CN110860565B - 一种精确实现带钢边部对称遮挡的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种精确实现带钢边部对称遮挡的方法，属于冶金行业热轧设备改造和热轧工艺控制技术领域。技术方案是：通过在模型数据表中预设定不同品种、规格对应的边部遮挡参数，进一步通过检测带钢的横向温度分布来识别实际遮挡宽度的偏差并反馈，实现灵活控制边部遮挡宽度调整，保证不同品种带钢的边部遮挡要求，进而确保不同品种带钢的温度控制。本发明还通过调整边部遮挡机构的横向位置，实现不对中带钢的对称边部遮挡；通过两个方法协调控制，减少了不同品种、不同规格及不同对中程度的热轧产品由于边部温度梯度影响而带来的性能、板型等质量问题。

Description

一种精确实现带钢边部对称遮挡的方法

技术领域

本发明涉及一种精确实现带钢边部对称遮挡的方法，属于冶金行业热轧设备改造和热轧工艺控制技术领域。

背景技术

带钢在层流冷却过程中，由于各部位冷却条件不同，会导致带钢沿宽度方向、厚度方向以及长度方向存在不同程度的温度不均匀，最终导致各方向组织和性能的不均匀。在带钢宽度方向上，带钢边部和带钢中部在轧后冷却过程中出带钢宽度方向的冷却不均匀，原因主要有以下几方面：

① 在轧制过程中，钢板边部的换热条件优于中间部位，终轧后在边部存在较大的温度梯度；

② 在冷却的过程中，冷却水向钢板边部流动使得边部的换热系数相对于中间部位要大得多，加重了边部的过冷；

③ 冷却过程中，沿钢板宽度方向，集管的流量分布不均匀，使得带钢宽度方向上不同位置处水流密度存在一定差异，因而存在着冷却温度的梯度。

通过实验过程温度追踪发现，边部温度比中间部位温度低，温度差值可达 60－80℃。当这样一个温度梯度冷却到室温时，将导致热应力和相变应力分布不均，同时造成带钢沿宽度方向的组织性能不均匀，使带钢在冷却后形成残余应力，并最终影响带钢板形。热轧生产线在生产普通低碳钢的过程中，带钢降温到冷态常温时，边浪比较严重，加大了平整线的工作量，同时造成了轧辊磨削工作量增加的矛盾；另外在轧制品种钢时由于温度均匀性的要求较高，往往达不到控制要求，出现质量问题。

已有技术的热连轧和CSP生产线一般都采用边部遮挡技术，例如中国专利CN202343580U一种精确控制带钢温度的边部遮挡装置，在一定程度上解决了低碳钢和薄规格生产中存在的带钢边部和中间温度差过大带来的问题，通过挡水板引导层流冷却区上部冷却水，使其不落在带钢边部，使带钢边部一定宽度上的温度略高于中部温度，保证温降后的板形。目前钢厂一般只是一级HMI（人机界面）中进行简单选择并在不同的断面尺寸基础上增加一个附加值，达到控制边部温度目的。热轧厂在投产初期也是在一级通过操作工在HMI画面中根据钢种和宽度手动打开和关闭该装置，存在很多的局限性，即：①不能满足多种钢种混编轧制时，频繁的改变边部遮挡投用状态的要求；②对不同钢种、厚度、宽度的带钢，达不到随时改变被遮挡的宽度的要求；③在轧制对温度敏感的品种钢或对性能要求比较高的钢种时达不到精确控制要求；④带钢的对中情况较差时会出现两侧边部遮挡宽度不对称，导致严重侧弯等缺陷。

所以，随着对产品性能要求的不断提高，需要分钢种、分规格和实现对称冷却控制的技术出现。

发明内容

本发明的目的是提供一种精确实现带钢边部对称遮挡的方法，对层冷边部遮挡进行改进，减少了由于边部温度梯度带来的对不同品种、不同规格及不同对中程度的热轧产品性能及质量的影响，解决已有技术存在上述技术问题。

本发明的技术方案是：

一种精确实现带钢边部对称遮挡的方法，包括带钢边部遮挡量的精确控制方法和边部遮挡横移量的控制方法；所述带钢边部遮挡量的精确控制方法，是通过在模型数据表中预设定不同品种、规格对应的边部遮挡参数，通过检测带钢的横向温度分布来识别实际遮挡宽度的偏差并反馈，实现灵活控制边部遮挡宽度调整，保证不同品种带钢的边部遮挡要求，进而确保不同品种带钢的温度控制；所述的边部遮挡横移量的控制方法，是通过调整边部遮挡机构的横向位置，实现不对中带钢的对称边部遮挡；通过所述的两种方法协调控制，最终精确实现所有带钢边部对称遮挡。

所述带钢边部遮挡量的精确控制方法，具体步骤包括：

a:首先在二级模型中根据板坯成分或硬度等级自动将带钢进行分类命名为若干个“Famliy”，同时按照包括目标宽度、厚度的各项参数传输给边部遮挡控制计算机；

b:启动边部遮挡后，所述的边部遮挡控制计算机首先从边部遮挡预设表（DC AreaOthers Preset）中，找到家族、宽度、厚度对应的边部遮挡量（Edge Mask Width Offset），根据品种钢的冷却强度特性需求，在数据表中设定需要遮挡的数量及宽度；

c:设置在层冷出口的热成像扫描仪精确测量带钢边部和中心的温度进一步的，热成像扫描仪将扫描的温度曲线传输给边部遮挡控制计算机进行判断，当差值大于一定阈值时，对边部遮挡的宽度或者边部遮挡装置投入的数量进行调节；

d：边部遮挡控制计算机将调节量反馈回边部遮挡预设表，并按照一定的权重对边部遮挡预设表进行修正；

所述的带钢边部遮挡，包括目前大多数产线采用的中轴提升式及两侧单独控制的小车遮挡形式。

所述的边部遮挡横移量的控制方法，具体步骤包括：

a：定义F7出口位置检测信号T0，卷取入口（层冷出口）板带位置信号T50，各边部遮挡机构的初始位置检测信号Tn，位置检测信号初始值T0、Tn、T50为中心线位置，设定为“0”；定义F7出口位置记录信号P0，卷取入口（层冷出口）板带位置记录信号P50，各边部遮挡机构的理论计算位置为Cn，其中，P0、P50、Cn为正值，板带偏向驱动侧，反之偏向操作侧；

b：F7出口板带位置记录信号P0，卷取入口（层冷出口热成像仪）板带位置记录信号P50分别传送到边部遮挡控制计算机，F7出口板带的位置记录信号P0与位置检测信号初始值T0相比较得到|T0-P0|，卷取入口（层冷出口，热成像仪数据）板带位置记录信号P50与位置检测信号初始值T50相比较得到|T50-P50|；

c：当|T0-P0|＞10或者|T50-P50|＞10mm时，通过线性差值的方式计算各边部遮挡理论计算位置Cn；

d：通过边部遮挡控制计算机进一步计算|Cn-Pn|，当某一个编号为n的边部遮挡机构的|Cn-Pn|＞10mm时，按照的边部遮挡理论计算位置Cn调整边部遮挡机构的横移机构，并将Cn记录为Pn；

e：当检测卷取入口（层冷出口）板带位置记录信号T50为∞时，表示，带钢完成轧制，各机构回初始位置，参数系统清零，完成本条带钢轧制。

本发明的有益效果是：层冷边部遮挡进行技术改进后，减少了不同品种、不同规格及不同对中程度的热轧产品由于边部温度梯度影响而带来的性能、板型等质量问题，具体包括：

（1）对传统层冷边部遮挡设备进行改进，借助层冷出口的温度扫描仪，可以方便的对边部遮挡的投用时机、效果等进行分析，及时的调整、反馈，有利于提高热轧厂品的整体质量。

（2）将产品进行分组控制，有利于提高控制精度，适应产品、用途或满足客户的个性化需求，本发明的特征表现在于分析了沿板宽方向钢板中部和边部的温度差以及由此造成的板形不良和组织性能差异，特别适用于宽板生产过程辅助设计，符合我国钢板生产的趋势和需求。

（3）本发明创造性的提出通过横移量的调整来解决不对中带钢无法使用边部遮挡的问题，不仅改善可见板形质量，而且对于改善带钢横向性能均匀性有显著效果，尤其是对于改善汽车大梁钢等高强钢在纵切后出现的“侧弯”有针对性改善效果。

（4） 本发明特别适用于宽带钢和高强合金钢的生产，能够有效控制宽带钢边部和中部温度差，进而控制边部和中部的板形差异；对于高强钢，如汽车大梁钢、车轮钢等品种，能够比较精确的控制带钢边部和中部的温度、控制组织相变，补偿钢卷降温过程产生的内应力，有效的控制带钢纵切后的侧弯问题。

附图说明

图1为本发明实施例中的实现不对中带钢边部对称遮挡的主视图；

图2为本发明实施例边部遮挡立面图；

图3为本发明实施例重热成像扫描仪精确测量带钢温度图；

图4为本发明实施例中热成像扫描仪的温度曲线和预设温度曲线对比图；

图5为本发明实施例的边部遮挡横移量的控制方法的控制流程图；

图6为本发明中实施例1的板宽方向温度分布图；

图7为本发明中实施例2的板宽方向温度分布图；

图8为本发明中实施例3的板宽方向温度分布图；

图中各编号为：1、连接杆；2、固定梁；3、摆动杆；4、挡水板；5、中轴；6、摆动杆二；7、横移驱动机构；8、横移梁；9、中轴安装板；10、中轴提升机构；

T0、F7出口板带位置检测信号；P0、F7出口板带位置记录信号；T50、卷取入口板带位置检测信号；P50、卷取入口板带位置记录信号；Pn（P1-P20）、各边部遮挡机构目前位置；Cn（C1-C20）、各边部遮挡机构计算位置。

具体实施方式

以下结合附图，通过实例对本发明作进一步说明。

一种精确实现带钢边部对称遮挡的方法，包括带钢边部遮挡量的精确控制方法和边部遮挡横移量的控制方法；所述带钢边部遮挡量的精确控制方法，是通过在模型数据表中预设定不同品种、规格对应的边部遮挡参数，通过检测带钢的横向温度分布来识别实际遮挡宽度的偏差并反馈，实现灵活控制边部遮挡宽度调整，保证不同品种带钢的边部遮挡要求，进而确保不同品种带钢的温度控制；所述的边部遮挡横移量的控制方法，是通过调整边部遮挡机构的横向位置，实现不对中带钢的对称边部遮挡；通过所述的两种方法协调控制，最终精确实现所有带钢边部对称遮挡。

所述的带钢边部遮挡量的精确控制方法，在二级模型中根据板坯成分或硬度等级自动将带钢进行分类命名为若干个“Famliy”，每个Famliy都可以单独进行设定计算控制，同时按照包括目标宽度、厚度的各项参数传输给边部遮挡控制计算机。

启动边部遮挡后，所述的边部遮挡控制计算机首先从边部遮挡预设表（DC AreaOthers Preset）中，找到家族、宽度、厚度对应的边部遮挡量（Edge Mask Width Offset），根据品种钢的冷却强度特性需求，在数据表中设定需要遮挡的数量及宽度。根据专业知识及以往的生产经验分组预设的边部遮挡量表格，基本能够通过产品、用途的不同给出合适的边部遮挡控制数据，在生产中得到需要的边部温度梯度，进而满足板带的板形要求。

设置在层冷出口的热成像扫描仪精确测量带钢边部和中心的温度，如图3所示，为某钢种在使用边部遮挡装置进行定量的边部遮挡后的板带断面温度场，其中两边部温度较高的位置即为遮挡实际宽度。进一步的，热成像扫描仪将扫描的温度曲线传输给边部遮挡控制计算机。

边部遮挡控制计算机通过判断热成像扫描仪的温度曲线和预设温度曲线的差值进行判断，如图4所示，当差值大于一定阈值时，对边部遮挡的宽度或者边部遮挡装置投入的数量进行调节。

边部遮挡控制计算机将调节量反馈回边部遮挡预设表，并按照一定的权重对边部遮挡预设表进行修正。

所述的带钢边部遮挡包括连接杆1、摆动杆3、挡水板4、中轴5、摆动杆二6、横移梁8、中轴安装板9、中轴提升机构10，但不限于本类型的边部遮挡装置，类似于两侧单独控制的小车遮挡形式同样适用。

如背景中所述的边部遮挡装置，中轴提升机构10通过中轴安装板9固定在横移梁8上，中轴通过左右两侧的连接杆1分别控制摆动杆3和摆动杆二6向两侧展开，层流冷却水的挡水板4则安装在摆动杆3和摆动杆二6的末端。当边部遮挡装置启用时，则形成如图2边部遮挡立面图所示效果。图中带钢宽度为B，BB部分则为边部遮挡开度。挡水板4引导层冷水直接流入排水沟内，在带钢边部形成被遮挡的带钢宽度Xe。

所述的边部遮挡横移量的控制方法为横移梁8的横移量控制方法，如果是两侧单独控制的小车遮挡形式，则为两个小车的对称轴线的控制方法，前提条件是：带钢在轧机F7出口的对中位置以多功能仪的数据为准；卷取入口处的对中位置以热成像仪的数据为准；各组边部遮挡在执行动作时，横移机构同步动作。边部遮挡横移量的控制方法的具体步骤如图5所示：

a：定义F7出口位置检测信号T0，卷取入口（层冷出口）板带位置信号T50，各边部遮挡机构的初始位置检测信号Tn，位置检测信号初始值T0、Tn、T50为中心线位置，设定为“0”；定义F7出口位置记录信号P0，卷取入口（层冷出口）板带位置记录信号P50，各边部遮挡机构的理论计算位置为Cn，其中，P0、P50、Cn为正值，板带偏向驱动侧，反之偏向操作侧；

b：F7出口板带位置记录信号P0，卷取入口（层冷出口热成像仪）板带位置记录信号P50分别传送到边部遮挡控制计算机，F7出口板带的位置记录信号P0与位置检测信号初始值T0相比较得到|T0-P0|，卷取入口（层冷出口，热成像仪数据）板带位置记录信号P50与位置检测信号初始值T50相比较得到|T50-P50|；

c：当|T0-P0|＞10或者|T50-P50|＞10mm时，通过线性差值的方式计算各边部遮挡理论计算位置Cn

d：通过边部遮挡控制计算机进一步计算|Cn-Pn|，当某一个编号为n的边部遮挡机构的|Cn-Pn|＞10mm时，按照的边部遮挡理论计算位置Cn调整边部遮挡机构的横移机构，并将Cn记录为Pn。

e：当检测卷取入口（层冷出口）板带位置记录信号T50为∞时，表示，带钢完成轧制，各机构回初始位置，参数系统清零，完成本条带钢轧制。

实施例1：

选用合金含量较高的高级别管线钢，通过冶炼得到较纯净的钢水，后经过连铸机连铸成铸坯。

将铸坯加热到1196℃，保温段停留35min，进行尾部温度补偿，然后除鳞高压水全部打开，压力为203Bar，除鳞温度为1180℃；经过除鳞后的铸坯进行3+5次粗轧，粗轧最后一道次压下率比自动设定增加5%，粗轧开轧温度为1132℃，粗轧终轧温度为1015℃，二次除鳞水压力为209Bar；粗轧立辊正常投用1,2和1,3,5道次，立辊挡水板密封正常不漏水；出粗轧机后保温罩全部打开，精轧入口的温度设定值为960℃，机架间冷却水全部打开；精轧出口的温度为820℃，成品带钢厚度18.4mm；层流冷却方式采取前段快速冷却，卷取温度为450℃；带钢边部遮挡量的精确控制方法查找钢种成分：

成品厚度4.7mm、成品宽度1520mm的带钢，边部遮挡量：1—4组，遮挡50—80mm；6—8组，遮挡80—130mm；第9组以后，遮挡200mm。根据轧机F7出口的多功能仪和卷取入口的热成像仪检测对中情况进行各层流冷却的边部遮挡机构的横移量控制。最终带钢边部温度与中部温度差不明显，可控制在15℃以内，两侧遮挡区域温度差在15℃以内。

实施例2：

选用合金含量较高的高级别管线钢，通过冶炼得到较纯净的钢水，后经过连铸机连铸成铸坯。

将铸坯加热到1191℃，保温段停留38min，进行尾部温度补偿，然后除鳞高压水全部打开，压力为197Bar，除鳞温度为1170℃；经过除鳞后的铸坯进行3+5次粗轧，粗轧最后一道次压下率比自动设定增加5%，粗轧开轧温度为1130℃，粗轧终轧温度为990℃，二次除鳞水压力为201Bar；粗轧立辊正常投用1,2和1,3,5道次，立辊挡水板密封正常不漏水；出粗轧机后保温罩全部打开，精轧入口的温度设定值为960℃，实际头部温度961℃，机架间冷却水全部打开；精轧出口的温度为820℃，成品带钢厚度18.4mm；层流冷却方式采取前段快速冷却，卷取温度为450℃；带钢边部遮挡量的精确控制方法查找钢种成分：

成品厚度7.5mm、成品宽度1550mm的带钢，边部遮挡量：1—3组，遮挡30—80mm；4—6组，遮挡80—130mm；7—9组，遮挡130—200mm；第9组以后，遮挡300mm。根据轧机F7出口的多功能仪和卷取入口的热成像仪检测对中情况进行各层流冷却的边部遮挡机构的横移量控制。最终带钢边部温度与中部温度差不明显，可控制在15℃以内，两侧遮挡区域温度差在15℃以内。

实施例3

选用合金含量较高的高级别管线钢，通过冶炼得到较纯净的钢水，后经过连铸机连铸成铸坯。

将铸坯加热到1186℃，保温段停留33min，进行尾部温度补偿，然后除鳞高压水全部打开，压力为199Bar，除鳞温度为1173℃；经过除鳞后的铸坯进行3+5次粗轧，粗轧最后一道次压下率比自动设定增加5%，粗轧开轧温度为1133℃，粗轧终轧温度为991℃，二次除鳞水压力为203Bar；粗轧立辊正常投用1,2和1,3,5道次，立辊挡水板密封正常不漏水；出粗轧机后保温罩全部打开，精轧入口的温度设定值为960℃，实际头部温度965℃，机架间冷却水全部打开；精轧出口的温度为820℃，成品带钢厚度18.4mm；层流冷却方式采取前段快速冷却，卷取温度为450℃；带钢边部遮挡量的精确控制方法查找钢种成分：

成品厚度13.5mm、成品宽度1470mm的带钢，边部遮挡量：1—3组，遮挡80—100mm；4—6组，遮挡100—150mm；第7组以后，遮挡200mm。根据轧机F7出口的多功能仪和卷取入口的热成像仪检测对中情况进行各层流冷却的边部遮挡机构的横移量控制。最终带钢边部温度与中部温度差不明显，可控制在15℃以内，两侧遮挡区域温度差在15℃以内。

Claims (1)

1.一种精确实现带钢边部对称遮挡的方法，其特征在于：包括带钢边部遮挡量的精确控制方法和边部遮挡横移量的控制方法；所述带钢边部遮挡量的精确控制方法，是通过在模型数据表中预设定不同品种、规格对应的边部遮挡参数，通过检测带钢的横向温度分布来识别实际遮挡宽度的偏差并反馈，实现灵活控制边部遮挡宽度调整，保证不同品种带钢的边部遮挡要求，进而确保不同品种带钢的温度控制；所述的边部遮挡横移量的控制方法，是通过调整边部遮挡机构的横向位置，实现不对中带钢的对称边部遮挡；通过上述两种方法协调控制，最终精确实现所有带钢边部对称遮挡；所述带钢边部遮挡量的精确控制方法具体步骤包括：

a:首先在二级模型中根据板坯成分或硬度等级自动将带钢进行分类命名为若干个“Famliy”，同时按照包括目标宽度和厚度的各项参数传输给边部遮挡控制计算机；

b:启动边部遮挡后，所述的边部遮挡控制计算机首先从边部遮挡预设表中，找到“Famliy”、宽度、厚度对应的边部遮挡量，根据品种钢的冷却强度特性需求，在数据表中设定需要遮挡的数量及宽度；

c:设置在层冷出口的热成像扫描仪精确测量带钢边部和中心的温度，热成像扫描仪将扫描的温度曲线传输给边部遮挡控制计算机进行判断，当差值大于一定阈值时，对边部遮挡的宽度或者边部遮挡机构投入的数量进行调节；

d：边部遮挡控制计算机将调节量反馈回边部遮挡预设表，并按照一定的权重对边部遮挡预设表进行修正；

所述边部遮挡横移量的控制方法通过检测带钢在精轧F7出口和卷取入口的中线位置信号，来控制各边部遮挡机构的横移量；所述边部遮挡横移量的控制方法具体步骤包括：

a：定义F7出口位置检测信号初始值为T0，卷取入口板带位置检测信号初始值为T50，各边部遮挡机构的初始位置检测信号初始值为Tn，位置检测信号初始值T0、Tn、T50为中心线位置，设定为“0”；定义F7出口位置记录信号P0，卷取入口板带位置记录信号P50，各边部遮挡理论计算位置为Cn，其中，P0、P50、Cn为正值，板带偏向驱动侧，反之偏向操作侧；

b：F7出口位置记录信号P0和卷取入口板带位置记录信号P50分别传送到边部遮挡控制计算机，F7出口位置记录信号P0与位置检测信号初始值T0相比较得到|T0-P0|，卷取入口板带位置记录信号P50与位置检测信号初始值T50相比较得到|T50-P50|；

c：当|T0-P0|＞10mm或者|T50-P50|＞10mm时，通过线性差值的方式计算各边部遮挡理论计算位置Cn；

d：通过边部遮挡控制计算机进一步计算|Cn-Pn|，当某一个编号为n的边部遮挡机构的|Cn-Pn|＞10mm时，按照各边部遮挡理论计算位置Cn调整边部遮挡机构的横移量，并将Cn记录为Pn；Pn是各边部遮挡机构目前位置；

e：当检测卷取入口板带位置记录信号P50无检测信号记录为∞时，表示，带钢完成轧制，各机构回初始位置，参数系统清零，完成本条带钢轧制。

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