[发明专利]提高低温钢卷取温度控制精度的方法

说明书

技术领域

 本发明属于热轧带钢层流冷却技术领域，特别提供一种提高低温钢卷取温度控制精度的方法。

背景技术

在热轧带钢生产过程中，需要在轧制后卷取前使用层流冷却装置对带钢进行冷却，通过控制带钢的卷取温度和冷却速率来获得理想的金相组织和机械性能。为保证X80管线钢等的最佳组织和机械性能，采取低温卷取的模式。

参见图1所示，该图为冷却区的基本结构示意图。冷却区定义为从精轧出口高温计C到地下卷曲机入口的高温计B为止。冷却区划分为粗冷区和精冷区。其中1-18组为粗冷区，19、20组为精冷区。其中，粗冷区作为前馈控制的阀门，精冷区作为反馈控制使用的阀门。

卷取温度控制过程中计算在一定流量水平下为达到目标卷曲温度所必需打开的阀门数量。所需打开的所有阀门在粗冷区和精冷区间分配，在粗冷区的阀门用于前馈控制，在精冷区的阀门用于闭环反馈控制。

卷取温度控制计算在二级计算机上执行，由卷取温度模型自动完成计算功能，将计算结果通过通讯模块发送给一级基础自动化，由一级执行器执行。卷取温度模型包括预计算、动态控制计算以及自学习计算功能。

预计算为带钢进入冷却区前，为带钢的头部确定冷却区阀门打开的数量以在正常冷却状态下达到目标卷取温度。确定为达到目标卷取温度所需打开的阀门后，打开阀门的数量在粗冷区和精冷区以一定的分配原则进行合理分配。

其分配原则为当所需打开阀门总数量小于等于反馈区可用阀门数量时，首先确定精冷区所需打开阀门数量等于所需打开阀门总数量除以2(取整数），粗冷区打开阀门数量等于所需打开阀门总数量减去粗冷区打开阀门数量；当所需打开阀门总数量〉反馈区可用阀门数量时，精冷区所需打开阀门数量等于反馈区可用阀门数量除以2（取整数），粗冷区打开阀门数量等于所需打开阀门总数量减去粗冷区打开阀门数量。确定粗冷区和精冷区打开阀门数量后再进行计算；计算过程中，精冷区打开阀门数量保持不变，通过修改粗冷区打开阀门数量，直到温度偏差在可接受的范围之内。

动态控制计算包括前馈控制计算和反馈控制计算。自带钢头部到达精轧出口高温计后，每隔200毫秒（ms）触发一次前馈控制计算。前馈控制通过每隔200ms测量的精轧出口的终轧温度、精轧出口带钢的速度、厚度等来时时计算前馈控制阀门（即粗冷区阀门）所需打开阀门数量用以时时修正预设定计算的偏差，通过前馈控制阀门的打开或关闭来达到目标卷取温度。例如当实测精轧出口温度高于预测精轧出口温度时，在粗冷区现有开启阀门组态中沿轧制方向逐个增加开启阀门数量，直到满足温降要求；当实测精轧出口温度低于预测精轧出口温度时，在粗冷区现有开启阀门组态中逆方向逐个减少开启阀门，直到满足温降要求。

反馈控制计算用于修正目标温度与实测温度的偏差。当带钢段经过地下卷曲机入口高温计时，实测卷取温度反馈给卷取温度模型之后，每隔200毫秒（ms）触发一次卷取温度模型的反馈控制计算，通过对实测卷取温度、预测卷取温度以及目标卷取温度的比较，调节精冷区阀门打开数量已达到目标卷取温度。

当带钢尾部出卷机入口高温计后，触发此块带钢卷取温度模型的自学习计算。自学习计算功能是基于目标实测值和卷取温度模型计算值间的偏差，对温度卷取温度模型中的学习项传热系数进行修正，纠正卷取温度模型预报偏差，比如带钢实际的水冷、空冷温降与计算的水冷、空冷温降间的偏差，以提高卷取温度模型预报精度，改善控制效果。

卷取温度模型的自学习卷取温度模型根据学习段（学习段的定义在卷取温度模型的配置文件中通过公式计算得出，与带钢精轧出口的厚度有关）的一系列参数，如实测精轧出口温度、厚度、速度、粗冷区和精冷区打开阀门数量、实测地下卷曲机入口的温度、目标卷取温度及计算的地下卷曲机入口的温度等，来确定优化下一次设定计算的修正系数，此修正系数连同初始数据（如化学成分、厚度、阀门开启模式、终轧温度、卷取温度等）按照其轧制先后顺序保存在自学习文件rolledstrip.txt中。