专利名称：：一种厚板轧后控制冷却预计算方法
技术领域：
：本发明涉及板材轧后控制冷却的一种预计算方法，特别涉及一种厚板轧后控制冷却预计算方法。
背景技术：
：厚板的轧后冷却过程的控制系统一般分两层，上层为监督控制层，根据控制目标要求预先给出冷却每块钢板所需的冷却水流量密度、辊道速度等控制变量的设定值。底层为现场回路控制层，根据设定值对各底层回路进行实时动态控制。上层的监督控制部分，也可以叫做预计算部分。由于在厚板轧后冷却过程中，除了冷却水流量、辊道速度、冷却段开启个数等控制变量对板终冷温度和冷却速率有直接影响外，钢板终轧温度、钢板厚度、冷却水温度等也对钢板的冷却有较大影响。各影响因素与控制量之间为强烈的非线性关系，并且各变量之间存在强耦合。因此，在冷却过程中准确计算冷却水流量密度、钢板速度等设定值的是一个难点。GuanS,LiHX,TsoSK.等在((Process,IEEETransactionsonControlSystemsTechnology))(控制系统技术)(2001，9(2):348_356)上发表的“MultivariableFuzzySupervisoryControlforLaminarCooling”(层流冷却多变量监督控制方法)，介绍了换热计算的数学模型，该模型可以用于计算冷却水流量等控制量，但该文章没有给出具体的实现方法，特别是没有给出控制量的具体寻优方法。龚彩军等在《东北大学学报(自然科学版)》(2005，26(2):604_608)中发表的《中厚板轧后冷却的过程控制》采用物理模型，计算冷却水流量等控制量的设定值，但未提供具体如何寻优设定值的方法，也未讨论如何克服各变量之间的耦合关系。日本专利公开号JP5026871A提供的钢板材料的预测方法，即在每个过程对产品进行预计算，通过连铸模型计算结晶，晶体间隔状态，用热传导模型计算钢板进入加热炉的历史温度曲线，用轧钢模型和热处理模型计算轧制过程和连续冷却过程中钢钢板的结晶扩散状况、过热度、温度保持时间、轧制和相变，应用材质纹理模型计算钢板应力，硬度等指标。从现有的专利表明，以上专利都没有涉及到厚板在线控制冷却系统的预计算方法。
发明内容本发明的目的是提供一种厚板轧后控制冷却的预计算方法，这种预计算方法能够为厚板加速冷却过程提供精确的控制量设定值，从而能够适应各种钢材的生产需求。本发明的技术构思本计算方法包括三个模块分别为钢板平均速度和开阀个数设定值计算模块，冷却水流量设定值计算模块，“位置_温度”曲线设定值计算模块。在求钢板平均速度设定值和开阀个数方面在计算钢板平均速度设定值和开阀Nh=.权利要求一种厚板轧后控制冷却预计算方法，其特征在于包含以下步骤步骤1初始化，得到钢板厚度d、钢种信息及成分，测量得到当前冷却水温度Tw；步骤2利用下式计算开阀个数和钢板平均速度设定值<mrow><mi>t</mi><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mover><mi>T</mi><mo>^</mo></mover><mn>0</mn></msub><mo>-</mo><msubsup><mi>T</mi><mi>e</mi><mi>o</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><msup><mi>CR</mi><mi>o</mi></msup></mrow><mrow><msub><mi>N</mi><mi>h</mi></msub><mo>=</mo><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mi>N</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>]</mo><mo>,</mo></mtd><mtd><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mrow><mo>|</mo><mi>t</mi><mo>×</mo><msub><mi>v</mi><mi>B</mi></msub><mo>|</mo></mrow><msub><mi>l</mi><mi>h</mi></msub></mfrac><mo>]</mo><mo><</mo><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mi>N</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>]</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mrow><mo>|</mo><mi>t</mi><mo>×</mo><msub><mi>v</mi><mi>B</mi></msub><mo>|</mo></mrow><msub><mi>l</mi><mi>h</mi></msub></mfrac><mo>]</mo><mo>,</mo></mtd><mtd><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mi>N</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>]</mo><mo>≤</mo><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mrow><mo>|</mo><mi>t</mi><mo>×</mo><msub><mi>v</mi><mi>B</mi></msub><mo>|</mo></mrow><msub><mi>l</mi><mi>h</mi></msub></mfrac><mo>]</mo><mo><</mo><mi>N</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>N</mi><mo>,</mo></mtd><mtd><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mi>N</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>]</mo><mo>≤</mo><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mrow><mo>|</mo><mi>t</mi><mo>×</mo><msub><mi>v</mi><mi>B</mi></msub><mo>|</mo></mrow><msub><mi>l</mi><mi>h</mi></msub></mfrac><mo>]</mo></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow><mrow><msub><mi>v</mi><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>N</mi><mi>h</mi></msub><mo>×</mo><msub><mi>l</mi><mi>h</mi></msub></mrow><mi>t</mi></mfrac></mrow>其中，lh为集管组间距，Nh为开阀个数，v0为钢板平均速度设定值，t为钢板经过冷却区的时间，和CRo分别为目标终冷温度和目标冷却速率，为目标开冷温度；步骤3选取冷却水流量Q0(任意选取设备允许流量的最小值)，并令k＝1，Q(k)＝Q0；步骤4通过步骤1得到的初始化信息，以及钢板的上下表面边界条件、空冷换热系数αair、水冷换热系数αw，利用热传导方程计算得到钢板厚度方向的温度分布，以及在初始温度为时，经过时间t后钢板冷却温度T′e；令eCR＝(TeoT′e)/t如果，|eCR|＜ε，其中ε为极小偏差≤0.0001，则Q0＝Q(k)，计算结束；否则进入步骤5；步骤5令k＝k+1，(0＜α＜1)，α为权系数；转步骤4。F200910054249XC0000014.tif,F200910054249XC0000015.tif,F200910054249XC0000016.tif,F200910054249XC0000021.tif2.如权利要求1所述的厚板轧后控制冷却预计算方法，其特征在于所述步骤4中热传导方程的计算过程如下测量得到P、cp、λ^p和々K，利用下式其中Τ为钢板温度，y为钢板厚度方向坐标；P为密度；cp为钢板比热容；λ为热传导系数j为奥氏体相转换速率；hY为奥氏体的热焓；ha为铁素体的热焓；钢板的上下表面边界条件为浮=-ocJT-TJdy其中，a代表钢板表面的换热系数，分别代表不同冷却条件下的空冷换热系数或水冷换热系数CipT00为环境温度，空冷换热系数由下面公式求得αα,=σ0ε(Τ4-Τ:)/(Τ-Τα)其中，=5.67X10_8为黑体辐射常数，ε为钢铁表面辐射率，且ε<1，T00为环境温度；令Q=Q(k)，代入下式计算水冷换热系数αw3.如权利要求1或2所述的厚板轧后控制冷却预计算方法，其特征在于还包括步骤6计算位置-温度曲线设定值应用步骤2和步骤5计算得到的控制参数Vtl，Qtl，代入公式(4)-(7)中的ν和Q，求解可得到钢板表面温度和中心温度的“时间-温度”曲线，在沿辊道方向取η个点，令每点坐标为Xj(j=1，...，η)，钢板行进到对应位置处的表面温度和中心温度分别为Tlj和T2j；采用公式全文摘要本发明公开了一种厚板轧后控制冷却预计算方法，通过(1)初始化，得到钢板厚度d、钢种信息及成分，测量得到当前冷却水温度Tw；(2)用公式计算得到开阀个数Nh和钢板平均速度设定值v0；(3)选取冷却水流量Q0，令k＝1，Q(k)＝Q0；(4)用步骤(1)中初始化信息及系数，步骤(2)得到的控制参数v0和步骤(3)流量Q(k)，求解公式(4)-(7)，计算在初始温度下，经过时间t后钢板冷却温度，并记此计算得到钢板冷却温度为T′e，令如果，|eCR|＜ε，ε≤0.0001，则Q0＝Q(k)计算结束，否则进入下一步骤；(5)令k＝k+1，(0＜α＜1)，α为权系数，转步骤(4)；(6)计算位置-温度曲线设定值。本发明可以推广到国内外各钢厂用于中厚板轧后控制冷却中的预计算，具备良好的推广及应用前景。文档编号B21B45/02GK101934295SQ200910054249公开日2011年1月5日申请日期2009年6月30日优先权日2009年6月30日发明者刘晔,吴扣根,王笑波,贺达伦申请人:宝山钢铁股份有限公司