述钢板移动的第一距离与所述第一已知距离的误差在预设范围内，则根据所述层流冷却设备入口处的钢板监测部件对所述钢板进行监测，得到所述钢板的位置；
所述根据计算得到的所述冷却集管的开启数量和位置开启相应的冷却集管，包括：
根据所述计算得到的所述冷却集管的开启数量、位置和得到的所述钢板的位置开启相应的冷却集管。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述钢板移动的第一距离与所述第一已知距离的误差不在预设范围内，则根据所述辊筒驱动电机在第一预定时间内转动的圈数，得到所述钢板的位置。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
获取辊筒驱动电机在第二预定时间内转动的圈数，得到所述钢板移动的第二距离；
将所述钢板移动的第二距离与在所述层流冷却设备出口处的钢板监测部件距离终轧设备的第二已知距离进行比较；
若所述钢板移动的第二距离与所述第二已知距离的误差在预设范围内，则根据所述层流冷却设备出口处的钢板监测部件对所述钢板进行监测，得到所述钢板的位置；
根据所述钢板的位置判断出所述钢板是否离开所述层流冷却设备以控制所述冷却集管的开闭。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，若所述钢板移动的第二距离与所述第二已知距离的误差不在预设范围内，则根据所述辊筒驱动电机在第二预定时间内转动的圈数，得到所述钢板的位置。
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