[发明专利]一种H型钢超快速冷却控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及轧钢自动控制技术领域，特别涉及一种H型钢超快速冷却控制方法。

背景技术

目前，大型H型钢轧后超快速冷却机械设备已应用于生产，该设备沿轧制生产线两侧布 置侧部喷嘴，通过阀组开闭控制对H型钢翼缘的冷却，上部喷嘴安装在弯管上，该弯管与侧 部供水管连接，对H型钢上部R角和腹板上表面冷却，下部喷嘴安装在万能轧机后输出辊道 下方，对H型钢下部R角和腹板下表面冷却，达到提高组织性能的目的。但该设备自动化控 制系统采用上下阀组成对控制或仅开启下部阀组对腹板冷却时，容易出现下述问题：

(1)当腹板上下阀组成对控制时，由于腹板积水问题极易造成H型钢内并外扩缺陷，甚至无法 通过矫直机；而仅开启下部阀组对腹板冷却，当腹板较厚时，其冷却能力又严重不足；

(2)由于对腹板和R角冷却过程中，下部喷射冷却水沿辊道下方排水槽流回给水系统，但上部 喷射冷却水对腹板上表面和上部R角冷却过程中，由于冷却器入口有水吹扫，出口有气吹扫， 因此残余冷却水无法及时排出。随着积水层厚度的增加，上部喷射冷却水无法有效地击破固 液边界层气膜，从而使核沸腾减少，膜沸腾增加，这种情况不利于换热；无法排出的冷却水， 在腹板表面的流动过程中，将产生二次冷却，这种情况却又有利于换热。因此无法对这个非 线性问题建立准确有效的冷却模型。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种H型钢超快速冷却控制方法，高速稳定的进 行控制冷却，而且能保证横向和纵向冷却均匀性。

本发明控制方法所采用的控制系统，包括万能轧机控制单元和超快冷控制单元；

万能轧机控制单元包括过程控制计算机、PLC和万能轧机UF，过程计算机和PLC布置 在电气室，UF为生产线万能轧机，通过对H型钢经过万能轧机终轧速度的严格控制，使H 型钢匀速通过超快冷设备，消除由于咬钢和抛钢带来的速度波动，提高冷却沿H型钢纵向的 温度均匀性。超快冷控制单元过程控制计算机、PLC，万能轧机控制单元过程控制计算机、 PLC四者之间通过工业以太网建立物理连接，在TCP/IP协议下完成通讯。

超快冷控制单元包括过程控制计算机、PLC、热金属检测器、测温仪和气动蝶阀组。过 程控制计算机和PLC布置在电气室、热金属检测器、测温仪和气动蝶阀布置在轧制生产线上， 该单元根据H型钢数据信息(H型钢钢种、规格、目标终冷温度等)，入口腹板和翼缘测温 仪采集的数据，以及H型钢终轧速度，对腹板和翼缘分别调用不同的冷却规程，进而达到终 冷目标值，而后通过自学习功能，使模型具有自适应功能，提高控制精度。

本发明的H型钢超快速冷却控制方法，包括如下步骤：

步骤1：咬入H型钢后，通过调整轧辊的圆周速度来控制UF轧辊出口处H型钢的速度， 保证S₁≤L₁，其中，S₁-从咬钢开始时到终轧速度稳定时刻H型钢头部行进位移，L₁-咬钢处 至冷却区域入口处之间的距离；

将H型钢划分样本，然后把每个样本看做一个控制点进行超快速冷却控制，这样处理的 结果与实际必然存在误差，另外，喷嘴的开闭存在时间延迟，为提高控制精度，从根本上解 决由于速度波动带来的一系列问题，因而，需要控制H型钢“从头至尾”匀速通过超快速冷 却区域，本方法通过控制轧辊的圆周速度来控制UF轧辊出口处H型钢的速度即咬钢阶段的 终轧速度：

在终轧速度提速时间段内，即从咬钢开始时到终轧速度稳定时刻这一时间段由微跟踪可 算出该时间段内H型钢头部行进位移S₁，为使H型钢头部进入超快冷区域之前达到稳定轧制 速度V₂，则需S₁≤L₁，而前滑公式：

V_h＝(S_h+1)V

V_h-在UF轧辊出口处H型钢的速度；

S_h-前滑值；

V-轧辊的圆周速度；

L₁-咬钢处至冷却区域入口处之间的距离。

调整轧辊的圆周速度，可达到控制轧辊出口处H型钢的速度的目的，保证S₁≤L₁。