CN113680833B - 一种利用常规冷却实现两段冷却的层冷控制方法 - Google Patents

一种利用常规冷却实现两段冷却的层冷控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用常规冷却实现两段冷却的层冷控制方法，属于热轧方法技术领域。本发明的技术方案是：以当前生产带钢的钢种、冷却策略和目标卷取温度为索引，计算空冷段水阀关闭数量，确定当前生产带钢的上下集管不喷水区域，保证不喷水区域只有空冷一种冷却方式。本发明的有益效果是：可以有效的提高卷取温度的控制精度，不需要增加新的设备和工具，对现有的控制方法和模型进行改造就可以实现两段冷却模式。

Description

一种利用常规冷却实现两段冷却的层冷控制方法
技术领域
本发明涉及一种利用常规冷却实现两段冷却的层冷控制方法，属于热轧方法技术领域。
背景技术
在热轧带钢生产过程中，需要在轧制后卷取前使用层流冷却装置对带钢进行冷却，通过控制带钢的卷取温度和冷却速率来获得理想的金相组织和机械性能。层冷区域定义为从精轧出口高温计到地下卷曲机入口的高温计为止。层冷区域划分为粗冷区域和精冷区域。其中第1-15组集管为粗冷区域，第16、17、18组集管为精冷区域。
热轧卷取温度的控制，完全依赖于层冷模型，目前层冷的控制模式主要分为常规冷却和两段冷却。常规冷却也称前段冷却，依据预先确定的冷却速率确定水阀的开启位置及数量，当带钢实际温度与设定温度出现偏差时，喷水集管从卷取机侧向带钢顺流方向增减喷水集管的方法。两段冷却是先按照一定的速率打开水阀进行冷却，然后经过几秒钟的空气冷却，然后再进行第二段的打开水阀冷却。常规冷却控制卷取温度的精度较高，两段冷却控制精度稍差。对于双相钢类别的钢种需要采用的是两段冷却的控制模式，实际生产过程中，卷取温度常常超出偏差范围，难以满足客户需要。
发明内容
本发明目的是提供一种利用常规冷却实现两段冷却的层冷控制方法，以当前生产带钢的钢种、冷却策略和目标卷取温度为索引，确定当前生产带钢的上下集管不喷水区域，保证不喷水区域只有空冷一种冷却方式，可以有效的提高卷取温度的控制精度，不需要增加新的设备和工具，对现有的控制方法和模型进行改造就可以实现两段冷却模式，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种利用常规冷却实现两段冷却的层冷控制方法，包含以下步骤：
（1）根据带钢钢种、冷却策略、目标厚度层别和目标卷取温度层别，建立上下集管不喷水区域的对应关系；
（2）以当前生产带钢的钢种、冷却策略和目标卷取温度为索引，计算空冷段水阀关闭数量，确定当前生产带钢的上下集管不喷水区域，上下集管不喷水区域通过将空冷段水阀设置成故障阀的方式来实现；
（3）带钢跟踪处于切头剪的位置时，自动触发程序计算不喷水集管数量，从而确定不喷水区域的起止范围，层冷模型计算过程中自动让过不喷水区域，通过其他集管达到目标卷取温度，保证不喷水区域只有空冷一种冷却方式；
（4）切换到常规冷却时，自动恢复现场故障阀之前的状态。
所述步骤（1）中，带钢钢种是不超过10个字符长度的字母与数字的组合，根据钢种牌号指定，或者根据不同的化学成分确定，或者根据客户的需求确定，钢种族的数量为1～200；
冷却策略包括前段冷却、后段冷却和稀疏冷却，数量在1～5；
目标卷取温度层别是指轧制带钢卷取温度目标值，数量在1～8；
目标厚度层别是指轧制的带钢成品厚度目标值，数量在1～10。
所述冷却策略根据客户需求制定，定义idx_M为冷却策略代码，其取值范围为[1 ,5]，不同idx_M值代表不同的冷却策略；
目标卷取温度层别根据带钢目标卷取温度制定，将参数idx_T为目标卷取温度索引，其取值范围为[1 ,8]，不同的数字代表不同的卷取温度范围；
目标厚度层别根据带钢目标厚度制定，将参数idx_H为目标厚度索引，其取值范围为[1 ,10]，不同的数字代表带钢不同的厚度范围。
所述步骤（3）中，不喷水区域主要有两个参数：上下不喷水集管起始位置和空冷时间；不喷水集管数量N=int(Vbase*Thold/Sdis) 其中，Vbase是带钢在最后一个精轧机的穿带速度；Thold是空冷时间；Sdis是集管之间的间距，N是不喷水集管的数量；根据终止位置=起始位置+N，确定不喷水位置的起始位置和终止位置。
在设置故障阀之前，对当前故障阀的真实状态进行保存，保存到共享内存中，以免切换模式之后重新校正各个水阀的状态，影响生产时间。
本发明的有益效果是：以当前生产带钢的钢种、冷却策略和目标卷取温度为索引，确定当前生产带钢的上下集管不喷水区域，保证不喷水区域只有空冷一种冷却方式，可以有效的提高卷取温度的控制精度，不需要增加新的设备和工具，对现有的控制方法和模型进行改造就可以实现两段冷却模式。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
为了使发明实施案例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施案例中的附图，对本发明实施案例中的技术方案进行清晰的、完整的描述，显然，所表述的实施案例是本发明一小部分实施案例，而不是全部的实施案例，基于本发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施案例，都属于本发明保护范围。
一种利用常规冷却实现两段冷却的层冷控制方法，包含以下步骤：
（1）根据带钢钢种、冷却策略、目标厚度层别和目标卷取温度层别，建立上下集管不喷水区域的对应关系；
（2）以当前生产带钢的钢种、冷却策略和目标卷取温度为索引，计算空冷段水阀关闭数量，确定当前生产带钢的上下集管不喷水区域，上下集管不喷水区域通过将空冷段水阀设置成故障阀的方式来实现；
（3）带钢跟踪处于切头剪的位置时，自动触发程序计算不喷水集管数量，从而确定不喷水区域的起止范围，层冷模型计算过程中自动让过不喷水区域，通过其他集管达到目标卷取温度，保证不喷水区域只有空冷一种冷却方式；
（4）切换到常规冷却时，自动恢复现场故障阀之前的状态。
所述步骤（1）中，带钢钢种是不超过10个字符长度的字母与数字的组合，根据钢种牌号指定，或者根据不同的化学成分确定，或者根据客户的需求确定，钢种族的数量为1～200；
冷却策略包括前段冷却、后段冷却和稀疏冷却，数量在1～5；
目标卷取温度层别是指轧制带钢卷取温度目标值，数量在1～8；
目标厚度层别是指轧制的带钢成品厚度目标值，数量在1～10。
所述冷却策略根据客户需求制定，定义idx_M为冷却策略代码，其取值范围为[1 ,5]，不同idx_M值代表不同的冷却策略；
目标卷取温度层别根据带钢目标卷取温度制定，将参数idx_T为目标卷取温度索引，其取值范围为[1 ,8]，不同的数字代表不同的卷取温度范围；
目标厚度层别根据带钢目标厚度制定，将参数idx_H为目标厚度索引，其取值范围为[1 ,10]，不同的数字代表带钢不同的厚度范围。
所述步骤（3）中，不喷水区域主要有两个参数：上下不喷水集管起始位置和空冷时间；不喷水集管数量N=int(Vbase*Thold/Sdis) 其中，Vbase是带钢在最后一个精轧机的穿带速度；Thold是空冷时间；Sdis是集管之间的间距，N是不喷水集管的数量；根据终止位置=起始位置+N，确定不喷水位置的起始位置和终止位置。
在设置故障阀之前，对当前故障阀的真实状态进行保存，保存到共享内存中，以免切换模式之后重新校正各个水阀的状态，影响生产时间。
在实际应用中，在热轧带钢产线上的层冷区域设置有层流冷却装置，层冷区域划分为粗冷区域和精冷区域。其中第1-15组集管为粗冷区域，第16、17、18组集管为精冷区域。本发明包括如下步骤：
获取当前轧制带钢的属性信息；
根据带钢钢种、冷却策略、目标厚度层别、目标卷取温度层别与X种上下集管不喷水设置的对应关系，从X种上下集管不喷水设置中确定出与当前轧制带钢的属性信息匹配的设置，包括：根据带钢属性与上下集管不喷水模式的对应关系，从X种上下集管不喷水设置中确定出与所述当前轧制带钢钢种、冷却策略、目标厚度层别和目标卷取温度层别同时匹配的设置。
上下水管不喷水设置其特征在于，确定上下集管不喷水的起始位置和空冷时间。通过公式来确定上下集管不喷水位置的集合，即上下集管不喷水公式如下：N=int(Vbase*Thold/Sdis) 其中，Vbase轧件在最后一个精轧机的穿带速度；Thold空冷时间；Sdis集管之间的间距，N不喷水集管的数量。这样不喷水位置的起始位置和终止位置（起始位置+N）就能够确定下来。
通常情况下二级模型计算主要作用是确定开启水阀的数量和具体位置，现在增加了上下集管不喷水集合之后，二级模型在保证该集合不喷水的前提下，在状态正常的集管中确定开启数量和开启具体位置来达到卷取目标温度。
上下集管不喷水集合就是从某个集管开始到某个集管结束不喷水，上下集管是同步的，除非有特殊要求，也可以实现不同步。
上下集管不喷水集合是通过将集管设置成故障阀的方式来实现的，设置故障阀通常是因为控制集管的电磁阀或气动阀出现故障，不能正常开启或关闭。模型计算过程中会自动排除已标注故障阀的集管，在状态正常的集管中选择位置合适的打开。从而使带钢达到客户要求的目标温度。
可选的，集管故障阀设置的起始和终止位置也可以从PDI（主要数据输入表）数据中获得，PDI数据的权限更高。
如果PDI数据中有上下集管故障阀的开启位置和结束位置，就要按照PDI数据进行设置，否则就按照钢种、规格匹配出该带钢的故障阀起始位置和空冷时间，程序会利用上面所述的公式计算出故障阀的起止位置。
故障阀的设定需要在轧件进入切头剪之前完成，因为模型在此位置要进行最后一次计算，所以在模型计算之前要将故障阀设置好。等到卷取入口高温计检失带钢后再将自动设置的故障阀恢复到原始的状态。
如果下一个轧件与当前轧件故障阀设置相同的话，程序自动保持故障阀设定状况，直到下一个轧件与本轧件设置不同，在下一个轧件进入切头剪之前切换到下一个轧件的设置状态。
对于动作异常的集管阀门，经现场核实后设为故障阀。不管采用什么冷却模式，它会始终保持故障阀。
对于一个正常阀，当采用常规冷却实现两段冷却时，如果它处于上下集管不喷水集合之中，会被设置为故障阀。当冷却模式切换成常规冷却时，该阀也会自动切换成正常阀。这个功能的实现主要是使两种冷却模式互不影响。
可选的，如果操作工认为自动设置的故障阀不合适而进行人工干预的，因为操作工权限最高，最终将以操作工的设置最为最终结果。
在操作画面上增加一个自动/手动模式选择按钮，选择自动模式会自动接收故障阀的设定；选择手动模式，会以操作工选定的故障阀为最终结果。
实施例1：TKDC捆带用热轧带钢的生产方法的具体工艺如下所述。
步骤1：空冷段索引Idx：钢种TKDC为钢种种族3，冷却策略代码idx_M为前段冷却1；目标厚度3.2mm为厚度层别3；目标卷取温度为470℃为温度层别5，对应读取空冷段索引Idx对应空冷段的开启位置为第7个水阀V7，空冷温度为720℃，空冷时间为4.5s。
步骤2：现场水阀状态读取:现场一级画面HMI上上集管的第12个水阀V12为故障阀。
步骤3：二级计算带钢的轧制速度为8.3m/s，通过读取空冷段索引Idx对应空冷段的开启位置为第7个水阀V7，空冷温度为720℃，空冷时间为4.5s。计算空冷段水阀关闭个数N=int(Vbase*Thold/Sdis)=int(8.3*4.5/1.2)=31个。
步骤4：根据带钢的跟踪信息在轧件进入切头剪之前完成空冷段的故障阀V7-V38设定。等到卷取入口高温计检测无带钢后再将自动设置的故障阀恢复到原始的状态，取消故障阀的设定。
步骤5：根据步骤2中现场水阀状态读取:在现场一级画面HMI上上集管的第12个水阀V12设置为故障阀。
实施例2：Q550C热轧带钢的生产方法的具体工艺如下所述。
步骤1：空冷段索引Idx：钢种Q550C为钢种种族12，冷却策略代码idx_M为前段冷却1；目标厚度6.0mm为厚度层别6；目标卷取温度为550℃为温度层别6，对应读取空冷段索引Idx对应空冷段的开启位置为第8个水阀V8，空冷温度为700℃，空冷时间为3s。
步骤2：现场水阀状态读取:现场一级画面HMI上上集管的第20个水阀V20为故障阀。
步骤3：二级计算带钢的轧制速度为7.1m/s，通过读取空冷段索引Idx对应空冷段的开启位置为第8个水阀V8，空冷温度为700℃，空冷时间为3s。计算空冷段水阀关闭个数N=int(Vbase*Thold/Sdis)=int(7.1*3/1.2)=17个。
步骤4：根据带钢的跟踪信息在轧件进入切头剪之前完成空冷段的故障阀V8-V25设定。等到卷取入口高温计检测无带钢后再将自动设置的故障阀恢复到原始的状态，取消故障阀的设定。
步骤5：根据步骤2中现场水阀状态读取:在现场一级画面HMI上上集管的第20个水阀V20设置为故障阀。

Claims (2)

1.一种利用常规冷却实现两段冷却的层冷控制方法，其特征在于包含以下步骤：
（1）根据带钢钢种、冷却策略、目标厚度层别和目标卷取温度层别，建立上下集管不喷水区域的对应关系；
（2）以当前生产带钢的钢种、冷却策略和目标卷取温度为索引，计算空冷段水阀关闭数量，确定当前生产带钢的上下集管不喷水区域，上下集管不喷水区域通过将空冷段水阀设置成故障阀的方式来实现；
（3）带钢跟踪处于切头剪的位置时，自动触发程序计算不喷水集管数量，从而确定不喷水区域的起止范围，层冷模型计算过程中自动让过不喷水区域，通过其他集管达到目标卷取温度，保证不喷水区域只有空冷一种冷却方式；
（4）切换到常规冷却时，自动恢复现场故障阀之前的状态；
所述步骤（3）中，不喷水区域主要有两个参数：上下不喷水集管起始位置和空冷时间；不喷水集管数量N=int(Vbase*Thold/Sdis) 其中，Vbase是带钢在最后一个精轧机的穿带速度；Thold是空冷时间；Sdis是集管之间的间距，N是不喷水集管的数量；根据终止位置=起始位置+N，确定不喷水位置的起始位置和终止位置；
所述步骤（1）中，带钢钢种是不超过10个字符长度的字母与数字的组合，根据钢种牌号指定，或者根据不同的化学成分确定，或者根据客户的需求确定，钢种族的数量为1～200；
冷却策略包括前段冷却、后段冷却和稀疏冷却，数量在1～5；
目标卷取温度层别是指轧制带钢卷取温度目标值，数量在1～8；
目标厚度层别是指轧制的带钢成品厚度目标值，数量在1～10；
所述冷却策略根据客户需求制定，定义idx_M为冷却策略代码，其取值范围为[1 ,5]，不同idx_M值代表不同的冷却策略；
目标卷取温度层别根据带钢目标卷取温度制定，将参数idx_T为目标卷取温度索引，其取值范围为[1 ,8]，不同的数字代表不同的卷取温度范围；
目标厚度层别根据带钢目标厚度制定，将参数idx_H为目标厚度索引，其取值范围为[1,10]，不同的数字代表带钢不同的厚度范围。
2.根据权利要求1所述的一种利用常规冷却实现两段冷却的层冷控制方法，其特征在于：在设置故障阀之前，对当前故障阀的真实状态进行保存，保存到共享内存中，以免切换模式之后重新校正各个水阀的状态，影响生产时间。
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