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CN103611734B - 一种层流冷却温度控制方法及系统 - Google Patents

一种层流冷却温度控制方法及系统 Download PDF

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CN103611734B
CN103611734B CN201310600841.1A CN201310600841A CN103611734B CN 103611734 B CN103611734 B CN 103611734B CN 201310600841 A CN201310600841 A CN 201310600841A CN 103611734 B CN103611734 B CN 103611734B
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steel plate
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cold
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李曦
李双宏
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唐亮
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Huazhong University of Science and Technology
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Huazhong University of Science and Technology
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Abstract

本发明公开一种层流冷却温度的控制方法,具体为:以钢板粗冷段和精冷段的起始和结束处温度作为约束条件,确定满足该约束条件的钢板运行标准速度、粗冷段以及精冷段标准阀门数量;采集钢板实际运行速度,将其与钢板运行标准速度比较,依据比较结果调整粗冷段和精冷段阀门数量;采集粗冷段起始处的实际起始温度,将其与钢板初始温度比较,依据比较结果调整粗冷段和精冷段阀门数量;测量精冷段结束处的实际钢板终冷温度,将其与目标终冷温度比较,依据比较结果调整粗冷段和精冷段阀门数量。本发明还提供了实现上述方法的系统。本发明实现钢板冷却的实时控制,并能做到中间温度的控制和冷却速率的控制,对层流冷却的生产过程有很好的指导价值。

Description

一种层流冷却温度控制方法及系统
技术领域
本发明属于钢铁工业控制技术领域,具体涉及一种层流冷却温度控制方法及系统。
背景技术
钢铁工业是支持国民经济发展的重要支柱产业,现代钢铁工业的发展水平是一个国家技术进步和综合国力的重要体现。对于热轧带钢,其性能不仅取决于热轧工艺,更决定于轧制之后的控制冷却技术。热卷取温度能否控制在要求范围之内,则主要取决于对精轧机后热带钢冷却系统的控制。
通常卷取温度随钢种变化而变化,即使相同钢种,如果碳等微量元素的含量不同,卷取温度也有不同的要求。多数钢种的卷取温度在670℃以下,约为570℃~650℃。通常,热带钢从精轧机组出来的终轧温度约为800℃~900℃,而大部份热轧钢生产线的输出辊道都在几十到一百多米,带钢在此段辊道上的运行时间一般为几秒到几十秒之间。在如此短的时间内要使带钢温度降低200℃~350℃,仅靠带钢在输出辊道上的自然冷却是不可能的,必须要在输出辊道上设置高效率冷却的喷水装置,对带钢上下表面喷水进行强制冷却,并对喷水量进行准确控制,以满足卷取温度的控制要求。
第一,影响热轧带钢层流冷却温度的因素众多,主要钢板的尺寸、水流的冲击速度、冷却水的温度,以及钢板的初冷温度和运行速度等等;第二,测量高温钢板表面温度以及内部温度均非常困难;第三,各区段的温度模型的精度有限,达不到实时控制的要求;第四,用来控制钢板卷曲温度的常用手段包括带钢运行加速度和机架间喷淋的水量和水压,它们对钢板卷曲温度的影响都有很大的滞后,因此进一步提高了控制目标实现的难度。
国内的研究基本采用基于温度模型的开环控制方法,其控制设计完全基于冷却模型来实现,控制精度很大程度依赖于冷却模型的精度。冷却模型的建立是基于固体边界条件约束与现场海量生产数据完成的。国外学者和技术人员研究在各种约束条件下得到的冷却模型,在国内钢厂由于难以满足这些约束条件范围从而实际应用效果并不理想。另外,温度模型对于新出现的工况适应能力和抗扰动能力较差,因此基于温度模型的开环控制系统难以满足高精度的带钢卷取温度控制要求。
基于静态开环控制系统的局限性,国外学者又相继引入了动态闭环控制系统,其有较高的控制精度提升。美国INDIANA港2134mm热带钢厂引入了该控制系统,该系统采用了前馈、反馈和自适应联合控制方式,以温度预测模型为基础,采用前馈控制补偿边界条件的波动,反馈控制减少实际卷取温度与目标卷取温度的偏差,自适应控制自动修正温度预测模型的关键参数。通过引入动态闭环控制系统,热轧带钢层流冷却卷取温度CT命中率较静态开环控制有较大提高。
此外国内外学者将智能技术引入带钢轧制控冷领域,这使得带钢控冷技术迸发出新的活力。文献“ChaiTY,WangXB.ApplicationofRBFneuralnetworksincontrolsystemoftheslabacceleratingcoolingprocess.ActaAutomaticaSinica,2000,26(2):219-225”采用RBF神经网络与优化控制技术相结合的方法。先建立带钢温度与各输入变量的RBF网络模型,再用该模型反求每幕流量的修正量,通过对象逆模型的学习得到被控对象的控制器。但该方法难以描述冷却过程物理特性,难以适应工况变化较大的情况。
文献“基于案例推理的热轧层流冷却过程建模与控制研究:[博士学位论文].沈阳:东北大学,2005”利用专家知识建立基于案例库的专家控制系统,采用专家推理对冷却区集管开启数进行预设定,模型输入为带钢硬度等级、厚度、终轧出口温度、带钢头部速度和冷却水温等工况条件,输出为开启集管总数设定值。针对输入案例特征运用案例检索、重用、修正与存储的方法,最终得到与之相匹配的集管开启总数设定值,但是数据库的建立需要海量的数据,需要不断的进行优化,而且专家库的检索、重用、修正过程需要很长时间,响应速度比较慢不便于实时进行操作。
发明内容
本发明针对现有的控制方法的不足,本发明公开了一种层流冷却温度的控制方法及系统,在钢板的冷却过程中基于速度进行补偿不断修正阀门的数量;对温度偏差进行分段利用,能够对层流冷却过程中速度、入口温度的波动有抑制作用,也针对层流冷却终冷温度的效果进行反馈保证后续钢板能够得到合理的冷却。本发明可以实现钢板的实时控制,能够针对不同厚度的钢板采用不同的运行速度,并能实现中间温度的控制和冷却速率的控制。
一种热轧带钢层流冷却温度控制方法,包括以下步骤:
冷却前钢板的基本信息确定步骤:
采集钢板厚度h、钢板初始温度T0;设定钢板的目标终冷温度T;将钢板层流冷却生产线长度划分为粗冷段和精冷段,设定粗冷段的起始和终止位置分别对应初始温度T0和目标中间温度Tm,精冷段的起始和终止位置分别对应目标中间温度Tm和目标终冷温度T;
冷却前冷却控制标准参量初始化步骤:
以钢板粗冷段和精冷段的起始和结束处对应温度作为约束条件,确定满足该约束条件的冷却控制标准参量,所述控制标准参量包括钢板运行标准速度v0、粗冷段标准阀门数量NC以及精冷段标准阀门数量NJ
冷却中基于速度补偿的阀门数量修正步骤:
实时采集钢板的实际运行速度v,将实际运行速度v与钢板运行标准速度v0进行比较,依据该比较结果调整粗冷段和精冷段阀门数量;
冷却中基于温度前馈控制的阀门数量修正步骤:
采集层流冷却粗冷段起始处的实际起始温度T’0,将实际起始温度T’0与钢板初始温度T0进行比较,依据该比较结果调整粗冷段和精冷段阀门数量;
冷却中基于温度反馈控制的阀门数量修正步骤:
实时测量层流冷却精冷段结束处的实际钢板终冷温度T’,将其与目标终冷温度T进行比较,依据该比较结果调整粗冷段和精冷段阀门数量。
进一步地,所述冷却中基于速度补偿的阀门数量修正步骤具体为:
实时采集钢板的实际运行速度v,计算实际运行速度v与钢板运行标准速度v0的比值;
依据该比值计算粗冷段阀门数量变化调整粗冷段阀门数量NC=NC+ΔNCv
依据该比值计算精冷段阀门数量变化调整精冷段阀门数量NJ=NJ+ΔNJv;其中,0<c,j<1,钢板层流冷却生产线工艺调整系数A的取值范围为[0,1]。
进一步地,所述冷却中基于温度前馈控制的阀门数量修正步骤具体为:
采集层流冷却粗冷段起始处的实际起始温度T’0,计算实际起始温度T’0与钢板初始温度T0间的差值,依据该差值计算粗冷段阀门数量变化ΔNCp=(T0'-T0)/cx,cx表示当前温度为T’0的钢板被粗冷段内单个阀门冷却温度变化量;调整粗冷段阀门数量NC=NC+ΔNCp
采集层流冷却粗冷段结束处的实际中间温度T’m,计算实际中间温度T’m与钢板中间温度Tm的差值,依据该差值调整精冷段阀门数量ΔNJp=(Tm'-Tm)/cy,cy表示当前温度为T’m的钢板在精冷段内被单个阀门冷却后的温度变化量。
进一步地,所述冷却中基于温度反馈控制的阀门数量修正步骤具体为:
实时测量层流冷却精冷段结束处的实际钢板终冷温度T’,计算实际钢板终冷温度T’与目标终冷温度T的差值;依据该插值计算粗冷段阀门数量粗冷段阀门数量变化ΔNCf=(T'-T)/(cx·f1),粗冷段反馈校正系数f1的取值范围为[0,1],cx表示当前温度为T’0的钢板被粗冷段内单个阀门冷却后的温度变化量;计算精冷段阀门数量变化ΔNJf=(T'-T)/(cy·f2),粗冷段反馈校正系数f2的取值范围为[0,1],cy表示当前温度为T’0的钢板被精冷段内单个阀门冷却后的温度变化量。
进一步地,所述冷却前冷却控制标准参量初始化步骤具体为:
钢板运行标准速度v0的确定子步骤:通过对样本钢板进行测量分析,得到钢板冷却速率与钢板运动速率和厚度乘积的对应关系表,再通过查表法就可得到目标冷却速率a对应的钢板运动速度和厚度乘积nv,进而计算得到在目标冷却速率a下厚度为h的钢板运行标准速度v0=nv/h;
粗冷段标准阀门数量的确定子步骤:确定粗冷段标准阀门数量NC=(ΔT-Th)/X,ΔT=T0-T,X为粗冷段内单个阀门引起的钢板温度变化均值;
精冷段标准阀门数量的确定子步骤:粗冷段标准阀门数量NJ=Th/Y,Y为精冷段内单个阀门引起的钢板温度变化均值。
一种热轧带钢层流冷却温度控制系统,包括
冷却前钢板的基本信息确定模块,用于采集钢板厚度h、钢板初始温度T0;设定钢板的目标终冷温度T;将钢板层流冷却生产线长度划分为粗冷段和精冷段,设定粗冷段的起始和终止位置分别对应初始温度T0和目标中间温度Tm,精冷段的起始和终止位置分别对应目标中间温度Tm和目标终冷温度T;
冷却前冷却控制标准参量初始化模块,用于以钢板粗冷段和精冷段的起始和结束处对应温度作为约束条件,确定满足该约束条件的冷却控制标准参量,所述控制标准参量包括钢板运行标准速度v0、粗冷段标准阀门数量NC以及精冷段标准阀门数量NJ
冷却中基于速度补偿的阀门数量修正模块,用于实时采集钢板的实际运行速度v,将实际运行速度v与钢板运行标准速度v0进行比较,依据该比较结果调整粗冷段和精冷段阀门数量;
冷却中基于温度前馈控制的阀门数量修正模块,用于采集层流冷却粗冷段起始处的实际起始温度T’0,将实际起始温度T’0与钢板初始温度T0进行比较,依据该比较结果调整粗冷段和精冷段阀门数量;
冷却中基于温度反馈控制的阀门数量修正模块,用于实时测量层流冷却精冷段结束处的实际钢板终冷温度T’,将其与目标终冷温度T进行比较,依据该比较结果调整粗冷段和精冷段阀门数量。
进一步地,所述冷却中基于速度补偿的阀门数量修正模块包括
比值计算子模块,用于实时采集钢板的实际运行速度v,计算实际运行速度v与钢板运行标准速度v0的比值;
第一粗冷段阀门数量调整子模块,用于依据该比值计算粗冷段阀门数量变化调整粗冷段阀门数量NC=NC+ΔNCv
第一精冷段阀门数量调整子模块,用于依据该比值计算精冷段阀门数量变化调整精冷段阀门数量NJ=NJ+ΔNJv;其中,0<c,j<1,钢板层流冷却生产线工艺调整系数A的取值范围为[0,1]。
进一步地,所述冷却中基于温度前馈控制的阀门数量修正模块包括
第二粗冷段阀门数量调整子模块,用于采集层流冷却粗冷段起始处的实际起始温度T’0,计算实际起始温度T’0与钢板初始温度T0间的差值,依据该差值计算粗冷段阀门数量变化ΔNCp=(T0'-T0)/cx,cx表示当前温度为T’0的钢板被粗冷段内单个阀门冷却温度变化量;调整粗冷段阀门数量NC=NC+ΔNCp
第二精冷段阀门数量调整子模块,用于采集层流冷却粗冷段结束处的实际中间温度T’m,计算实际中间温度T’m与钢板中间温度Tm的差值,依据该差值调整精冷段阀门数量ΔNJp=(Tm'-Tm)/cy,cy表示当前温度为T’m的钢板在精冷段内被单个阀门冷却后的温度变化量。
进一步地,所述冷却中基于温度反馈控制的阀门数量修正模块包括:
差值计算模块,用于实时测量层流冷却精冷段结束处的实际钢板终冷温度T’,计算实际钢板终冷温度T’与目标终冷温度T的差值;
第三粗冷段阀门数量调整子模块,用于计算粗冷段阀门数量粗冷段阀门数量变化ΔNCf=(T'-T)/(cx·f1),粗冷段反馈校正系数f1的取值范围为[0,1],cx表示当前温度为T’0的钢板被粗冷段内单个阀门冷却后的温度变化量;
第三精冷段阀门数量调整子模块,用于计算精冷段阀门数量变化ΔNJf=(T'-T)/(cy·f2),粗冷段反馈校正系数f2的取值范围为[0,1],cy表示当前温度为T’0的钢板被精冷段内单个阀门冷却后的温度变化量。
进一步地,所述冷却前冷却控制标准参量初始化模块包括:
钢板运行标准速度v0的确定子模块,用于通过对样本钢板进行测量分析,得到钢板冷却速率与钢板运动速率和厚度乘积的对应关系表,再通过查表法就可得到目标冷却速率a对应的钢板运动速度和厚度乘积nv,进而计算得到在目标冷却速率a下厚度为h的钢板运行标准速度v0=nv/h;
粗冷段标准阀门数量的确定子模块,用于确定粗冷段标准阀门数量NC=(T0-Tm)/X,X为粗冷段内单个阀门引起的钢板温度变化均值;
精冷段标准阀门数量的确定子模块,用于确定粗冷段标准阀门数量NJ=(Tm-T)/Y,Y为精冷段内单个阀门引起的钢板温度变化均值。本发明的技术效果体现在:
本发明能够针对不同厚度的钢板进行终冷温度和冷却速率的控制;对速度与初始温度的波动有实时的控制效果,可以将误差消除;对层流冷却过程结束时的偏差有反馈控制作用可以将后续钢板的温度控制到合适的范围之内;可以实现层流冷却粗冷结束后的中间温度的控制。本方法以钢板速度和两段阀门作为控制主体,实现钢板冷却的实时控制,对层流冷却的生产过程有很好的指导价值。
附图说明
图1是本发明控制方式示意图;
图2是本发明控制方法流程图。
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,以下结合附图及实施例,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仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参见图1,本发明方法具体过程为:
(1)钢板的基本信息确定步骤
采集钢板厚度h、钢板初始温度T0;设定钢板的目标终冷温度T;将钢板层流冷却生产线长度划分为粗冷段和精冷段,设定粗冷段的起始和终止位置分别对应初始温度T0和目标中间温度Tm,精冷段的起始和终止位置分别对应目标中间温度Tm和目标终冷温度T。
Tm将层流过程划分为两段,在粗冷段内喷水量较大,将温度大幅降低到预设的终冷温度附近;在精冷段内喷水量较小,可以比较准确的将钢板的温度调节到预设的终冷温度。Tm的选取主要是留有粗冷段的余量,不至于使粗冷段冷却之后的温度低于Tm,例如选取一般选择精冷段单个阀门冷却温度量的7倍,Tm=7·cy
(2)冷却控制标准参量初始化步骤:
以钢板粗冷段和精冷段的起始和结束处设定温度作为约束条件,确定满足该约束条件的冷却控制标准参量,包括钢板运行标准速度v0、粗冷段标准阀门数量NC以及精冷段标准阀门数量NJ
(a)钢板运行标准速度v0
钢板冷却速率既与钢板运动速率有关,又与钢板本身厚度有关。若直接依据钢板冷却速率计算钢板运动速率,存在计算复杂度大且精准性低的问题。因此本发明通过一种间接的方式,由于钢板冷却速率与钢板运动速率和钢板厚度乘积存在一定的关系,可通过对样本钢板进行测量以及对历史数据分析,得到钢板冷却速率与钢板运动速率和厚度乘积的对应关系,再通过查表法就可得到目标冷却速率a对应的钢板运动速度和厚度乘积nv,进而计算得到在目标冷却速率a下厚度为h的钢板运行标准速度v0=nv/h。
(b)粗冷段标准阀门数量
根据T0与T的差值ΔT进行阀门的计算,按照单个阀门对钢板的冷却效果可以线性叠加的原则,计算ΔT的温降需要开启的阀门数量,每个阀门引起的温降均值为X(具体数值由实验和历史数据测定),对应的粗冷段标准阀门数量:NC=(ΔT-Th)/X;
(c)精冷段标准阀门数量
对于精冷段,同样测量每个阀门对应的温降均值为Y,则对应的精冷段标准阀门数量:NJ=Th/Y。
(3)基于速度补偿的阀门数量修正步骤:
由于钢板运行的速度是不断变化的,直接影响钢板的冷却效果,因此提出速度补偿以对阀门数量进行修正。本步骤采用运行速度补偿控制方法,实时采集钢板的运行速度,利用速度补偿控制方法对钢板的粗冷段和精冷段阀门数量进行实时修正。
具体过程为:实时采集钢板的实际运行速度v,计算实际运行速度v与钢板运行标准速度v0的比值;依据该比值计算粗冷段阀门数量变化调整粗冷段阀门数量NC=NC+ΔNCv;依据该比值计算精冷段阀门数量变化调整精冷段阀门数量NJ=NJ+ΔNJv;其中,0<c,j<1,钢板层流冷却生产线工艺调整系数A的取值范围为[0,1]。
(4)基于温度前馈控制的阀门数量修正步骤:
测量层流冷却粗冷段起始处的实际起始温度,将其与目标中间温度Tm比较,利用偏差对粗冷段和精冷段的阀门数量进行前馈控制。
采集层流冷却粗冷段起始处的实际起始温度T’0,计算实际起始温度T’0与钢板初始温度T0间的差值,依据该差值计算粗冷段阀门数量变化ΔNCp=(T0'-T0)/cx,cx表示当前温度为T’0的钢板被粗冷段内单个阀门冷却温度变化量;调整粗冷段阀门数量NC=NC+ΔNCp
采集层流冷却粗冷段结束处的实际中间温度T’m,计算实际中间温度T’m与钢板中间温度Tm的差值,依据该差值调整精冷段阀门数量ΔNJp=(Tm'-Tm)/cy,cy表示当前温度为T’m的钢板在精冷段内被单个阀门冷却后的温度变化量。
ΔNCp的作用是延迟时间t1=Lc/v0,Lc为粗冷段长度;ΔNJp的作用是延迟时间t1=Lj/v0,Lj为粗冷段长度。
(5)基于温度反馈控制的阀门数量修正步骤:
采集层流冷却结束处的实际终冷温度,将其与目标冷却温度相比较,利用偏差对粗冷段和精冷段的阀门数量进行实时修正。
实时测量层流冷却精冷段结束处的实际钢板终冷温度T’,计算实际钢板终冷温度T’与目标终冷温度T的差值;依据该插值计算粗冷段阀门数量粗冷段阀门数量变化ΔNCf=(T'-T)/(cx·f1),粗冷段反馈校正系数f1的取值范围为[0,1];计算精冷段阀门数量变化ΔNJf=(T'-T)/(cy·f2),粗冷段反馈校正系数f2的取值范围为[0,1]。
以上步骤(3)到(5)不断执行,直到所有钢板冷却完毕。
图2为控制过程流程图,如图所示,控制的主体为阀门数量以及钢板运行速度。钢板运行速度由速度与厚度的乘积nv和冷却速率的关系来确定;阀门的数量由四部分组成:标准阀门数量、前馈影响的阀门数量、反馈影响的阀门数量、速度补偿影响的阀门数量。具体流程如图2所示,四个部分的阀门数量之和就是实时阀门的数量,其中标准阀门数量为定值,另外三个是与实时参数相关的变量。
通过上述方法可以针对不同厚度的钢板进行终冷温度和冷却速率的控制;对速度与初始温度的波动有实时的控制效果,能够将误差消除;对层流冷却过程结束时的偏差有反馈控制作用可以将后续钢板的温度控制到合适的范围之内;能够实现层流冷却粗冷结束后的中间温度的控制。本方法以钢板速度和两段阀门作为控制主体,实现钢板冷却的实时控制。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种热轧带钢层流冷却温度控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
冷却前钢板的基本信息确定步骤:
采集钢板厚度h、钢板初始温度T0;设定钢板的目标终冷温度T;将钢板层流冷却生产线长度划分为粗冷段和精冷段,设定粗冷段的起始和终止位置分别对应初始温度T0和目标中间温度Tm,精冷段的起始和终止位置分别对应目标中间温度Tm和目标终冷温度T;
冷却前冷却控制标准参量初始化步骤:
以钢板粗冷段和精冷段的起始和结束处对应温度作为约束条件,确定满足该约束条件的冷却控制标准参量,所述控制标准参量包括钢板运行标准速度v0、粗冷段标准阀门数量NC以及精冷段标准阀门数量NJ
冷却中基于速度补偿的阀门数量修正步骤:
实时采集钢板的实际运行速度v,将实际运行速度v与钢板运行标准速度v0进行比较,依据该比较结果调整粗冷段和精冷段阀门数量;
冷却中基于温度前馈控制的阀门数量修正步骤:
采集层流冷却粗冷段起始处的实际起始温度T’0,将实际起始温度T’0与钢板初始温度T0进行比较,依据该比较结果调整粗冷段和精冷段阀门数量;
冷却中基于温度反馈控制的阀门数量修正步骤:
实时测量层流冷却精冷段结束处的实际钢板终冷温度T’,将其与目标终冷温度T进行比较,依据该比较结果调整粗冷段和精冷段阀门数量;
所述冷却中基于速度补偿的阀门数量修正步骤具体为:
实时采集钢板的实际运行速度v,计算实际运行速度v与钢板运行标准速度v0的比值;
依据该比值计算粗冷段阀门数量变化调整粗冷段阀门数量为NC+ΔNCv
依据该比值计算精冷段阀门数量变化调整精冷段阀门数量为NJ+ΔNJv;其中,0<c<1,0<j<1,钢板层流冷却生产线工艺调整系数A的取值范围为[0,1];
所述冷却中基于温度前馈控制的阀门数量修正步骤具体为:
采集层流冷却粗冷段起始处的实际起始温度T’0,计算实际起始温度T’0与钢板初始温度T0间的差值,依据该差值计算粗冷段阀门数量变化cx表示当前温度为T’0的钢板被粗冷段内单个阀门冷却温度变化量;调整粗冷段阀门数量为NC+ΔNCp
采集层流冷却粗冷段结束处的实际中间温度T’m,计算实际中间温度T’m与钢板中间温度Tm的差值,依据该差值调整精冷段阀门数量cy表示当前温度为T’m的钢板在精冷段内被单个阀门冷却后的温度变化量;
所述冷却中基于温度反馈控制的阀门数量修正步骤具体为:
实时测量层流冷却精冷段结束处的实际钢板终冷温度T’,计算实际钢板终冷温度T’与目标终冷温度T的差值;依据该差值计算粗冷段阀门数量变化粗冷段反馈校正系数f1的取值范围为[0,1],cx表示当前温度为T’0的钢板被粗冷段内单个阀门冷却后的温度变化量;计算精冷段阀门数量变化ΔNJf=(T'-T)/(cy·f2),精冷段反馈校正系数f2的取值范围为[0,1]。
2.根据权利要求1所述的热轧带钢层流冷却温度控制方法,其特征在于,所述冷却前冷却控制标准参量初始化步骤具体为:
钢板运行标准速度v0的确定子步骤:通过对样本钢板进行测量分析,得到钢板冷却速率与钢板运动速率和厚度乘积的对应关系表,再通过查表法就可得到目标冷却速率a对应的钢板运动速度和厚度乘积nv,进而计算得到在目标冷却速率a下厚度为h的钢板运行标准速度v0=nv/h;
粗冷段标准阀门数量的确定子步骤:确定粗冷段标准阀门数量NC=(T0-Tm)/X,X为粗冷段内单个阀门引起的钢板温度变化均值;
精冷段标准阀门数量的确定子步骤:精冷段标准阀门数量NJ=(Tm-T)/Y,Y为精冷段内单个阀门引起的钢板温度变化均值。
3.一种热轧带钢层流冷却温度控制系统,其特征在于,包括
冷却前钢板的基本信息确定模块,用于采集钢板厚度h、钢板初始温度T0;设定钢板的目标终冷温度T;将钢板层流冷却生产线长度划分为粗冷段和精冷段,设定粗冷段的起始和终止位置分别对应初始温度T0和目标中间温度Tm,精冷段的起始和终止位置分别对应目标中间温度Tm和目标终冷温度T;
冷却前冷却控制标准参量初始化模块,用于以钢板粗冷段和精冷段的起始和结束处对应温度作为约束条件,确定满足该约束条件的冷却控制标准参量,所述控制标准参量包括钢板运行标准速度v0、粗冷段标准阀门数量NC以及精冷段标准阀门数量NJ
冷却中基于速度补偿的阀门数量修正模块,用于实时采集钢板的实际运行速度v,将实际运行速度v与钢板运行标准速度v0进行比较,依据该比较结果调整粗冷段和精冷段阀门数量;
冷却中基于温度前馈控制的阀门数量修正模块,用于采集层流冷却粗冷段起始处的实际起始温度T’0,将实际起始温度T’0与钢板初始温度T0进行比较,依据该比较结果调整粗冷段和精冷段阀门数量;
冷却中基于温度反馈控制的阀门数量修正模块,用于实时测量层流冷却精冷段结束处的实际钢板终冷温度T’,将其与目标终冷温度T进行比较,依据该比较结果调整粗冷段和精冷段阀门数量;
所述冷却中基于速度补偿的阀门数量修正模块包括
比值计算子模块,用于实时采集钢板的实际运行速度v,计算实际运行速度v与钢板运行标准速度v0的比值;
第一粗冷段阀门数量调整子模块,用于依据该比值计算粗冷段阀门数量变化调整粗冷段阀门数量为NC+ΔNCv
第一精冷段阀门数量调整子模块,用于依据该比值计算精冷段阀门数量变化调整精冷段阀门数量为NJ+ΔNJv;其中,0<c<1,0<j<1,钢板层流冷却生产线工艺调整系数A的取值范围为[0,1];
所述冷却中基于温度前馈控制的阀门数量修正模块包括
第二粗冷段阀门数量调整子模块,用于采集层流冷却粗冷段起始处的实际起始温度T’0,计算实际起始温度T’0与钢板初始温度T0间的差值,依据该差值计算粗冷段阀门数量变化cx表示当前温度为T’0的钢板被粗冷段内单个阀门冷却温度变化量;调整粗冷段阀门数量为NC+ΔNCp
第二精冷段阀门数量调整子模块,用于采集层流冷却粗冷段结束处的实际中间温度T’m,计算实际中间温度T’m与钢板中间温度Tm的差值,依据该差值调整精冷段阀门数量cy表示当前温度为T’m的钢板在精冷段内被单个阀门冷却后的温度变化量;
所述冷却中基于温度反馈控制的阀门数量修正模块包括:
差值计算模块,用于实时测量层流冷却精冷段结束处的实际钢板终冷温度T’,计算实际钢板终冷温度T’与目标终冷温度T的差值;
第三粗冷段阀门数量调整子模块,用于计算粗冷段阀门数量变化粗冷段反馈校正系数f1的取值范围为[0,1],cx表示当前温度为T’0的钢板被粗冷段内单个阀门冷却后的温度变化量;
第三精冷段阀门数量调整子模块,用于计算精冷段阀门数量变化ΔNJf=(T'-T)/(cy·f2),精冷段反馈校正系数f2的取值范围为[0,1]。
4.根据权利要求3所述的热轧带钢层流冷却温度控制系统,其特征在于,所述冷却前冷却控制标准参量初始化模块包括:
钢板运行标准速度v0的确定子模块,用于通过对样本钢板进行测量分析,得到钢板冷却速率与钢板运动速率和厚度乘积的对应关系表,再通过查表法就可得到目标冷却速率a对应的钢板运动速度和厚度乘积nv,进而计算得到在目标冷却速率a下厚度为h的钢板运行标准速度v0=nv/h;
粗冷段标准阀门数量的确定子模块,用于确定粗冷段标准阀门数量NC=(T0-Tm)/X,X为粗冷段内单个阀门引起的钢板温度变化均值;
精冷段标准阀门数量的确定子模块,用于确定精冷段标准阀门数量NJ=(Tm-T)/Y,Y为精冷段内单个阀门引起的钢板温度变化均值。
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