程控制级的输出端分别连接喷嘴单元、气动控制单元。
[0047] PDI数据由乳机控制系统传递，实际最末机架速度由乳机PLC传递给冷却PLC。根 据PDI数据和乳机速度以及冷却PLC传递而来的实测温度等数据，计算不同的乳制规程， PLC还可以完成反馈控制功能，从而达到温度控制的目的。
[0048] 热连乳窄带钢超快速冷却装置的控制方法，如图4所示，包括以下步骤：
[0049] 步骤1 :通过供水管路上的流量计得到冷却水流量，通过供水管路上的压力传感 器得到冷却水压力；
[0050] 步骤2 :冷却控制器从乳机控制系统获得PDI数据：钢种名称、成分、卷取目标温 度，见表1 ;
[0051] 表1实测数据及PDI数据
[0053] 步骤3 :获得终乳速度、终乳温度、终乳实际厚度：
[0054] 由最末机架处的出口测温仪测量得到终乳温度；
[0055] 由最末机架处的出口测厚仪测量得到终乳实际厚度；
[0056] 由最末机架处的出口测宽仪测量得到终乳实际宽度；
[0057] 根据从乳机控制系统得到最末机架的乳辊线速度/及前滑值f，进而计算乳件在 冷却区域的运行速度，即终乳速度v = v"" · (Ι+f) = 7 · (1+0. 02) = 7. 14m/s。
[0058] 步骤4 :确定让头长度；
[0059] 为保证窄带钢在冷却区域顺利通过以及保证卷取的顺利进行，需要进行让头处 理，探沟长度为钢卷内径一周的长度，让头长度L为；
[0060] L = π D
[0061] 式中：D 为钢卷内经；L = jtD = 3.14X0.4=1· 26m。
[0062] 步骤5 :计算冷却区域所需的冷却总温降，确定开启冷却单元的组数；冷却总温降 包括冷却区空冷总温降和各组冷却单元的水冷总温降；
[0063] 步骤5. 1 :根据终乳速度计算窄带钢通过每组冷却单元的时间t ; j
[0064] / =二 r
[0065] 式中，1为相邻冷却单元间距；t = 0· 7/7. 14 = 0· 098s。
[0066] 步骤5. 2 :确定冷却区域的空冷总温降Ta;
[0068] 式中，^为窄带钢温度；γ为窄带钢密度，c为窄带钢比热，h为窄带钢厚度；ε为 窄带钢的黑度；σ为斯蒂芬-波尔兹曼常数；冷却区域总长度1^= 16.8m;
[0070] 步骤5. 3 :确定水冷对流换热系数aw，计算每组冷却单元的水冷温降Tw;
[0072] 式中也~k3为拟合系数；Q、P分别为乳制过程中实际冷却水流量和冷却水压力； Q。、P。分别为冷却水流量基准值和冷却水压力基准值；
[0074] 式中，^为冷却水温度；T。为冷却水温度；γ为窄带钢密度，c为窄带钢比热，h为 窄带钢厚度；
[0075] 水冷对流换热系数
[0077] 步骤5. 4 :根据冷却区域所需的冷却总温降，确定开启冷却单元的组数η ;
[0078] 开启冷却单元的组数
[0079] 步骤6 :将开启冷却单元的组数传递给超快冷PLC，打开相应数目的气动控制单 元的的手动阀和气动开闭阀，喷嘴单元开始喷洒冷却水，进而对窄带钢两侧进行超快速冷 却；
[0080] 步骤7 :根据最末冷却单元出口安装的测温仪测量的卷取温度实测值，采用PID反 馈控制算法进行反馈控制：将卷取目标温度与卷取温度实测值的偏差的比例Ρ、积分D和微 分I通过组合构成控制量，对冷却单元开闭状态进行控制；如图5所示；
[0081] 采用PID反馈控制算法将目标温度与实际温度偏差的比例（Ρ)、积分（D)和微分 (I)通过组合构成控制量，对冷却单元开闭状态进行控制，应用于现场的反馈控制模型为：
[0083] 式中，An(i)为当前控制率，即第i次反馈控制需要调节的冷却单元数目；kP、M^ kD分别为比例系数、积分系数和微分系数；K为每组冷却单元的水冷温降，°C ;△ T(i)为第 i个采样周期卷取温度实测值与目标值的偏差，为微分投入系数，可以根据实际效果 选择投用与否。
[0084] 步骤8 :窄带钢通过冷却区域，完成冷却过程。
[0085] 以Q235板坯为例，乳后温度控制效果如图6所示；
[0086] 在工业试验中，对Q235B板还使用两种工艺：一种是使用常规冷却，另一种是使用 超快速冷却方式，然后对其开卷取样。取样位置在距带钢尾部l〇m，100m，200m和400m处分 别取5个样（操作侧和传动侧边部，1/4位置和中心位置），两种工艺下的力学性能如图7 所示，包括长度方向每个采样点的平均屈服强度和抗拉强度。可以看出，在窄带钢长度方向 上，使用超快速冷却工艺的窄带钢的力学性能较均匀，相对于传统层流冷却工艺的带钢，其 屈服强度和抗拉强度约提高70MPa左右。图8表示了 10m处宽度方向带钢操作侧和传动侧 的强度偏差。从图8中可以看出，使用超快速冷却工艺的带钢宽度方向上的屈服强度和抗 拉强度偏差都在20MPa以内，说明超快速冷却装置在窄带钢宽度方向冷却强度是均匀的。
【主权项】
1. 一种热连乳窄带钢超快速冷却装置，其特征在于，包括：冷却控制器、冷却装置本 体、冷却单元以及供水管路； 冷却装置本体安装在热连乳精乳机后的每两组垂直安装的夹送辊之间，与窄带钢平 行； 冷却单元有多组，均匀分布安装在冷却装置本体上，同时对窄带钢两侧进行冷却； 每组冷却单元包括两个冷却装置，每个冷却装置包括1个喷嘴单元和1个气动控制单 元；喷嘴单元安装在冷却装置本体上，气动控制单元连接在喷嘴单元连接的供水管路上； 在各冷却单元外的总的供水管路上安装有总手动阀、流量计和压力传感器； 最末冷却单元出口分别安装有测温仪，垂直于窄带钢且与喷嘴单元方向一致； 冷却控制器包括超快冷过程控制级和超快冷PLC ; 流量计的输出端、压力传感器的输出端、测温仪的输出端、乳机控制系统的输出端分别 连接超快冷PLC的输入端，超快冷PLC的输出端连接快冷过程控制级的输入端，快冷过程控 制级的输出端分别连接喷嘴单元、气动控制单元。2. 根据权利要求1所述的热连乳窄带钢超快速冷却装置，其特征在于，所述冷却装置 本体采用焊接成形。3. 根据权利要求1所述的热连乳窄带钢超快速冷却装置，其特征在于，所述喷嘴单元 采用扇形喷嘴。4. 根据权利要求1所述的热连乳窄带钢超快速冷却装置，其特征在于，所述气动控制 单元包括1个的手动阀和1个的气动开闭阀；在每个冷却装置内喷嘴单元连接的供水管路 上连接手动阀，手动阀与喷嘴单元之间连接气动开闭阀。5. 根据权利要求1所述的热连乳窄带钢超快速冷却装置，其特征在于，在所述最末冷 却单元与最末冷却单元出口安装的测温仪之间安装有压缩空气吹扫装置。6. 权利要求1所述的热连乳窄带钢超快速冷却装置的控制方法，其特征在于，包括以 下步骤： 步骤1 :通过供水管路上的流量计得到冷却水流量，通过供水管路上的压力传感器得 到冷却水压力； 步骤2 :冷却控制器从乳机控制系统获得PDI数据：钢种名称、成分、卷取目标温度； 步骤3 :获得终乳速度、终乳温度、终乳实际厚度：由最末机架处的出口测温仪测量得 到终乳温度，由最末机架处的出口测厚仪测量得到终乳实际厚度，由最末机架处的出口测 宽仪测量得到终乳实际宽度；根据从乳机控制系统得到最末机架的乳辊线速度及前滑值， 进而计算乳件在冷却区域的运行速度，即终乳速度； 步骤4 :确定让头长度； 步骤5 :计算冷却区域所需的冷却总温降，确定开启冷却单元的组数；冷却总温降包括 冷却区空冷总温降和各组冷却单元的水冷总温降； 步骤5. 1 :根据终乳速度计算窄带钢通过每组冷却单元的时间； 步骤5. 2 :确定冷却区域的空冷总温降； 步骤5. 3 :确定水冷对流换热系数，计算每组冷却单元的水冷温降； 步骤5. 4 :根据冷却区域所需的冷却总温降，确定开启冷却单元的组数； 步骤6 :将开启冷却单元的组数传递给超快冷PLC，打开相应数目的气动控制单元，进 而对窄带钢两侧进行超快速冷却； 步骤7 :根据最末冷却单元出口安装的测温仪测量的卷取温度实测值，采用PID反馈控 制算法进行反馈控制：将卷取目标温度与卷取温度实测值的偏差的比例八积分腐P微分/ 通过组合构成控制量，对冷却单元开闭状态进行控制； 步骤8 :窄带钢通过冷却区域，完成冷却过程。
【专利摘要】本发明提供一种热连轧窄带钢超快速冷却装置及其控制方法，该装置包括：冷却控制器、冷却装置本体、冷却单元以及供水管路；流量计的输出端、压力传感器的输出端、测温仪的输出端、轧机控制系统的输出端分别连接超快冷PLC的输入端，超快冷PLC的输出端连接快冷过程控制级的输入端，快冷过程控制级的输出端分别连接喷嘴单元、气动控制单元。方法包括：获取冷却水流量和冷却水压力；获得PDI数据；获得终轧速度、终轧温度、终轧实际厚度；确定让头长度；计算冷却区域所需的冷却总温降，确定开启冷却单元的组数；打开气动控制单元进行超快速冷却。在保证窄带钢冷却速率的前提下，通过本发明实现了窄带钢轧后冷却的高效换热以及钢板宽度方向的冷却均匀性。
【IPC分类】B21B37/76, B21B45/02
【公开号】CN105234194
【申请号】CN201510741598
【发明人】李旭, 赵宪明, 彭文, 陈树宗, 张殿华, 吴迪, 孙杰
【申请人】东北大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年11月4日