一種層流冷卻過程帶鋼溫度軟測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明一種層流冷卻過程帶鋼溫度軟測(cè)量方法，屬于自動(dòng)化技術(shù)中的軟測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明及時(shí)把軟測(cè)量結(jié)果輸出到優(yōu)化計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)管理畫面，為操作者或相關(guān)技術(shù)工人進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化和監(jiān)督操作提供一個(gè)參考指導(dǎo)作用，同時(shí)把軟測(cè)量結(jié)果保存到冷卻過程帶鋼溫度軟測(cè)量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中；本發(fā)明系統(tǒng)正常運(yùn)行期間，能夠根據(jù)過程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)估計(jì)出帶鋼溫度值，成為一個(gè)具有很高實(shí)用價(jià)值的、低成本的帶鋼溫度計(jì)量手段；本發(fā)明提供的方法本身就是針對(duì)一般具有對(duì)關(guān)鍵參數(shù)難以實(shí)時(shí)檢測(cè)的對(duì)象提出軟測(cè)量方法，因此本發(fā)明方法設(shè)計(jì)的軟測(cè)量方法可廣泛應(yīng)用于冶金、化工、紡織、建材等其他具有類似復(fù)雜特性的過程。
【專利說明】一種層流冷卻過程帶鋼溫度軟測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于自動(dòng)化技術(shù)中的軟測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種層流冷卻過程帶鋼溫度軟測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]熱軋層流冷卻控制系統(tǒng)通過控制噴水集管閥門的開閉狀態(tài)調(diào)整冷卻水量，從而使帶鋼從終軋機(jī)出口的終軋溫度(800?900°C )冷卻到工藝要求的卷取溫度(550?700°C )。由于層流冷卻過程產(chǎn)生許多高溫氣體，環(huán)境惡劣，難以在冷卻區(qū)域內(nèi)逐點(diǎn)裝置合適的檢測(cè)設(shè)備對(duì)帶鋼溫度進(jìn)行連續(xù)準(zhǔn)確的檢測(cè)。且?guī)т撊我稽c(diǎn)到達(dá)卷取機(jī)時(shí)，該點(diǎn)及其后相當(dāng)長一段帶鋼的受控冷卻過程實(shí)際已經(jīng)結(jié)束。因此，建立熱軋帶鋼層流冷卻過程帶鋼溫度軟測(cè)量模型對(duì)實(shí)現(xiàn)卷取溫度的預(yù)報(bào)控制具有重要意義。
[0003]現(xiàn)有的熱軋帶鋼層流冷卻過程帶鋼溫度軟測(cè)量模型研究成果主要集中為換熱方式確定條件下的帶鋼溫度模型，為了更精確地表達(dá)帶鋼厚度方向上的溫度梯度，一些學(xué)者建立了在厚度和長度兩個(gè)方向上的溫度動(dòng)態(tài)模型，然而上述研究成果由于沒有給出換熱方式的具體確定方法及帶鋼定位計(jì)算，在實(shí)際應(yīng)用中很難直接進(jìn)行帶鋼在冷卻區(qū)域內(nèi)的溫度計(jì)算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種層流冷卻過程帶鋼溫度軟測(cè)量方法，以達(dá)到實(shí)時(shí)檢測(cè)、具有指導(dǎo)作用、提高實(shí)用價(jià)值、降低成本的目的。
[0005]一種層流冷卻過程帶鋼溫度軟測(cè)量方法，包括以下步驟:
[0006]步驟1、用戶根據(jù)需求設(shè)置主冷區(qū)開閥總數(shù)、精冷區(qū)開閥總數(shù)和上下起始開閥位置，并根據(jù)上述三個(gè)信息確定出該段帶鋼經(jīng)過噴水集管時(shí)各集管控制閥門開閉狀態(tài)；
[0007]具體確定方法如下:
[0008](I)輥道上方第一個(gè)閥門與起始閥門開啟位置之間的所有閥門均關(guān)閉；輥道下方第一個(gè)閥門與起始閥門開啟位置之間的所有閥門均關(guān)閉；
[0009](2)依次開啟冷卻區(qū)出口處的精冷區(qū)4?8個(gè)對(duì)稱集管閥門；
[0010](3)主冷區(qū)輥道上方從上起始閥門開啟位置之后打開閥門，并主冷區(qū)輥道下方從下起始閥門開啟位置之后打開閥門，直至總開啟閥門總數(shù)達(dá)到控制系統(tǒng)給定的主冷區(qū)閥門開啟總數(shù)；
[0011](4)從精冷區(qū)開始位置對(duì)稱開啟閥門，直至閥門開啟總數(shù)達(dá)到控制系統(tǒng)給定的精冷區(qū)閥門開啟總數(shù)；
[0012]步驟2、采用設(shè)置于終軋機(jī)上的脈沖計(jì)數(shù)器采集帶鋼進(jìn)入冷卻區(qū)實(shí)測(cè)速度，并結(jié)合工藝給定的第一運(yùn)行階段的加速度、第二運(yùn)行階段的加速度、第三運(yùn)行階段的加速度、第四運(yùn)行階段的加速度、第五運(yùn)行階段的加速度、經(jīng)過第二運(yùn)行階段之后應(yīng)該達(dá)到的速度、最高運(yùn)行速度和最高拋鋼速度，確定在任意時(shí)刻某段帶鋼所在冷卻單元的位置；[0013]所述的第一運(yùn)行階段至第五運(yùn)行階段具體為:
[0014]第一運(yùn)行階段:指從帶鋼頭部出終軋機(jī)開始到帶鋼頭部到達(dá)卷取機(jī)的這段距離的運(yùn)行過程；這一階段加速運(yùn)行，以保證終軋機(jī)出口帶鋼溫度恒定；
[0015]第二運(yùn)行階段:指當(dāng)帶鋼的頭部進(jìn)入卷取機(jī)后，進(jìn)一步提高運(yùn)行速度，該階段運(yùn)行加速度大于第一運(yùn)行階段加速度，直至速度到達(dá)經(jīng)過第二運(yùn)行階段之后期望速度值；當(dāng)精軋的冷卻能力達(dá)到極限后，第二運(yùn)行階段結(jié)束，進(jìn)入第三運(yùn)行階段；
[0016]第三運(yùn)行階段:該階段加速度減小到與第一運(yùn)行階段加速度相同，直至帶鋼速度達(dá)到允許的最高速度，第三運(yùn)行階段結(jié)束，進(jìn)入第四運(yùn)行階段；
[0017]第四運(yùn)行階段:該階段開始減速運(yùn)行，直至帶鋼的尾部在終軋機(jī)進(jìn)行拋鋼，該階段帶鋼運(yùn)行速度必須小于允許的拋鋼速度；
[0018]第五運(yùn)行階段:該階段為拋鋼階段，即帶鋼的尾部在終軋機(jī)拋鋼后，帶鋼勻速運(yùn)行，直到全部被卷取完畢；
[0019]根據(jù)運(yùn)行時(shí)間判斷出在該時(shí)刻某段帶鋼所處輥道位置，具體判斷的方法:
[0020](I)當(dāng)運(yùn)行時(shí)間小于第一運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間時(shí)，根據(jù)該段帶鋼進(jìn)入冷卻區(qū)的初始速度和第一運(yùn)行階段加速度確定某段帶鋼所處輥道位置；
[0021](2)當(dāng)運(yùn)行時(shí)間大于第一運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間，且小于第一運(yùn)行階段和第二運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間總和時(shí)，根據(jù)第一運(yùn)行階段運(yùn)行距離、第一運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、該段帶鋼進(jìn)入冷卻區(qū)的初始速度和第一運(yùn)行階段加速度，確定某段帶鋼所處輥道位置；
[0022](3)當(dāng)運(yùn)行時(shí)間大于第一運(yùn)行階段和第二運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間總和，且小于第一運(yùn)行階段至第三運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間總和時(shí)，根據(jù)第二運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、經(jīng)過第二運(yùn)行階段之后期望速度值、第三運(yùn)行階段加速度、第一運(yùn)行階段運(yùn)行距離、第一運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、該段帶鋼進(jìn)入冷卻區(qū)的初始速度和第一運(yùn)行階段加速度，確定某段帶鋼所處輥道位置；
[0023](4)當(dāng)運(yùn)行時(shí)間大于第一運(yùn)行階段至第三運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間總和，且小于第一運(yùn)行階段至第四運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間總和時(shí)，根據(jù)第三運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、允許的最高速度、第四運(yùn)行階段加速度、第二運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、經(jīng)過第二運(yùn)行階段之后期望速度值、第三運(yùn)行階段加速度、第一運(yùn)行階段運(yùn)行距離、第一運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、該段帶鋼進(jìn)入冷卻區(qū)的初始速度和第一運(yùn)行階段加速度，確定某段帶鋼所處輥道位置確定某段帶鋼所處輥道位置；
[0024](5)當(dāng)運(yùn)行時(shí)間大于第一運(yùn)行階段至第四運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間總和，且小于第一運(yùn)行階段至第五運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間總和時(shí)，根據(jù)第四運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、第四運(yùn)行階段運(yùn)行距離、第五運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、第五運(yùn)行階段加速度、第三運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、允許的最高速度、第四運(yùn)行階段加速度、第二運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、經(jīng)過第二運(yùn)行階段之后期望速度值、第三運(yùn)行階段加速度、第一運(yùn)行階段運(yùn)行距離、第一運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、該段帶鋼進(jìn)入冷卻區(qū)的初始速度和第一運(yùn)行階段加速度，確定某段帶鋼所處輥道位置確定某段帶鋼所處輥道位置，確定某段帶鋼所處輥道位置；
[0025](6)當(dāng)運(yùn)行時(shí)間大于第一運(yùn)行階段至第五運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間總和時(shí)，根據(jù)第四運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、第四運(yùn)行階段運(yùn)行距離、第五運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、第五運(yùn)行階段加速度、第三運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、允許的最高速度、第四運(yùn)行階段加速度、第二運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、經(jīng)過第二運(yùn)行階段之后期望速度值、第三運(yùn)行階段加速度、第一運(yùn)行階段運(yùn)行距離、第一運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、該段帶鋼進(jìn)入冷卻區(qū)的初始速度和第一運(yùn)行階段加速度，確定某段帶鋼所處輥道位置；
[0026]步驟3、采用設(shè)置于終軋機(jī)上的溫度檢測(cè)儀檢測(cè)帶鋼頭部進(jìn)入冷卻區(qū)的初始溫度，并取帶鋼厚度方向上多個(gè)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)帶鋼頭部溫度并結(jié)合所在輥道位置的冷卻方式獲得該段帶鋼尾部厚度方向上多個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度，將該段帶鋼尾部厚度方向上多個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度作為下一段帶鋼頭部厚度方向上多個(gè)節(jié)點(diǎn)的初始溫度，依次迭代，獲得每段帶鋼在厚度方向上多個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度，即獲得帶鋼在每對(duì)上下噴水集管下的溫度分布，即完成對(duì)帶鋼溫度的軟測(cè)量。
[0027]步驟2中所述的:
[0028](I)當(dāng)運(yùn)行時(shí)間小于第一運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間時(shí)，確定某段帶鋼所處輥道位置公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種層流冷卻過程帶鋼溫度軟測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、用戶根據(jù)需求設(shè)置主冷區(qū)開閥總數(shù)、精冷區(qū)開閥總數(shù)和上下起始開閥位置，并根據(jù)上述三個(gè)信息確定出該段帶鋼經(jīng)過噴水集管時(shí)各集管控制閥門開閉狀態(tài)； 具體確定方法如下: (1)輥道上方第一個(gè)閥門與起始閥門開啟位置之間的所有閥門均關(guān)閉；輥道下方第一個(gè)閥門與起始閥門開啟位置之間的所有閥門均關(guān)閉； (2)依次開啟冷卻區(qū)出口處的精冷區(qū)4~8個(gè)對(duì)稱集管閥門； (3)主冷區(qū)輥道上方從上起始閥門開啟位置之后打開閥門，并主冷區(qū)輥道下方從下起始閥門開啟位置之后打開閥門，直至總開啟閥門總數(shù)達(dá)到控制系統(tǒng)給定的主冷區(qū)閥門開啟總數(shù)； (4)從精冷區(qū)開始位置對(duì)稱開啟閥門，直至閥門開啟總數(shù)達(dá)到控制系統(tǒng)給定的精冷區(qū)閥門開啟總數(shù)； 步驟2、采用設(shè)置于終軋機(jī)上的脈沖計(jì)數(shù)器采集帶鋼進(jìn)入冷卻區(qū)實(shí)測(cè)速度，并結(jié)合工藝給定的第一運(yùn)行階段的加速度、第二運(yùn)行階段的加速度、第三運(yùn)行階段的加速度、第四運(yùn)行階段的加速度、第五運(yùn)行階段的加速度、經(jīng)過第二運(yùn)行階段之后應(yīng)該達(dá)到的速度、最高運(yùn)行速度和最高拋鋼速度，確定在任意時(shí)刻某段帶鋼所在冷卻單元的位置； 所述的第一運(yùn)行階段至第五運(yùn)行階段具體為: 第一運(yùn)行階段:指從帶鋼頭部出終軋機(jī)開始到帶鋼頭部到達(dá)卷取機(jī)的這段距離的運(yùn)行過程；這一階段加速運(yùn)行，以保證終軋機(jī)出口帶鋼溫度恒定； 第二運(yùn)行階段:指當(dāng)帶鋼的頭部進(jìn)入卷取機(jī)后，進(jìn)一步提高運(yùn)行速度，該階段運(yùn)行加速度大于第一運(yùn)行階段加速度，直至速度到達(dá)經(jīng)過第二運(yùn)行階段之后期望速度值；當(dāng)精軋的冷卻能力達(dá)到極限后，第二運(yùn)行階段結(jié)束，進(jìn)入第三運(yùn)行階段； 第三運(yùn)行階段:該階段加速度減小到與第一運(yùn)行階段加速度相同，直至帶鋼速度達(dá)到允許的最高速度，第三運(yùn)行階段結(jié)束，進(jìn)入第四運(yùn)行階段； 第四運(yùn)行階段:該階段開始減速運(yùn)行，直至帶鋼的尾部在終軋機(jī)進(jìn)行拋鋼，該階段帶鋼運(yùn)行速度必須小于允許的拋鋼速度； 第五運(yùn)行階段:該階段為拋鋼階段，即帶鋼的尾部在終軋機(jī)拋鋼后，帶鋼勻速運(yùn)行，直到全部被卷取完畢； 根據(jù)運(yùn)行時(shí)間判斷出在該時(shí)刻某段帶鋼所處輥道位置，具體判斷的方法: (O當(dāng)運(yùn)行時(shí)間小于第一運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間時(shí)，根據(jù)該段帶鋼進(jìn)入冷卻區(qū)的初始速度和第一運(yùn)行階段加速度確定某段帶鋼所處輥道位置； (2)當(dāng)運(yùn)行時(shí)間大于第一運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間，且小于第一運(yùn)行階段和第二運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間總和時(shí)，根據(jù)第一運(yùn)行階段運(yùn)行距離、第一運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、該段帶鋼進(jìn)入冷卻區(qū)的初始速度和第一運(yùn)行階段加速度，確定某段帶鋼所處輥道位置； (3)當(dāng)運(yùn)行時(shí)間大于第一運(yùn)行階段和第二運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間總和，且小于第一運(yùn)行階段至第三運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間總和時(shí)，根據(jù)第二運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、經(jīng)過第二運(yùn)行階段之后期望速度值、第三運(yùn)行階段加速度、第一運(yùn)行階段運(yùn)行距離、第一運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、該段帶鋼進(jìn)入冷卻區(qū)的初始速度和第一運(yùn)行階段加速度，確定某段帶鋼所處輥道位置； (4)當(dāng)運(yùn)行時(shí)間大于第一運(yùn)行階段至第三運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間總和，且小于第一運(yùn)行階段至第四運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間總和時(shí)，根據(jù)第三運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、允許的最高速度、第四運(yùn)行階段加速度、第二運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、經(jīng)過第二運(yùn)行階段之后期望速度值、第三運(yùn)行階段加速度、第一運(yùn)行階段運(yùn)行距離、第一運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、該段帶鋼進(jìn)入冷卻區(qū)的初始速度和第一運(yùn)行階段加速度，確定某段帶鋼所處輥道位置確定某段帶鋼所處輥道位置； (5)當(dāng)運(yùn)行時(shí)間大于第一運(yùn)行階段至第四運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間總和，且小于第一運(yùn)行階段至第五運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間總和時(shí)，根據(jù)第四運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、第四運(yùn)行階段運(yùn)行距離、第五運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、第五運(yùn)行階段加速度、第三運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、允許的最高速度、第四運(yùn)行階段加速度、第二運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、經(jīng)過第二運(yùn)行階段之后期望速度值、第三運(yùn)行階段加速度、第一運(yùn)行階段運(yùn)行距離、第一運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、該段帶鋼進(jìn)入冷卻區(qū)的初始速度和第一運(yùn)行階段加速度，確定某段帶鋼所處輥道位置確定某段帶鋼所處輥道位置，確定某段帶鋼所處輥道位置； (6)當(dāng)運(yùn)行時(shí)間大于第一運(yùn)行階段至第五運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間總和時(shí)，根據(jù)第四運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、第四運(yùn)行階段運(yùn)行距離、第五運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、第五運(yùn)行階段加速度、第三運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、允許的最高速度、第四運(yùn)行階段加速度、第二運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、經(jīng)過第二運(yùn)行階段之后期望速度值、第三運(yùn)行階段加速度、第一運(yùn)行階段運(yùn)行距離、第一運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間、該段帶鋼進(jìn)入冷卻區(qū)的初始速度和第一運(yùn)行階段加速度，確定某段帶鋼所處輥道位置； 步驟3、采用設(shè)置于終軋機(jī)上的溫度檢測(cè)儀檢測(cè)帶鋼頭部進(jìn)入冷卻區(qū)的初始溫度，并取帶鋼厚度方向上多個(gè)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)帶鋼頭部溫度并結(jié)合所在輥道位置的冷卻方式獲得該段帶鋼尾部厚度方向上多個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度，將該段帶鋼尾部厚度方向上多個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度作為下一段帶鋼頭部厚度方向上多個(gè)節(jié)點(diǎn)的初始溫度，依次迭代，獲得每段帶鋼在厚度方向上多個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度，即獲得帶鋼在每對(duì)上下噴水集管下的溫度分布，即完成對(duì)帶鋼溫度的軟測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層流冷 卻過程帶鋼溫度軟測(cè)量方法，其特征在于，步驟2中所述的: (O當(dāng)運(yùn)行時(shí)間小于第一運(yùn)行階段運(yùn)行時(shí)間時(shí)，確定某段帶鋼所處輥道位置公式如下:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層流冷卻過程帶鋼溫度軟測(cè)量方法，其特征在于，步驟3所述的根據(jù)帶鋼頭部溫度并結(jié)合所在輥道位置的冷卻方式獲得該段帶鋼尾部厚度方向上多個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度，具體如下: 輥道某個(gè)位置處，某段帶鋼厚度方向上的J個(gè)節(jié)點(diǎn)溫度為=HtlGO、H1G0...Hjk)，推導(dǎo)公式如下:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的層流冷卻過程帶鋼溫度軟測(cè)量方法，其特征在于，所述的V^1的計(jì)算公式如下:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層流冷卻過程帶鋼溫度軟測(cè)量方法，其特征在于，步驟I所述的主冷區(qū)開閥總數(shù)范圍為O~136個(gè)；精冷區(qū)開閥總數(shù)范圍為8~16個(gè)。
【文檔編號(hào)】B21B38/00GK103586290SQ201310521181
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月27日
【發(fā)明者】片錦香, 劉美菊, 李界家, 柴天佑, 張銳 申請(qǐng)人:沈陽建筑大學(xué)