专利名称：一种热连轧机精轧出口温度的保证方法
技术领域：
本发明涉及热轧终轧温度控制技术，具体地说是指ー种热连轧机精轧出口温度的保证或控制方法。
背景技术：
终轧温度在带钢热连轧生产过程中是实现控制轧制的ー个非常重要的參数，但在精轧过程中，如果仅仅是依靠空冷温降来进行温度控制则难以保证终轧温度精度。早些时候热轧带钢的温度控制方法主要是通过仅预计头部终轧温度而在精轧机后设置层流冷却的方式来控制带钢冷却速度和卷取前的带钢整体温度；近年来为了控制轧制过程的相变以 及满足产品性能、轧制产量的要求，新的发展思路是利用精轧机架间冷却水控制的方式来精确控制精轧后的终轧温度，即在精轧机组后部机架间设置带钢水幕冷却装置以增加机架间冷却系统，；而通过合理控制机架水，不但可以提高终轧温度精度，而且对于实现升速轧制、提高机组产量、改善产品内在质量以及生产对轧制温度范围有特殊要求的钢材品种都有非常重要的意义。目前大部分的生产控制是利用精轧后的測量装置反馈控制调节机架间的冷却水量，但这种方式会造成温度控制滞后，易产生温度波动。如图I所示，在现有技术中，控制带钢的终轧温度的手段主要有调整速度的方式，如采用温度加速度或功率加速度进行升速轧制提高轧制温度，同时根据设置在精轧机后的测温仪实测温度数据调节机架水的方式实施反馈控制。一般测温仪与轧机之间有较长的距离，控制机架水的阀门滞后特性严重，采用反馈控制的效果则不够理想。公开号为CN101081406，名称为《ー种保证热轧精轧带钢全长温度均匀的方法》的中国专利文献公开了ー种热轧轧制过程中终轧温度的控制方法，它主要解决带钢头部和尾部温度偏低导致轧制困难和不合格产品的技术问题。它的主要思想包括以下方面a、在加热炉物理划分的各个段采用两根或三根煤气总管连接沿炉宽方向分布的燃烧器，燃烧器按照煤气总管的数量分成两组或三组，当带钢头部、尾部温度偏低时，通过控制各煤气总管流量，使加热完了的板坯温度分布为倾斜型或上抛物线型的板温分布；b、在进入粗轧第一机架和粗轧第二机架进行水平轧制前，当板坯头部温度偏低时，粗轧高压除鳞水采用头部延迟喷水，当板坯尾部温度偏低时采用尾部提前结束喷水，当板坯头部和尾部温度同时偏低时同时采用头部延迟喷水尾部提前结束喷水。所以该专利主要是通过加热炉和粗轧过程的一系列方法解决精轧带钢入口温度的全长温度均匀来保证带钢全长的终轧温度均匀性问题。公开号为CN1119969，发明名称为《热轧带材轧制中的温度控制方法》的中国专利文献公开了ー种在多机座热轧带材机组上轧制热带材、特别是铝带时控制温度的方法，在进入单个轧机或轧机机组前对带材进行冷却，并在带材通过带材机组/单轧机的机座时按照入口温度的温度常数对带材头和尾之间的冷却強度进行控制。该专利是通过在精轧和粗轧之间増加冷却设备来保证精轧入口温度的一致性，但这不能很好的消除带钢在轧机中由速度运行变化所造成的终轧温度的变化。
公开号为JP 2001 353512A，发明名称为 METHOD FOR CONTROLLING TEMPERATUREOF HOT STRIP的日本专利文献还公开了一种通过在精轧机组前増加加热设备达到需要的终轧温度的方法。公开号为JP 8252624A,发明名称为 METHOD FOR CONTROLLING FINISHINGTEMPERATURE IN CONTINUOUS HOT ROLLING的日本专利文献则是通过精轧出口测温仪测量的实际温度和目标温度的差进行终轧温度的反馈调节，来提高终轧温度的命中率，但该专利没有考虑如果针对来料温度的偏差如何进行前馈调节，有一定的滞后性。另外还有公开号为JP 58181407A,发明名称为METHOD FOR CONTROLLINGFINISHING TEMPERATURE IN HOT ROLLING的日本专利文献，该专利是1983年君津所提出的，时间较早，它只要依据基础自动化带钢温度分布和压下分布来对机架水流量进行开关和流量的直接通过模型估算需要的水量。该专利方法适合使用在计算能力不是很强的基础自动化系统中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供ー种热连轧机精轧出口温度的保证方法，它解决了现有控制方法对出ロ温度控制滞后的不足。其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。ー种热连轧机精轧出ロ温度的保证方法，包括以下步骤(I)、将所轧制带钢以一定长度为単位划分为若干逻辑段；(2)、计算各逻辑段在通过轧机精轧出口时的实际抛钢速度(指通过最后ー个机架时带钢的速度)；(3)、依据所计算的实际抛钢速度计算各逻辑段在通过轧机精轧出口时的实际温度；(4)、计算将各逻辑段通过轧机精轧出口时的实际温度调节到终轧目标温度时机架冷却水所需出水量。作为本技术方案的进ー步改进，各逻辑段在通过轧机精轧出口时实际抛钢速度的计算方法如下其中，以所轧制带钢的穿带速度为VO ；带钢经第一次加速后的速度为Vl ；带钢经第二次加速后的速度为V2 ；带钢的抛钢速度为V3 ；在最后ー个精轧机出ロ带钢最大允许运行速度为Vmax ；在最后ー个精轧机出ロ带钢最大允许抛钢速度为Vmount ；带钢穿带和第一次加速阶段的运行长度为SO ；带钢第二次加速阶段速度小于Vmount部分的运行长度为SI，；带钢第二次加速阶段速度在Vmout和Vmax之间的运行长度为SI "；带钢在Vmax阶段的运行长度为S2 ；带钢从Vmax减速阶段的运行长度为S3 ；
精轧成品带钢长度为S ；带钢中间坯长度为Sn;所轧制带钢成品厚度为H7 ；带钢中间坯厚度为HO ；贝丨JS =免*互^并且，当SSSO+Sl’+Sl" +S3时，带钢以Vmax运行长度为S2后减速抛钢，则V2 =Vmax，V3 = Vmount ;或者当S0+S1’ < S < S0+S1’ +SI" +S3时，带钢会在第二次加速后减速抛钢，则依据
V 2 — V 2 Λ J 2 — Λ J 2I 2 2 72 Cl0 (Λ —O Q-O1 )
S0+S1，ν2 _ν3 +ν3 _ν2 =5可知、=、卜3 +--其中 a2、a3 分别为第二
Ia2Ia3Vα3 ~α2，
次加速和减速时的加速度；或者当S< SO时，带钢会在第一次加速后开始抛钢，则V3 =ム2 +2a, *(S-d0) 其中
dO为带钢头部穿带匀速段运行长度，al为第一次加速时的加速度；或者当SO < S < S0+S1
时，带钢会在第二次加速后抛钢，则V3 =^2+2%*0-\)也作为本技术方案的进ー步
改进，机架冷却水所需出水量的计算方法如下某第i逻辑段的温度偏差At等于该逻辑段精轧轧机出口预测温度减去终轧目标温度；则第i逻辑段调节机架的冷却水所需的设定水量 wq(i) = wq(i_l) + Δ t*dqt (i)； 其中，水量对温度的感度dqt(i)=^·^·;
tarop其中，温度影响系数tdrop=；其中xdamping为温降系数,xradiat为水冷系数,xdt为平均环境温差,xvol为带钢平均秒流量。也作为本技术方案的进ー步改进，所述温降系数xdamping可以为O. 7-1. 5秒
/平方米。也作为本技术方案的进ー步改进，所述水冷系数xradiat为0. 5-1. 8。作为本方法的优选实施例之一，所述逻辑段每段的长度为I米。还作为本技术方案的进ー步改进，所述逻辑段的段数为50——80，例如可以为63段。同样，所述机架冷却水可以包括固定流量机架冷却水和可调节流量机架冷却水。其中可以将所述固定流量机架冷却水设于先轧制精轧机之间，而将所述可调节流量机架冷却水设于后轧制精轧机之间。本技术方案根据带钢进入精轧前带钢来料全长各物理段温度的实际波动并通过预测带钢各段在轧机中速度运行图的变化情况预测带钢全长各物理段的精轧终轧温度，再通过对各段预计的终轧温度和目标终轧温度的偏差来提前计算设定和调节各精轧机架间冷却水相对带钢头部所需增减的水量，从而保证带钢终轧温度的精确控制。
本技术方案的特点在于I)、通过对带钢划分为一定长度的逻辑段，以各逻辑段为计算、控制的基本単元，提高其控制精度；2)、结合段出口温度与终轧目标温度，采用了分段机架水调节控制，大大提高了温度调节效率。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作一详细说明。图I为现有热连轧机精轧出ロ温度的控制方法示意图；
图2为本发明保证方法的示意简图；图3为带钢逻辑段在最后ー个轧机机架处的出ロ速度运行图，其中图3a示意了在最高速減速抛钢运行的情況，图3b示意了在第二次加速后減速抛钢运行的情況，图3c示意了在第二次加速后抛钢运行的情況，图3d示意了在第一次加速后抛钢运行的情况；图中Vmax表示在最后ー个精轧机机架出口带钢最大允许运行速度，Vmout表示在最后ー个精轧机机架出ロ带钢最大允许抛钢速度，VO表示穿带速度，Vl表示第一次加速结束后的速度，V2表示第二次加速结束后的速度，V3表示抛钢速度，t0表示第一次加速开始时间，tl表示第一次加速结束时间，t2表示第二次加速结束时间，t3表示抛钢时间，tl’表示达到抛钢速度的时间，t2’表示由最大速度开始减速的时间；图4为带钢在最后ー个精轧机机架出ロ运行速度的计算流程图；图5为以图3a为參照的精轧出ロ带钢在各阶段的运行长度示意；图6表示带钢通过不同精轧机的速度运行图；图7为本发明实施例的带钢热轧温度控制系统构架图； 图8为本发明实施例中各轧机秒流量分布图；图9为本发明实施例中带钢水量设定结果具体实施例方式如图2所示的简图，本热连轧机精轧出ロ温度的保证方法是基于段的带钢全长终轧温度预测及控制，对以段为单位的控制单元进行温度前馈控制；其技术方案由以下三部分组成一、带钢分段将带钢划分为一定长度的逻辑段。逻辑段为计算、控制的基本単元；ニ、根据轧件的负荷分配、速度制度预测各逻辑段的终轧温度。首先对带钢全长各段的轧机出ロ速度的计算分段原则如下本方案的实现基于段的带钢全长终轧温度计算和控制，其对带钢分段的原则取决系统缓存的大小以及控制系统的反应延时情况而定(例如利用计算处理能力较强的过程计算机系统来进行处理以得到更好效果)，一般可取精轧入口前I米为一段进行计算和控制。在实际的生产过程中，为了減少带钢头尾温度降，以及取得最大的生产能力，因带钢长度不同，最后ー个精轧机机架处的出ロ速度运行图有下列四种情况可供选择
a.于最闻速减速抛钢运彳丁(如图3a)；b.于第二次加速后減速抛钢运行(如图3b)；c.于第二次加速后抛钢运行(如图3c)；d.于第一次加速后抛钢运行(如图3d)。下面根据图3中的四种情况，并结合图4所给出的流程图进行判断。I)、判断是否会在最大速度运行如图5，图中各区域的面积即是精轧出口带钢在各阶段的运行长度，各区域的含义如下SO :穿带和第一次加速阶段的运行长度(定值)；SI，:第二次加速阶段速度小于Vmout阶段的运行长度(定值)；SI ":第二次加速阶段速度在Vmout和Vmax之间的运行长度(定值)；S2 :最高速度阶段的运行长度；S3 :从Vmax减速阶段的运行长度(定值)；设精轧成品带钢长度为S，中间坯长度为Sn，成品厚度为H7，中间坯厚度为HO ;则 当S>=S0+S1' +SI" +S3时，带钢会在最大速度运行，进而可以计算出带钢以最大速度运行的长度S2。
权利要求
1.ー种热连轧机精轧出口温度的保证方法，包括以下步骤 (1)、将所轧制带钢以一定长度为単位划分为若干逻辑段； (2)、计算各逻辑段在通过轧机精轧出口时的实际抛钢速度； (3)、依据所计算的实际抛钢速度计算各逻辑段在通过轧机精轧出口时的实际温度； (4)、计算将各逻辑段通过轧机精轧出口时的实际温度调节到终轧目标温度时机架冷却水所需出水量。
2.根据权利要求I所述热连轧精轧出ロ温度的保证方法，其特征在于，各逻辑段在通过轧机精轧出口时实际抛钢速度的计算方法如下 其中，以 所轧制带钢的穿带速度为VO; 带钢经第一次加速后的速度为Vl ； 带钢经第二次加速后的速度为V2 ； 带钢的抛钢速度为V3 ； 在最后ー个精轧机出ロ带钢最大允许运行速度为Vmax ； 在最后ー个精轧机出ロ带钢最大允许抛钢速度为Vmount ； 带钢穿带和第一次加速阶段的运行长度为SO ； 带钢第二次加速阶段速度小于Vmount部分的运行长度为SI，； 带钢第二次加速阶段速度在Vmout和Vmax之间的运行长度为SI "； 带钢在Vmax阶段的运行长度为S2 ； 带钢从Vmax减速阶段的运行长度为S3 ； 精轧成品带钢长度为S ； 带钢中间坯长度为Sn; 所轧制带钢成品厚度为H7 ； 带钢中间坯厚度为HO ； 贝丨以=免*g 并且， 当S≤S0+S1’ +SI " +S3时，带钢以Vmax运行长度为S2后减速抛钢，则V2 = Vmax,V3 = Vmount ;或者 当S0+S1’ < S < S0+S1’ +SI " +S3时，带钢会在第二次加速后减速抛钢，则依据 v 2 _v 2 ,. 2 _ ,. 2I 2 2i 2 ο (Λ —O O-^l )S0+S1，ν2 _ν3 +ν3 _ν2 ニズ可知、=·^〗+-其中a2、a3分别为第二 Ia2Ia3Vα3 ~αι,次加速和减速时的加速度；或者 当S < SO时，带钢会在第一次加速后开始抛钢，则V3 =卩。2 +2 ! *(S-d0) 其中do为带钢头部穿带匀速段运行长度，al为第一次加速时的加速度；或者当SO < S < S0+S1吋，带钢会在第二次加速后抛钢，则V3 =^12 +2a2 *(S-S0)
3.根据权利要求I所述热连轧精轧出ロ温度的保证方法，其特征在于，机架冷却水所需出水量的计算方法如下某第i逻辑段的温度偏差At等于该逻辑段精轧轧机出口预测温度减去终轧目标温度； 则第i逻辑段调节机架的冷却水所需的设定水量wq (i) = wq(i_l) + At*dqt(i)； 其中,7jc量对温度的感度邮(り=:D; 其中，温度影响系数—P = (Xradiat*；XP^g*Xdt); 其中xdamping为温降系数,xradiat为水冷系数,xdt为平均环境温差,xvol为带钢平均秒流量。
4.根据权利要求3所述热连轧精轧出ロ温度的保证方法，其特征在于，所述温降系数xdamping 为 O. 7-1. 5 秒 / 平方米。
5.根据权利要求3所述热连轧精轧出ロ温度的保证方法，其特征在于，所述水冷系数xradiat 为 O. 5-1. 8。
6.根据权利要求I所述热连轧精轧出ロ温度的保证方法，其特征在于，所述逻辑段每段的长度为I米。
7.根据权利要求I所述热连轧精轧出ロ温度的保证方法，其特征在于，所述逻辑段的段数为50——80。
8.根据权利要求I所述热连轧精轧出ロ温度的保证方法，其特征在于，所述机架冷却水包括固定流量机架冷却水和可调节流量机架冷却水。
9.根据权利要求8所述热连轧精轧出ロ温度的保证方法，其特征在于，所述固定流量机架冷却水设于先轧制精轧机之间，所述可调节流量机架冷却水设于后轧制精轧机之间。
全文摘要
本发明公开了一种热连轧机精轧出口温度的保证方法，包括以下步骤1、将所轧制带钢以一定长度为单位划分为若干逻辑段；2、计算各逻辑段在通过轧机精轧出口时的实际抛钢速度；3、依据所计算的实际抛钢速度计算各逻辑段在通过轧机精轧出口时的实际温度；4、计算将各逻辑段通过轧机精轧出口时的实际温度调节到终轧目标温度时机架冷却水所需出水量。该方法通过对各段预计的终轧温度和目标终轧温度的偏差来提前计算设定和调节各精轧机架间冷却水相对带钢头部所需增减的水量，从而保证带钢终轧温度的精确控制。
文档编号B21B37/74GK102688900SQ20111007008
公开日2012年9月26日 申请日期2011年3月23日 优先权日2011年3月23日
发明者叶红卫, 唐世欣, 朱健勤, 荣鸿伟, 董晖, 郭彪 申请人:宝山钢铁股份有限公司