CN105522003B - 低成本热轧带钢分段冷却控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低成本热轧带钢分段冷却控制方法。本发明的方法包括如下步骤：（1）将生产过程中满足的控制参数输入热轧计算机控制系统；（2）以终轧目标温度+30℃为设定目标温度，利用模型虚拟计算功能，计算各规格组距带钢可以达到的最大穿带速度，最终确定各规格组距的速度分配表，固化在模型文件中；（3）在步骤（2）速度配置的基础上，机架间冷却水F3‑4、F4‑5、F5‑6、F6‑7投用自动控制功能，精轧出口测温仪检测到实际终轧温度，反馈计算启动，实时计算、调整4组机架间冷却水的流量，保证终轧温度控制在以目标值为轴的有限波动范围内。本发明实现层流分段冷却工艺各参数的稳定控制，满足低成本热轧带钢的生产及开发需要。
Description
技术领域：
本发明涉及一种低成本热轧带钢分段冷却控制方法，属于热轧带钢层流冷却技术领域。
背景技术：
复合材料的设计理念促成了双相钢、复相钢等热轧产品的诞生，其在连续的铁素体基体中分布有硬质的马氏体第二相，这类钢具有高的初始加工硬化速率，高的延性，低的屈强比，高的抗拉强度和高的烘烤硬化性等特点，正发展成为现代汽车用钢的重要组成部分。日本的新日铁等利用热轧后强制冷却的优势，开发了低温卷取热轧生产工艺。该工艺是在热轧阶段采用控制轧制，在冷却过程中使铁素体从奥氏体中析出，然后在输出辊道上采用快速冷却，将热钢带迅速冷却到Ms温度以下进行卷取，最终获得F+M。卷取温度一般低于300℃，避免贝氏体的形成，同时避免铁素体的时效和马氏体的自回火。按照低温卷取型热轧带钢的生产方法，在实际生产中，自动控制冷却系统可采用分段冷却方式进行控制。分段冷却是指将冷却控制区分为前段和后段两个区域，轧后带钢进入控制冷却区域前段冷却，达到一定的层冷中间温度，然后空冷一段时间，再进入控冷区后段进行水冷至目标卷取温度的一种控制工艺，即通过前段密集冷却+中间空冷+后段密集冷却的分段冷却方式，控制成品带钢铁素体与马氏体的体积分数，达到相变强化的性能要求。
分段冷却的工艺参数控制复杂，可在热模拟试验中较好实现。但在工业化大生产中，由于带钢是动态生产，复杂工艺参数的控制难度较大，如果能够实现这些工艺参数的稳定控制技术，就能够获得需要的成品组织及性能，满足不同低成本带钢的生产及开发需要。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种低成本热轧带钢分段冷却控制方法，该方法实现层流分段冷却工艺各参数的稳定控制，满足低成本热轧带钢的生产及开发需要。
上述的目的通过以下技术方案实现：
低成本热轧带钢分段冷却控制方法，该方法包括如下步骤：
（1）将生产过程中满足的控制参数输入热轧计算机控制系统；
（2）以终轧目标温度+30℃为设定目标温度，利用模型虚拟计算功能，计算各规格组距带钢可以达到的最大穿带速度，最终确定各规格组距的速度分配表，固化在模型文件中；
（3）在步骤（2）速度配置的基础上，机架间冷却水F3-4、F4-5、F5-6、F6-7投用自动控制功能，精轧出口测温仪检测到实际终轧温度，反馈计算启动，实时计算、调整4组机架间冷却水的流量，保证终轧温度控制在以目标值为轴的有限波动范围内。
所述的低成本热轧带钢分段冷却控制方法，所述的机架间冷却水F3-4、F4-5、F5-6、F6-7投用自动控制的方法是：F3-4段冷却控制方法为：根据精轧出口温度与层冷中间目标温度的差值，预计算第一段冷却集管开启数量，精轧第一个机架有钢信号启动后，反方向开启所需的集管数，精轧出口测温仪检测到实际终轧温度后，冷却模型进行前馈计算，实时调整第一段冷却集管的开启数量，保证层冷中间温度控制在以目标值为轴的有限波动范围内；根据带钢实际速度的变化，计算、调整F4-5段冷却集管开启位置，保证分段式冷却的中间保温时间。
有益效果：
利用模型虚拟计算功能，确定各规格带钢最大穿带速度，配以较低的加速率升速轧制，确保整个轧制过程速度变化平稳；（2）利用机架间冷却水调整速度快、流量大的功能，可以把高温、快轧带钢的终轧温度控制在以目标值为轴的有限波动范围内；（3）第一段层流冷却采用反向控制，可以保证带钢每一点的空冷时间均从Bank3的最后一组集管开始；（4）第二段冷却既有前馈控制，又有反馈控制，相当于传统冷却工艺的一个闭环控制。可以精确控制层流分段式密集冷却热轧带钢的终轧温度、中间目标温度、中间保温时间、卷取入口温度等，实现“以水代金”热轧产品技术开发，为经济型高强钢的开发与工艺实现提供了技术方案。
附图说明
附图1为不同规格组距带钢速度分配参数表。
附图2为快速穿带、近匀速轧制的速度示意图。
附图3为常规轧制的速度示意图。
附图4为机架间冷却水流量控制示意图。
附图5为层流分段密集冷却集管及测温仪布置示意图。
附图6为横向强力吹扫水结构示意图。
附图7为本发明的控制流程图。
具体实施方式
本发明是提供一种热轧低成本带钢层流冷却技术，通过合理利用精轧模型及设备控制手段，层流冷却模型及设备控制手段，可以精确控制层流两段式冷却热轧低成本带钢的终轧温度、中间目标温度、中间保温时间、卷取入口温度等。具体包括以下步骤：
步骤1、生产管理系统下发某成品带钢规格、终轧温度、层冷中间温度、中间保温时间、卷取入口温度、层流冷却代码等信息至热轧计算机控制系统；
步骤2、精轧模型在该出钢记号的速度配置表1中查找已配置的速度控制参数，按此参数进行穿带、轧制，速度控制示意图见图2（常规轧制速度控制示意图见图3）；
步骤3、飞进切尾信号到达，机架间冷却水F3-4、F4-5、F5-6、F6-7按设定值自动开启，精轧出口测温仪检测到终轧温度实际值，反馈计算启动，实时调整4组机架间冷却水的流量（某一机架间冷却水的流量示意见图4），保证终轧温度控制在以目标值为轴的有限波动范围内；
步骤4、为保证层冷中间温度，根据精轧出口温度与层冷中间目标温度的差值，预计算第一段冷却集管开启数量，精轧第一个机架有钢信号启动后，从Bank3最后一组集管往精轧方向开启所需的集管数。精轧出口测温仪检测到实际终轧温度后，冷却模型进行前馈计算，实时调整第一段冷却集管的开启数量，使层冷中间温度控制在以目标值为轴的有限波动范围内（层流分段密集冷却集管及测温仪布置示意图见图5）；
步骤5、由于第一段冷却水在Bank3最后一组集管截止，轧制过程中带钢每一点的空冷时间从经过Bank3最后一组集管开始计时，根据带钢实际速度的变化，计算、调整第二段冷却集管开启位置，保证分段式冷却的中间保温时间；
步骤6、预计算时，以层冷中间温度与卷取入口目标温度差值、轧制速度、传热变化等计算第二段密集冷却水的开启组数。精轧第一个机架有钢信号到达后，第二段密集冷却从满足空冷时间要求的那一组集管开始，往卷取机方向开启，中间测温仪检测到带钢温度以后，第二段密集冷却前馈控制启动，结合满足空冷时间要求的集管位置，调整第二段冷却集管数量，卷取入口测温仪检测到带钢温度后，反馈控制启动，保证卷取入口温度控制在以目标值为轴的有限波动范围内；
步骤7、第二段密集冷却反馈控制方面，只将Bank14作为反馈调节用，Bank15集管设为故障阀门，其中，Bank141-8组冷却水在计算第二段冷却总水量时预开启，当卷取入口测温仪检测到带钢实际温度后，反馈控制启动，如带钢温度偏高，增开Bank14 9-16相应的冷却集管，如带钢温度偏低，关闭Bank14 1-8相应的冷却集管；
步骤8、4组横向强力吹扫装置均在精轧第一个机架有钢信号达到后开启，卷取机尾部抛钢信号达到后关闭，其中Bank4、Bank5集管倾翻架入口的横向强力吹扫装置（示意图见图6）将第一段密集冷却后带钢表面积水吹扫干净，Bank15入、出口的横向强力吹扫装置将第二段密集冷却后带钢表面积水吹扫干净，保证层冷中间温度、卷取入口温度测量准确。
实施例1
以生产某成品规格4.0*1200mm的双相钢为例。具体步骤如下：
步骤1、生产管理系统下发成品带钢工艺参数终轧温度820℃、层冷中间温度720℃、空冷时间5s、卷取入口温度200℃、层流分段冷却代码21等信息至热轧计算机控制系统；
步骤2、精轧模型查询该出钢记号、厚度规格的速度配置参数为：穿带速度6.4m/s，精轧1加、2加加速度分别为0.001、0.002m/s2，按此速度参数进行穿带、轧制，至尾部抛钢最大轧制速度6.6m/s，全长速度变化0.2m/s；
步骤3、飞进切尾信号到达，机架间冷却水F3-4、F4-5、F5-6、F6-7按设定值140m3/小时、160m3/小时、180m3/小时、100m3/小时开启，精轧出口测温仪检测到终轧温度头部实际值831℃后，反馈计算启动，实时调整4组机架间冷却水的流量，F3-4、F4-5、F5-6、F6-7流量变化范围140-200m3/小时、160-220m3/小时、50-180m3/小时、40-100m3/小时，实际终轧温度控制在818-835℃；
步骤4、预计算精轧出口温度与层冷中间目标温度的差值105℃，第一段密集冷却集管开启数量22组，精轧第一个机架有钢信号启动后，从Bank3最后一组集管往精轧方向开启22组冷却水。精轧出口测温仪检测到实际终轧温度831℃后，前馈控制启动，实时调整第一段冷却集管的开启数量20-24组，实际层冷中间温度705-720℃；
步骤5、第一段冷却水在Bank3最后一组集管截止，轧制过程中带钢每一点的空冷时间从经过Bank3最后一组集管开始计时，根据带钢实际速度的变化，计算、调整第二段冷却集管开启位置从Bank9第1组到第5组，保证分段冷却中间保温时间在5.0-5.2s；
步骤6、预计算时，以层冷中间温度与卷取入口目标温度差值、轧制速度、传热变化等参数计算第二段冷却水的开启96组。精轧第一个机架有钢信号启动后，第二段冷却集管从满足空冷时间要求的Bank9第1组集管开始，往卷取机方向开启96组，前馈集管开启到Bank11的第8组，反馈集管开启Bank的1-8组。中间测温仪检测到带钢温度以后，第二段冷却前馈控制启动，结合空冷时间变化的起始集管位置，调整第二段冷却的集管数量96-100组；
步骤7、第二段密集冷却反馈控制，预计算时，Bank141-8组冷却水精轧第一个机架有钢信号到达时开启，卷取入口测温仪检测到带钢实际温度210℃后，反馈控制启动，由Bank14 1-8组冷却集管增开到Bank14第10组，最终卷取入口温度控制在180-210℃；
步骤8、4组横向强力吹扫装置均在精轧第一个机架有钢信号达到后开启，卷取机尾部抛钢信号达到后关闭，其中Bank4、Bank5集管倾翻架入口的横向强力吹扫装置将第一段密集冷却后带钢表面积水全部吹扫干净，Bank15入、出口的横向强力吹扫装置基本将第二段密集冷却后带钢表面积水吹扫干净，层冷中间温度及卷取入口温度测量准确。
Claims (1)
1.一种热轧带钢分段冷却控制方法，其特征是：该方法包括如下步骤：
（1）将生产过程中满足的控制参数输入热轧计算机控制系统；
（2）以终轧目标温度+30℃为设定目标温度，利用模型虚拟计算功能，计算各规格组距带钢可以达到的最大穿带速度，最终确定各规格组距的速度分配表，固化在模型文件中；
（3）在步骤（2）速度配置的基础上，机架间冷却水F3-4、F4-5、F5-6、F6-7投用自动控制功能，精轧出口测温仪检测到实际终轧温度，反馈计算启动，实时计算、调整4组机架间冷却水的流量，保证终轧温度控制在以目标值为轴的有限波动范围内；
为保证层冷中间温度，根据精轧出口温度与层冷中间目标温度的差值，预计算第一段冷却集管开启数量，精轧第一个机架有钢信号启动后，从Bank3最后一组集管往精轧方向开启所需的集管数，精轧出口测温仪检测到实际终轧温度后，冷却模型进行前馈计算，实时调整第一段冷却集管的开启数量，使层冷中间温度控制在以目标值为轴的有限波动范围内；
根据带钢实际速度的变化，计算、调整第二段冷却集管开启位置，保证分段式冷却的中间保温时间；
预计算时，以层冷中间温度与卷取入口目标温度差值、轧制速度、传热变化计算第二段密集冷却水的开启组数，精轧第一个机架有钢信号到达后，第二段密集冷却从满足空冷时间要求的那一组集管开始，往卷取机方向开启，中间测温仪检测到带钢温度以后，第二段密集冷却前馈控制启动，结合满足空冷时间要求的集管位置，调整第二段冷却集管数量，卷取入口测温仪检测到带钢温度后，反馈控制启动，保证卷取入口温度控制在以目标值为轴的有限波动范围内；
第二段密集冷却反馈控制方面，只将Bank14作为反馈调节用，Bank15集管设为故障阀门，其中，Bank14 1-8组冷却水在计算第二段冷却总水量时预开启，当卷取入口测温仪检测到带钢实际温度后，反馈控制启动，如带钢温度偏高，增开Bank14 9-16相应的冷却集管，如带钢温度偏低，关闭Bank14 1-8相应的冷却集管；
4组横向强力吹扫装置均在精轧第一个机架有钢信号达到后开启，卷取机尾部抛钢信号达到后关闭，其中Bank4、Bank5集管倾翻架入口的横向强力吹扫装置将第一段密集冷却后带钢表面积水吹扫干净，Bank15入、出口的横向强力吹扫装置将第二段密集冷却后带钢表面积水吹扫干净，保证层冷中间温度、卷取入口温度测量准确。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |