专利名称：一种使用多种冷却系统的轧后冷却控制方法
技术领域：
本发明属于轧钢自动控制技术领域，特别是涉及到一种使用多种冷却系统的轧后冷却控制方法。
背景技术：
控制轧制和控制冷却技术是20世纪冶金工业最伟大的科技进步成果之一，现已成为国内外中厚钢板生产的主导工艺。控制冷却是一种利用轧材余热进行热处理的新技术。通过改变热轧钢板轧后冷却条件可以合理控制钢板的整个相变过程，通过控制相变产物的组织形态和组成及碳化物析出等行为来改善钢板的组织和性能。该技术不仅可以在不降低韧性的前提下提高钢板强度，而且可以在不降低强度的条件下减少碳当量，从而改善钢板的焊接性能，进而可以降低企业的生产成本，提高企业的市场竞争力。因此，它是提高中厚钢板综合性能既有效又非常经济的生产方法。目前已成为中厚钢板生产技术进步的主要发展模式。最新研究表明，采用以超快冷为核心的新一代TMCP工艺，可充分利用高速连续轧制实现奥氏体的硬化，并可大大降低对微合金和合金元素的依赖，在材料设计上可实现低成本、减量化的生产。特别是近年来，我国钢铁企业面临着经济危机和生产成本上涨的双重压力，一方面钢铁业加快了企业重组的步伐，提高产业集中度，以期提高铁矿石价格谈判的话语权，另一方面则加强了技术改造，促进产品升级换代。以超快冷为核心的新一代TMCP 工艺的应用不仅有助于我国钢铁企业摆脱经济危机的阴影，而且可以节省资源和能源，实现钢铁材料的再循环利用和社会的可持续发展。国内某中厚板厂的层流冷却控制系统(ACC)由德国西马克公司设计和制造，但仍然存在着冷却能力不足的问题，迫切需要投产新的冷却能力更强的冷却设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用多种冷却系统的轧后冷却控制方法，在原有层流冷却设备的轧线上新增超快设备后，建立冷却方式可选择的中厚板轧后冷却控制系统。上述目的是通过下述方案实现的
一种使用多种冷却系统的轧后冷却控制方法，所述多种冷却系统中包括原层流冷却设备9和层流冷却控制系统1，其特征在于，在原层流冷却设备9的轧线上新增超快冷设备 10后，建立中厚板轧后冷却控制系统，包括建立通讯系统，新增超快速冷却过程控制系统 5以及新增超快速冷却基础自动化控制系统8 ；当末道次抛钢时刻，轧机过程控制系统同时向超快速冷却过程控制系统5和层流冷却过程控制系统4发送原始输入数据；超快速冷却过程控制系统5和层流冷却过程控制系统4将根据冷却模式首先进行过程控制系统的选择当冷却模式为超快速冷却时，由超快冷过程控制系统5进行冷却工艺的设定，包括超快冷设备10单独使用以及超快速冷却设备10及层流冷却设备9联合使用时冷却工艺的设定。如果超快速冷却设备10单独使用，则超快速冷却过程控制系统5将计算获得的冷却规程传递给超快速冷却基础自动化控制系统8执行，此时，原层流冷却控制系统1不进行冷却过程的设定和执行；如果超快速冷却设备10及层流冷却设备9联合使用，超快速冷却过程控制系统5将计算获得的冷却规程分别传递给超快速冷却基础自动化控制系统8执行和原层流冷却基础自动化控制系统6执行。此时，原层流冷却过程控制系统4只是作为一个通讯中转站，进行相关数据的传递；当冷却模式为层流冷却模型时，由原层流冷却过程控制系统4进行冷却工艺的设定，此时，超快冷控制系统2处于非激活工作状态。根据上述的轧后冷却控制方法，其特征在于，保持层流冷却控制系统1的独立性和完整性，由层流冷却控制系统1独立工作，控制轧件的冷却过程；层流冷却基础自动化控制系统6只作适应通讯接口的调整。根据上述的轧后冷却控制方法，其特征在于，超快速冷却(UFC)控制系统2能够实现与原有层流冷却(ACC)控制系统1的有机结合，组合成一套新的完整的中厚板轧后冷却控制系统。根据上述的轧后冷却控制方法，其特征在于，超快速冷却基础自动化控制系统8 能实现对新增超快速冷却设备的生产和调试独立控制功能。根据上述的轧后冷却控制方法，其特征在于，超快速冷却过程控制系统5能实现对轧件在超快速冷却模式下冷却规程的设定，包括超快冷区域的冷却规程设定和层流冷却区域的冷却规程设定。根据上述的轧后冷却控制方法，其特征在于，超快速冷却控制系统2能够对轧件在超快速冷却过程中的状态进行实时监控，并及时反馈给人机交互界面。本发明的有益效果本发明在保证原ACC系统的独立性和稳定性的同时，实现了对新增超快冷装置的独立控制功能，并实现了与原ACC系统的有机结合。经现场应用证明 采用本发明的一种多系统并存且灵活切换的中厚板轧后冷却控制系统，能满足各个钢种的冷却工艺需求，取得了良好的应用效果。
图1为由原层流冷却控制系统和新增超快速冷却控制系统组成的多系统并存的中厚板轧后冷却控制系统示意图2为多系统并存且灵活切换的中厚板轧后冷却控制系统控制流程框图； 图3为当新增超快速冷却控制系统被激活时的控制系统数据通讯流程框图； 图4为当原层流冷却控制系统1被激活时的控制系统数据通讯流程框图； 图5为本发明控制系统执行超快速冷却控制规程的UFC用板温度曲线效果图； 图6为本发明控制系统执行原常规冷却控制规程的ACC用板温度曲线效果图。
具体实施例方式本发明的多系统并存且灵活切换的中厚板轧后冷却控制系统，改造原层流冷却设备、增加一套超快速冷却控制系统，使之与原ACC系统有机结合形成一套新的完整的轧后冷却控制系统，其特征在于建立通讯系统，新增轧后冷却工艺过程控制系统二级以及新增超快速冷却基础自动化控制系统一级
一.中厚板轧后冷却控制系统的建立
4轧后冷却系统的控制逻辑如图1所示。基础自动化系统是Ll级控制，主要进行设备、 控制元件及逻辑控制。工艺过程控制是L2级控制，主要用于工艺模型计算。L2级计算结果传递给Ll级基础自动化执行，Ll级自动化直接触发设备、控制元件等。新增超快设备后， 新增超快速冷却控制系统2实现与原层流冷却(ACC)控制系统1以及相关控制系统的有机结合。采用TCP/IP通讯协议建立轧机过程控制系统3与新增超快速冷却过程控制系统5， 新增超快速冷却过程控制系统5与原层流冷却过程控制系统4，新增超快速冷却过程控制系统5与新增超快速冷却基础自动化控制系统8之间的通讯；采用ftx)fibuS-DP通讯协议建立辊道传动基础自动化控制系统7与新增超快速冷却基础自动化控制系统8，新增超快速冷却基础自动化控制系统8与控制冷却设备及元器件之间的通讯。当末道次抛钢时刻，轧机过程控制系统同时向超快速冷却过程控制系统5和层流冷却过程控制系统4发送原始输入数据；超快速冷却过程控制系统5和层流冷却过程控制系统4将根据冷却模式首先进行过程控制系统的选择当冷却模式为超快速冷却时，由超快冷过程控制系统5进行冷却工艺的设定，包括超快冷设备10单独使用以及超快速冷却设备10及层流冷却设备9联合使用时冷却工艺的设定。如果超快速冷却设备10单独使用，则超快速冷却过程控制系统5将计算获得的冷却规程传递给超快速冷却基础自动化控制系统8执行，此时，原层流冷却控制系统1不进行冷却过程的设定和执行；如果超快速冷却设备10及层流冷却设备9联合使用，超快速冷却过程控制系统5将计算获得的冷却规程分别传递给超快速冷却基础自动化控制系统8执行和原层流冷却基础自动化控制系统6执行。 此时，原层流冷却过程控制系统4只是作为一个通讯中转站，进行相关数据的传递；当冷却模式为层流冷却模型时，由原层流冷却过程控制系统4进行冷却工艺的设定，此时，超快冷控制系统2处于非激活工作状态。三、中厚板轧后冷却控制系统的实施方案见图2。步骤一、功能模块作用系统间的切换；执行主要任务钢板出炉时刻，轧制过程控制系统3向新增通讯系统发生PDI数据。当冷却模式代码为3 (超快速冷却模式)时，新增超快速冷却控制系统2被激活。此时，新增超快速冷却过程控制系统5计算获得新增超快冷区域内冷却规程和原有层流冷却区域内冷却规程。其中，超快速冷却区域内冷却规程经由通讯系统传递给新增超快冷基础自动化控制系统8执行。而层流冷却区内冷却规程由通讯系统经原层流冷却过程控制系统4传递给原层流冷却基础自动化控制系统6执行，如图3所示。需要指出，超快速冷却设备单独使用实际上是超快冷过程控制系统5计算获得的层流冷却规程为空；当冷却模式代码为1时，原层流冷却控制系统1被激活，新增超快速冷却控制系统2处于非激活状态。此时，原层流冷却过程控制系统4计算获得层流冷却区域内冷却规程，经由通讯系统传递给原层流冷却基础自动化控制系统6执行，如图4所示。步骤二、功能模块作用预设定计算；执行主要任务末道次抛钢时刻，在超快速冷却控制系统2处于激活状态下，超快冷过程控制系统5根据钢板的PDI数据利用预计算模块计算获得新增超快冷区域内冷却规程和原有层流冷却区域内冷却规程。包括超快速区域内的集管水流密度、钢板通板速度、开启冷却集管数和集管排布方式以及层流冷却区域内的集管水流密度、钢板通板速度、开启冷却集管数和集管排布方式等冷却规程参数；在层流冷却控制系统1处于激活状态下，层流冷却过程控制系统4根据钢板的PDI数据利用预计算模块计算获得原有层流冷却区域内冷却规程。即层流冷却区域内的集管水流密度、钢板通板速度、开启冷却集管数和集管排布方式等冷却规程参数。步骤三、功能模块作用在线修正计算；执行主要任务当轧后钢板经过终轧温度测量仪，在超快速冷却控制系统2处于激活状态下，新增超快速冷却过程控制系统5根据实测来钢终轧温度修正冷却规程(主要是指辊道速度参数)，并经由通讯系统传递给新增超快速冷却基础自动化控制系统8执行。在层流冷却控制系统1处于激活状态下，层流冷却过程控制系统4根据实测来钢终轧温度修正冷却规程(主要是指辊道速度参数)，并经由通讯系统传递给原层流冷却基础自动化控制系统6执行。步骤四、功能模块作用自学习计算；执行主要任务当钢板冷却后通过终冷温度测量仪时，在超快速冷却控制系统2处于激活状态下，新增超快速冷却过程控制系统5根据实测来钢终冷温度进行自学习计算，获得自学习修正系数存储于数据库中，用于修正未来生产同规格产品时冷却规程计算。在层流冷却控制系统1处于激活状态下，原层流冷却过程控制系统4根据实测来钢终冷温度进行自学习计算，获得自学习修正系数存储于数据库中，用于修正未来生产同规格产品时冷却规程计算。 四、轧后冷却系统的应用实例 ①单独超快冷
ID号为0352754000的钢板其规格与目标冷却工艺如表1所示，钢板超快冷工艺要求 终轧温度800°C，终冷温度600°C、冷速40°C /s，新增超快速冷却过程控制系统5被选中激活并按照表2所示超快冷却工艺参数计算，获得如表2所示的冷却规程。将上述冷却规程传递给超快速冷却基础自动化控制系统8执行，获得如下图5所示的温度控制结果。由图5可知，该控制系统具有较高的终冷温度控制精度，其95%实测终冷温度距离目标终冷温度的偏差在士25°C之内。②单独ACC
ID号为0255425000的钢板其规格与目标冷却工艺如表3所示，为了满足钢板层流终轧温度780°C、冷速10°C/s以及层冷终冷温度650°C的冷却工艺要求，原层流冷却过程控制系统4被激活并计算获得如表4所示的冷却规程。将上述冷却规程传递给原层流冷却基础自动化控制系统6执行，获得如图6所示的温度控制结果。由图6可知，控制系统具有较高的控制精度，其95%实测终冷温度距离目标终冷温度的偏差在士25°C之内。表 权利要求
1.一种使用多种冷却系统的轧后冷却控制方法，所述多种冷却系统中包括原层流冷却设备和层流冷却控制系统，其特征在于，在原层流冷却设备的轧线上新增超快冷设备后， 建立中厚板轧后冷却控制系统，包括建立通讯系统，新增超快速冷却过程控制系统以及新增超快速冷却基础自动化控制系统；当末道次抛钢时刻，轧机过程控制系统同时向超快速冷却过程控制系统和层流冷却过程控制系统发送原始输入数据；超快速冷却过程控制系统和层流冷却过程控制系统将根据冷却模式首先进行过程控制系统的选择当冷却模式为超快速冷却时，由超快冷过程控制系统进行冷却工艺的设定，包括超快冷设备单独使用以及超快速冷却设备及层流冷却设备联合使用时冷却工艺的设定；如果超快速冷却设备单独使用，则超快速冷却过程控制系统将计算获得的冷却规程传递给超快速冷却基础自动化控制系统执行，此时，原层流冷却控制系统不进行冷却过程的设定和执行；如果超快速冷却设备及层流冷却设备联合使用，超快速冷却过程控制系统将计算获得的冷却规程分别传递给超快速冷却基础自动化控制系统执行和原层流冷却基础自动化控制系统执行；此时，原层流冷却过程控制系统只是作为一个通讯中转站，进行相关数据的传递；当冷却模式为层流冷却模型时，由原层流冷却过程控制系统进行冷却工艺的设定，此时，超快冷控制系统处于非激活工作状态。
2.根据权利要求1所述的轧后冷却控制方法，其特征在于，保持层流冷却自动化控制系统的独立性和完整性，由层流冷却自动化控制系统独立工作，控制轧件的冷却过程；层流冷却基础自动化控制系统只作适应通讯接口的调整。
3.根据权利要求1所述的轧后冷却控制方法，其特征在于，超快速冷却(UFC)控制系统能够实现与原层流冷却(ACC)控制系统的有机结合，组合成一套新的完整的中厚板轧后冷却控制系统。
4.根据权利要求1所述的轧后冷却控制方法，其特征在于，超快速冷却基础自动化控制系统能实现对新增超快速冷却设备的生产和调试独立控制功能。
5.根据权利要求4所述的轧后冷却控制方法，其特征在于，超快速冷却工艺过程控制系统能实现对轧件在超快速冷却模式下冷却规程的设定，包括超快冷区域的冷却规程设定和层流冷却区域的冷却规程设定。
6.根据权利要求1所述的轧后冷却控制方法，其特征在于，超快速冷却自动化系统能够对轧件在超快速冷却过程中的状态进行实时监控，并及时反馈给人机交互界面。
全文摘要
一种多系统并存且灵活切换的中厚板轧后冷却控制系统，其特征在于在原有层流冷却设备的轧线上新增超快设备后，新增超快速冷却UFC控制系统能够实现与原有常规加速冷却ACC控制系统的有机结合，组合成一套新的完整的中厚板轧后冷却控制系统，包括建立通讯系统，新增轧后冷却工艺过程控制系统L2级以及新增超快速冷却基础自动化控制系统L1级，其中新增通讯系统包括轧制过程控制系统L2级与新增超快速冷却过程控制系统L2级之间的通讯，原层流冷却控制系统L2级与新增超快速冷却过程控制系统L2级之间的通讯，新增超快速冷却过程控制系统L2级与新增超快速冷却基础自动化控制系统L1级之间的通讯，新增超快速冷却基础自动化控制系统L1级与原辊道传动控制系统L0级之间的通讯。
文档编号B21B37/74GK102441577SQ20111040729
公开日2012年5月9日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9日
发明者李勇, 王丙兴, 王国栋, 王昭东, 田勇, 袁国, 韩毅 申请人:东北大学