專利名稱：一種壓力噴射冷卻過(guò)程中降低鋼板頭尾過(guò)冷段的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軋鋼自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，一種鋼板長(zhǎng)度方向目標(biāo)溫度控制的方法，特別是中厚板軋后冷卻頭尾溫度命中率的控制方法。
背景技術(shù)：
冷卻過(guò)程中的溫度均勻性控制是中厚板冷卻過(guò)程中的重要問(wèn)題。特別是鋼板頭部和尾部，一般都存在著頭尾過(guò)冷的問(wèn)題。頭尾過(guò)冷段的存在會(huì)造成鋼板長(zhǎng)度方向的溫度不均勻以及性能不均勻，嚴(yán)重影響軋鋼生產(chǎn)的成材率。分析鋼板產(chǎn)生頭尾過(guò)冷的原因如下
1.鋼板在冷卻過(guò)程中，主要包括內(nèi)部的熱傳導(dǎo)過(guò)程和鋼板表面與外界的對(duì)流和輻射換熱過(guò)程。由于長(zhǎng)度方向上的散熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于厚度和寬度方向上的散熱量，可忽略長(zhǎng)度方向上的熱傳導(dǎo)，而將傳熱過(guò)程視為沿鋼板厚度和寬度方向上的二維傳熱過(guò)程。但是鋼板頭部和和尾部卻存在長(zhǎng)度方向的對(duì)流和輻射換熱過(guò)程，因此鋼板出軋機(jī)后進(jìn)入冷卻時(shí)即存在頭尾過(guò)冷段。2.根據(jù)超快冷設(shè)備(ADCOS-PM)形式的特點(diǎn)，鋼板頭部在進(jìn)入冷卻時(shí)，由于大部分噴嘴噴射的方向是順著鋼板的運(yùn)行方向，加上鋼板頭尾部分的排水效果好于其他位置(在鋼板冷卻過(guò)程中，鋼板表面存在大量的冷卻水，嚴(yán)重影響鋼板的換熱效果)，所以頭尾部分的冷卻效果強(qiáng)于其他位置的冷卻效果，造成鋼板頭尾過(guò)冷。3.下噴嘴的冷卻水噴射高于輥道面許多，一般情況鋼板進(jìn)入冷卻前時(shí)，下集管水已經(jīng)打開(kāi)，因此當(dāng)鋼板頭尾部分經(jīng)過(guò)冷卻區(qū)時(shí)，截留了大量的下噴嘴冷卻水(噴射高于輥道面的部分)，造成鋼板頭尾部分過(guò)冷。目前中厚板軋后冷卻系統(tǒng)常用的降低頭尾過(guò)冷段的方法，一般是通過(guò)頭尾水量遮蔽控制方法實(shí)現(xiàn)。根據(jù)控制閥組配置不同，分為頭尾切水控制和頭尾流量控制兩種。頭尾切水控制可通過(guò)調(diào)整集管開(kāi)啟時(shí)間實(shí)現(xiàn)，當(dāng)鋼板頭部通過(guò)冷卻水噴射區(qū)間后集管才噴水，同樣當(dāng)尾部到達(dá)冷卻水噴射區(qū)間時(shí)便停止集管噴水。頭尾切水控制依賴于準(zhǔn)確的微跟蹤、開(kāi)閉閥的快速響應(yīng)等措施配合。頭尾流量控制可通過(guò)調(diào)整鋼板頭尾通過(guò)冷卻水噴射區(qū)間時(shí)的集管流量實(shí)現(xiàn)，根據(jù)鋼板頭部低溫段的長(zhǎng)度和溫度設(shè)定遮蔽系數(shù)(遮蔽長(zhǎng)度和遮蔽流量)， 頭尾流量控制依賴于流量調(diào)節(jié)閥的精確快速響應(yīng)。同時(shí)以上兩種控制方式對(duì)供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求較高，如果軋后冷卻系統(tǒng)采用高位水箱(或者高位水塔)供水，供水壓力比較穩(wěn)定， 此時(shí)若采用快速響應(yīng)的開(kāi)閉閥或者流量調(diào)節(jié)閥，則采用以上兩種方式可一定程度上實(shí)現(xiàn)頭尾遮蔽，但是遮蔽的精度(遮蔽段長(zhǎng)度和溫度精度)卻難以保證。目前還未見(jiàn)國(guó)內(nèi)外有相關(guān)采用調(diào)整頭尾經(jīng)過(guò)冷卻區(qū)的速度進(jìn)行頭尾過(guò)冷段控制的方法的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種壓力噴射冷卻過(guò)程中降低鋼板頭尾過(guò)冷段的控制方法，通過(guò)對(duì)鋼板頭尾通過(guò)冷卻區(qū)時(shí)的速度調(diào)整，提高噴射流的鋼板頭尾溫度命中率。本發(fā)明的這種壓力噴射冷卻過(guò)程中降低鋼板頭尾過(guò)冷段的控制方法，包括軋線上設(shè)置水冷卻設(shè)備和在軋線上配置對(duì)軋線控制的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，冷卻區(qū)長(zhǎng)度為8m，共設(shè)9 組噴嘴，初始段為強(qiáng)冷區(qū)；其特征在于對(duì)鋼板頭尾通過(guò)冷卻區(qū)實(shí)行單獨(dú)的速度控制，以快速通過(guò)而縮短鋼板頭部和尾部的冷卻時(shí)間；在控制程序中將冷卻區(qū)劃分為若干區(qū)，設(shè)計(jì)的各冷卻區(qū)鋼板通過(guò)速度由過(guò)程控制系統(tǒng)執(zhí)行，A區(qū)為頭部速度遮蔽段，鋼板速度由1. 4m/s進(jìn)入冷卻區(qū)后，開(kāi)始減速至1. 138m/s, B區(qū)為過(guò)渡區(qū)域，起到頭部遮蔽段和正常冷卻段之間銜接的作用，從1. 138m/s減速至0. 826m/s，C區(qū)為正常冷卻段(非頭尾速度遮蔽段)，D區(qū)為尾部速度遮蔽段，從正常冷卻的0. 879m/s升速至1. 23m/s。由于壓力噴射過(guò)程中的水穩(wěn)時(shí)間較長(zhǎng)，低于控制響應(yīng)要求，因此從另一方面采用調(diào)整鋼板頭尾部分冷卻時(shí)間的方法降低頭尾過(guò)冷段。鋼板冷卻過(guò)程時(shí)，進(jìn)入冷卻區(qū)前過(guò)程控制系統(tǒng)將冷卻規(guī)程(噴嘴開(kāi)啟模式、噴嘴流量、鋼板通過(guò)冷卻區(qū)的輥道速度等)發(fā)送至基礎(chǔ)自動(dòng)化控制，基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在冷卻設(shè)備上實(shí)現(xiàn)冷卻規(guī)程。在冷卻過(guò)程中，噴嘴的開(kāi)啟模式即開(kāi)啟的數(shù)量和位置以及噴嘴的水量由于受水系統(tǒng)的制約一般不會(huì)發(fā)生改變，因此降低鋼板頭尾過(guò)冷段冷卻溫降的方法只有調(diào)整冷卻時(shí)間，即調(diào)整鋼板頭尾通過(guò)冷卻區(qū)時(shí)的速度。在中厚板冷卻過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)鋼板全長(zhǎng)方向的均勻冷卻，一般為初始溫度和一個(gè)輥道加速度，而本發(fā)明在于頭尾的單獨(dú)的速度控制，即頭尾段的通過(guò)冷卻區(qū)的速度與鋼板其他位置無(wú)關(guān)。


圖1為鋼板通過(guò)冷卻區(qū)時(shí)的速度曲線； 圖2為未投入頭尾遮蔽時(shí)的溫度分布情況； 圖3為投入頭尾遮蔽時(shí)的溫度分布情況； 圖4為鋼種X70冷卻鋼板PDI參數(shù)。
具體實(shí)施例方式一種壓力噴射冷卻過(guò)程中降低鋼板頭尾過(guò)冷段的控制方法，采用的冷卻設(shè)置為冷卻區(qū)長(zhǎng)度為8m，共有9組噴嘴，噴嘴噴射出的冷卻水的方向?yàn)榍昂蠼徊娌贾?，初始段為高?qiáng)冷卻區(qū)，其特征在于利用在軋線上配置對(duì)軋線控制的自動(dòng)化控制系統(tǒng)調(diào)整鋼板通過(guò)冷卻區(qū)的速度來(lái)改變鋼板頭部和尾部的冷卻時(shí)間，從而控制鋼板頭部和尾部的冷卻溫降，以達(dá)到控制鋼板頭尾與整板冷卻溫度均勻的目的。本發(fā)明的控制鋼板頭尾過(guò)冷段的具體實(shí)施方式
如下
實(shí)施例所用冷卻鋼板及工藝要求見(jiàn)圖4所示冷卻鋼板PDI參數(shù)。當(dāng)鋼板被軋制到倒數(shù)第三道次時(shí)，冷卻過(guò)程控制系統(tǒng)自動(dòng)給出冷卻規(guī)程，包括噴嘴組態(tài)、噴嘴流量和輥道速度， 其中輥道速度包括初始速度、輥道加速度以及鋼板不同位置經(jīng)過(guò)冷卻區(qū)時(shí)的輥道速度；同時(shí)軋線上采取頭部遮蔽措施。頭尾過(guò)冷段的速度遮蔽控制過(guò)程為鋼板以拋鋼速度(v=4. Om/s)開(kāi)始從軋機(jī)向控制冷卻裝置行進(jìn)并逐漸減速，當(dāng)鋼板頭部行進(jìn)至距離冷卻區(qū)之前8m的位置時(shí)，鋼板速度為1.4m/s，見(jiàn)圖1，之后開(kāi)始按照控制冷卻系統(tǒng)過(guò)程機(jī)給定的速度運(yùn)行至A區(qū)。相對(duì)于此時(shí)控制冷卻系統(tǒng)過(guò)程機(jī)給出的速度為20點(diǎn)，圖1中可見(jiàn)第1點(diǎn)至第20點(diǎn)的速度曲線，即鋼板在激活冷卻區(qū)間內(nèi)各位置的速度(過(guò)程機(jī)設(shè)定的正常冷卻速度為速度曲線中第8點(diǎn)的速度，加速段為第8點(diǎn) 第14點(diǎn)為鋼板去除頭、尾的正常冷卻段，圖1中可見(jiàn)第8點(diǎn)至第14 點(diǎn)的速度值，速度區(qū)間為0. 835 1. 038m/s。鋼板在從冷前8m的位置運(yùn)行至冷區(qū)裝置入口時(shí)，鋼板在減速中。鋼板頭部進(jìn)入冷卻裝置自第2點(diǎn)起，開(kāi)始頭部速度遮蔽過(guò)程，此時(shí)輥道速度為1. 17m/So速度調(diào)整的范圍通過(guò)過(guò)程控制系統(tǒng)給出，過(guò)程控制系統(tǒng)根據(jù)軋機(jī)出口高溫計(jì)檢測(cè)到的鋼板頭部的溫度及預(yù)計(jì)算得到的由于頭部穿水引起的溫降給予速度補(bǔ)償，速度補(bǔ)償一般為正常冷卻速度的1. 3^1. 8倍，遮蔽位置為鋼板頭部在第2點(diǎn)到第5點(diǎn)這個(gè)區(qū)間，此時(shí)設(shè)定的各點(diǎn)速度分別為第2 3點(diǎn)1. 149m/s、第3 4點(diǎn)1. 139 m/s、第4 5點(diǎn)1. 138 m/s。鋼板頭部通過(guò)第5點(diǎn)時(shí)，進(jìn)入頭部遮蔽段與正常冷卻段的過(guò)度區(qū)間，B區(qū)第5點(diǎn) 第8 點(diǎn)速度的設(shè)定需考慮到頭尾遮蔽的程度、與正常冷卻開(kāi)始速度的銜接，從1. 138m/s減速至 0. 826m/s,至第8點(diǎn)時(shí)開(kāi)始執(zhí)行正常的冷卻速度。C區(qū)為正常冷卻段(非頭尾速度遮蔽段)，D 區(qū)為尾部遮蔽段，鋼板通過(guò)速度從正常冷卻的0. 879m/s升速至1. 23m/s。當(dāng)鋼板尾部到達(dá)冷卻裝置入口第14點(diǎn)時(shí)，開(kāi)始尾部遮蔽過(guò)程，即尾部快速通過(guò)冷卻區(qū)。在第1Γ20點(diǎn)之間為尾部遮蔽段，此時(shí)考慮到冷卻裝置輸送輥道的能力，頭尾遮蔽的強(qiáng)度等，設(shè)定該段的速度曲線。本實(shí)例中第14點(diǎn)的速度為0. 879m/s，第15點(diǎn)速度提升至1. 038m/s。該速度提升與冷卻裝置的工藝特點(diǎn)有關(guān)，冷卻裝置的前端為高強(qiáng)度冷卻區(qū)，因此第14 15點(diǎn)的過(guò)程中， 鋼板運(yùn)行加速度較大。在第15 20點(diǎn)的D區(qū)過(guò)程中，鋼板以較小的速度通過(guò)冷卻裝置，此時(shí)的設(shè)定速度分別為 1. 066 m/sU. 085 m/s、l. 133 m/s、l. 172 m/sU. 230 m/s)。鋼板尾部在第20點(diǎn)時(shí)離開(kāi)冷卻裝置，整個(gè)冷卻過(guò)程結(jié)束。在此需要做特別說(shuō)明上述“遮蔽區(qū)域” 一詞僅是借用，在本方法的此段冷卻區(qū)間沒(méi)有任何遮擋水流的措施。盡管目前業(yè)內(nèi)仍在采用的緩和鋼板頭尾過(guò)冷問(wèn)題的遮擋措施是阻擋以減少冷卻水流落在鋼板上，然而本發(fā)明方法卻只是變換速度讓鋼板頭尾快速通過(guò)冷卻區(qū)，在控制程序中設(shè)置“速度遮蔽區(qū)”?！爱?dāng)鋼板頭部進(jìn)入冷卻區(qū)時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行長(zhǎng)度方向溫度均勻性控制，為避免輥道速度的劇烈波動(dòng)和鋼板長(zhǎng)度方向出現(xiàn)大的溫度波動(dòng)，在進(jìn)行長(zhǎng)度方向溫度均勻性控制之前將B區(qū)設(shè)為過(guò)渡區(qū)域，同時(shí)該區(qū)域也為頭部遮蔽區(qū)域，使鋼板降至目標(biāo)初始速度。之后進(jìn)入長(zhǎng)度方向溫度均勻性控制區(qū)域C區(qū)。由于在一般情況下尾部的過(guò)冷情況不像頭部那樣明顯，因此尾部遮蔽措施的加速通過(guò)相對(duì)要緩和一些，如圖1中區(qū)域D區(qū)所示。圖2所示為采用本專利方法前的鋼板長(zhǎng)度方向的溫度曲線，可見(jiàn)在鋼板頭部和尾部均存在較大的過(guò)冷段，特別是框內(nèi)的溫度點(diǎn)，明顯比鋼板中間的溫度低了很多，嚴(yán)重影響了鋼板長(zhǎng)度方向溫度均勻性，從而造成成材率的較低。當(dāng)采用本發(fā)明的方法對(duì)冷卻過(guò)程進(jìn)行控制時(shí)，鋼板長(zhǎng)度方向的溫度分布如圖3所示，可見(jiàn)圖3中鋼板頭部和尾部的過(guò)冷段明顯比圖2短了很多，說(shuō)明控制方法起到了效果，這對(duì)與鋼板生產(chǎn)過(guò)程中的性能均勻性、成材率等的提高具有重要意義。
權(quán)利要求
1.一種壓力噴射冷卻過(guò)程中降低鋼板頭尾過(guò)冷段的控制方法，包括在軋線上設(shè)置水冷卻設(shè)備，配置對(duì)冷卻控制的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，冷卻區(qū)長(zhǎng)度為8m，共設(shè)9組噴嘴，初始段為強(qiáng)冷區(qū)；其特征在于對(duì)鋼板頭尾通過(guò)冷卻區(qū)實(shí)行單獨(dú)的速度控制，以快速通過(guò)而縮短鋼板頭部和尾部的冷卻時(shí)間；在控制程序中將冷卻區(qū)劃分為若干區(qū)，設(shè)計(jì)的各冷卻區(qū)鋼板通過(guò)速度由過(guò)程控制系統(tǒng)執(zhí)行，A區(qū)為頭部速度遮蔽段，鋼板速度由1.4m/s進(jìn)入冷卻區(qū)后，開(kāi)始減速至1. 138m/s, B區(qū)為過(guò)渡區(qū)域，起到頭部遮蔽段和正常冷卻段之間銜接的作用，從 1. 138m/s減速至0. 826m/s, C區(qū)為非頭尾速度遮蔽段的正常冷卻段，D區(qū)為尾部速度遮蔽段，從正常冷卻的0. 879m/s升速至1. 23m/s。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力噴射冷卻過(guò)程中降低鋼板頭尾過(guò)冷段的控制方法，其特征在于過(guò)程控制系統(tǒng)根據(jù)軋機(jī)出口高溫計(jì)檢測(cè)到的鋼板頭部的溫度及預(yù)計(jì)算得到的由于頭部穿水引起的溫降給予速度補(bǔ)償，速度補(bǔ)償為正常冷卻速度的1.3 1.8倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力噴射冷卻過(guò)程中降低鋼板頭尾過(guò)冷段的控制方法，其特征在于當(dāng)鋼板頭部行進(jìn)至距離冷卻區(qū)之前8m的位置時(shí)，鋼板速度為1. 4m/s，之后開(kāi)始按照控制冷卻系統(tǒng)過(guò)程機(jī)給定的速度減速運(yùn)行至A區(qū)，鋼板頭部進(jìn)入冷卻裝置自第2點(diǎn)起，開(kāi)始頭部速度遮蔽過(guò)程，此時(shí)輥道速度為1. 17m/s，遮蔽位置為鋼板頭部在第2點(diǎn)到第5點(diǎn)這個(gè)區(qū)間，此時(shí)設(shè)定的各點(diǎn)速度分別為第2 3點(diǎn)1. 149m/s、第3、點(diǎn)1. 139 m/s、第4飛點(diǎn) 1. 138 m/s。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力噴射冷卻過(guò)程中降低鋼板頭尾過(guò)冷段的控制方法，其特征在于鋼板頭部通過(guò)第5點(diǎn)時(shí)，進(jìn)入頭部遮蔽段與正常冷卻段的過(guò)度B區(qū)，B區(qū)第5點(diǎn) 第 8點(diǎn)速度的設(shè)定應(yīng)考慮頭尾遮蔽的程度、與正常冷卻開(kāi)始速度的銜接，從1. 138m/s減速至 0. 826m/s，至第8點(diǎn)時(shí)開(kāi)始執(zhí)行正常的冷卻速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力噴射冷卻過(guò)程中降低鋼板頭尾過(guò)冷段的控制方法，其特征在于在第1Γ20點(diǎn)之間的D區(qū)為尾部遮蔽段，當(dāng)鋼板尾部到達(dá)冷卻裝置入口第14點(diǎn)時(shí)， 開(kāi)始尾部遮蔽過(guò)程，此時(shí)考慮到冷卻裝置輸送輥道的能力，頭尾遮蔽的強(qiáng)度，設(shè)定該段的速度曲線第14點(diǎn)速度0. 879m/s，第15點(diǎn)速度提升至1. 038m/s，在第15 20點(diǎn)的D區(qū)中， 設(shè)定速度分別為 1.066 m/s、1.085 m/s、1.133 m/s、1.172 m/s、1.230 m/s ；鋼板尾部在第 20點(diǎn)時(shí)離開(kāi)冷卻裝置，整個(gè)冷卻過(guò)程結(jié)束。
全文摘要
一種壓力噴射冷卻過(guò)程中降低鋼板頭尾過(guò)冷段的控制方法，包括在軋線上設(shè)置水冷卻設(shè)備，配置自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其特征在于對(duì)鋼板頭尾通過(guò)冷卻區(qū)實(shí)行單獨(dú)的速度控制，以快速通過(guò)而縮短鋼板頭部和尾部的冷卻時(shí)間；在控制程序中將冷卻區(qū)劃分為若干區(qū)，設(shè)計(jì)的各冷卻區(qū)鋼板通過(guò)速度由過(guò)程控制系統(tǒng)執(zhí)行，A區(qū)為頭部速度遮蔽段，鋼板速度由1.4m/s進(jìn)入冷卻區(qū)后，開(kāi)始減速至1.138m/s，B區(qū)為過(guò)渡區(qū)域，起到頭部遮蔽段和正常冷卻段之間銜接的作用，從1.138m/s減速至0.826m/s，C區(qū)為非頭尾速度遮蔽段的正常冷卻段，D區(qū)為尾部速度遮蔽段，從正常冷卻的0.879m/s升速至1.23m/s。本發(fā)明能保證鋼板在冷卻過(guò)程中的頭尾溫度命中率，得到鋼板長(zhǎng)度方向上溫度均勻的冷卻效果，調(diào)整方法簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，適合于中厚板生產(chǎn)場(chǎng)合。
文檔編號(hào)B21B37/76GK102343367SQ20111031317
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者李勇, 王丙興, 王國(guó)棟, 王昭東, 田勇, 胡嘯, 苑達(dá), 袁國(guó), 韓毅 申請(qǐng)人:東北大學(xué)