本發(fā)明屬于熱軋帶鋼軋制技術領域，特別是涉及一種超快冷條件下的帶鋼頭部不冷段的高精度控制方法。

背景技術：

近年來，超快速冷卻技術在熱軋生產(chǎn)中的應用備受矚目。超快速冷卻技術具有冷卻效率高，冷卻均勻性好等特點，在生產(chǎn)低成本、高品質帶鋼，特別是在厚規(guī)格帶鋼的生產(chǎn)過程中扮演重要角色。厚規(guī)格帶鋼生產(chǎn)過程中，需采用頭部不冷的方式(俗稱干頭)來提高帶鋼頭部溫度，保證卷取機助卷輥對帶鋼頭部的順利咬入。帶鋼頭部不冷部分由于采用空冷方式，性能無法滿足使用需求，因此頭部不冷段長度的控制精度對成材率具有重要影響。

超快冷系統(tǒng)由于供水壓力大，集管流量大，冷卻集管開啟瞬間壓力損失大，供水壓力和集管流量達到穩(wěn)定需要一定的時間，因此生產(chǎn)過程中，在帶鋼進入冷卻區(qū)前，超快冷集管一般需提前開啟，以確保在供水壓力和集管流量穩(wěn)定后帶鋼才進入超快冷區(qū)域，所以超快冷區(qū)域難以實現(xiàn)頭部不冷功能。目前生產(chǎn)上當帶鋼頭部通過冷卻冷區(qū)時，通常超快冷集管正常開啟，層流冷卻集管關閉，利用超快冷之后帶鋼的“返紅”來保證帶鋼頭部的穩(wěn)定卷取。但是對于一些厚規(guī)格高強鋼產(chǎn)品，僅僅需要帶鋼的“返紅”無法確保帶鋼頭部的穩(wěn)定卷取。

目前有基于層冷冷卻的熱軋帶鋼頭部不冷長度控制方法(專利公開號：CN 104815852 A)，其中層流冷卻采用高位水箱供水，通過高位水箱液位控制水壓，由于層流冷卻集管開啟瞬間，高位水箱液位波動不足以產(chǎn)生過大水壓波動，因此層流冷卻頭部不冷控制過程水壓波動可以忽略。另有熱連軋線超快冷系統(tǒng)供水控制方法的研究(專利公開號：CN 103605390 A)，但其主要考慮軋鋼間隙節(jié)能降耗及降低管路系統(tǒng)沖擊，未涉及超快冷區(qū)域內(nèi)帶鋼頭部不冷的控制方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種熱軋帶鋼超快冷區(qū)域頭部不冷控制方法，能夠減少超快冷集管開啟瞬間的供水管路壓力波動，使供水管路壓力和集管流量快速達到設定的目標值，減小頭部不冷段之后的過渡段長度，從而解決超快冷區(qū)域無法實現(xiàn)頭部不冷功能的技術難題。

本發(fā)明的熱軋帶鋼超快冷區(qū)域頭部不冷控制方法，其特征在于采用水壓預補償控制策略，通過控制系統(tǒng)對帶鋼頭部在生產(chǎn)線上所處的位置進行跟蹤，調(diào)整控制流程及控制時序，補償頭部不冷段通過超快冷區(qū)域后，超快冷集管開啟瞬間的引起的供水管路壓力損失，使超快冷系統(tǒng)管路壓力和噴嘴流量快速達到穩(wěn)定值，減少頭部不冷段之后的過渡段長度，實現(xiàn)頭部不冷段長度的高精度控制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法所用軋后冷卻設備的布置圖；

圖2為實施發(fā)明方法的超快冷壓力實測曲線；

圖3a\3b為常規(guī)方法與本發(fā)明方法的帶鋼溫度實測曲線對照圖。

具體實施方式

實施本發(fā)明熱軋帶鋼超快冷區(qū)域頭部不冷控制方法的設備配置見圖1：超快冷集管安裝在精軋機組出口和層流冷卻區(qū)入口位置，超快冷集管由泵站直接供水，泵站采用變頻泵或液力偶合器，超快冷機旁總供水管路上配置多個壓力調(diào)節(jié)閥組；每根超快冷噴嘴配置一套控制閥組，包括氣動開閉閥、流量調(diào)節(jié)閥及流量計。

熱軋帶鋼超快冷區(qū)域頭部不冷段長度的控制方法具體包括如下步驟：

步驟1：控制系統(tǒng)對帶鋼頭部在生產(chǎn)線上所處的位置進行跟蹤，當工藝要求的帶鋼頭部不冷段長度大于0m時，投入頭部不冷控制功能。

步驟2：當帶鋼頭部到達精軋機入口特定位置或精軋機第一機架F₁咬鋼時，超快冷控制系統(tǒng)向供水泵站發(fā)送供水壓力及流量信號，泵站采用開環(huán)控制方法供水壓力和總流量進行粗調(diào)，同時超快冷控制系統(tǒng)調(diào)整超快冷機旁供水管路上的壓力調(diào)節(jié)閥組至初始態(tài)，調(diào)節(jié)閥初始開口度優(yōu)選35％～40％；

步驟3：超快冷供水泵站收到信號后，開始升頻，采用開環(huán)控制方法，使供水壓力接近0.2～0.9MPa區(qū)間的設定值，同時使供水流量接近3000～12000m³/h區(qū)間的目標值；

步驟4：當精軋機第二機架F₂咬鋼時，將所有超快冷集管氣動開閉閥置于關閉狀態(tài)，流量調(diào)節(jié)閥根據(jù)設定流量(45～350m³/hr)調(diào)節(jié)至所需開口度；

步驟5：當精軋機第四機架F₄咬鋼時，在設定壓力P_目標值的基礎上，增加壓力補償值ΔP，ΔP的取值范圍優(yōu)選0.05MPa～0.25MPa，投入壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)快冷機旁供水管路上的壓力調(diào)節(jié)閥組使供水壓力達到P_目標值+ΔP；

步驟6：帶鋼頭部不冷段進入超快冷區(qū)域，控制系統(tǒng)對帶鋼頭部不冷段進行跟蹤，當頭部不冷段通過超快冷集管后，按設定的組態(tài)依次開啟超快冷集管。

步驟7：帶鋼頭部不冷段通過超快冷區(qū)域后，去掉壓力補償值ΔP，通過調(diào)節(jié)快冷機旁供水管路上的壓力調(diào)節(jié)閥組，進行壓力閉環(huán)控制，使供水管路壓力穩(wěn)定在P_目標值；

步驟8：投入超快冷集管流量閉環(huán)控制系統(tǒng)，使超快冷集管流量快速達到設定的目標值，控制系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品冷卻工藝要求動態(tài)調(diào)節(jié)超快冷集管開啟狀態(tài)。實施例：

鋼種：管線鋼X70；帶鋼厚度：16.87mm；帶鋼寬度：1650.0mm；精軋出口目標溫度FDT：810℃；超快冷出口目標溫度UFCT：600℃；頭部不冷段長度設定值：3m；超快冷設定總水量：8000m³/hr；超快冷壓力目標值P_目標值：0.85MPa；超快冷單根集管設定水量120m³/hr；頭部不冷壓力補償值ΔP：0.15MPa。

控制流程及控制時序：

1)控制系統(tǒng)對帶鋼頭部在生產(chǎn)線上所處的位置進行跟蹤，工藝要求的帶鋼頭部不冷段長度為3m，投入頭部不冷控制功能。

2)當軋機F₁咬鋼時，超快冷控制系統(tǒng)向超快冷供水泵站發(fā)送供水壓力及總流量信號，泵站采用開環(huán)控制方法供水壓力和總流量進行粗調(diào)，其中供水壓力為0.85MPa，總水量為8000m³/hr；同時超快冷控制系統(tǒng)調(diào)整超快冷機旁供水管路上的壓力調(diào)節(jié)閥組開口度至初始預定位置；使調(diào)節(jié)閥開口度保持在35％～40％；

3)泵站接收到信號后，采用開環(huán)控制器，將三臺變頻泵同時升頻至與目標壓力0.85MPa及總水量8000m³/hr對應的48Hz；

4)精軋機第二機架F₂咬鋼時，超快冷基礎自動化(L₁級)接收到來自過程控制系統(tǒng)(L₂級)的超快冷單根冷卻集管設定水量為120m³/hr，關閉超快冷集管氣動開閉閥，并根據(jù)單根集管設定水量，將冷卻集管調(diào)節(jié)閥開口度調(diào)整至對應位置；

5)精軋機第四機架F₄咬鋼時，超快冷壓力閉環(huán)控制器投入，將P_目標值+ΔP即1.0MPa作為供水管路壓力目標值，通過調(diào)節(jié)超快冷機旁供水管路上的壓力調(diào)節(jié)閥組使管路供水壓力達到目標值；

6)帶鋼頭部不冷段進入超快冷后，超快冷控制系統(tǒng)根據(jù)對帶鋼頭部進行實時跟蹤，當帶鋼頭部不冷段通過超快冷集管后，根據(jù)設定組態(tài)，依次開啟超快冷集管；

7)帶鋼頭部不冷段通過超快冷區(qū)域后，去掉壓力補償值ΔP，超快冷壓力閉環(huán)控制器壓力目標值由1.0MPa恢復為0.85MPa，通過調(diào)節(jié)快冷機旁供水管路上的壓力調(diào)節(jié)閥組，進行壓力閉環(huán)控制，使供水管路壓力穩(wěn)定在0.85MPa；

8)超快冷集管流量閉環(huán)控制器投入，以120m³/hr作為設定值，通過調(diào)節(jié)集管控制閥組的流量調(diào)節(jié)閥，閉環(huán)控制超快冷單根集管流量；控制系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品冷卻工藝要求動態(tài)調(diào)節(jié)超快冷集管開啟狀態(tài)。

圖2為超快冷供水管路壓力實際控制效果曲線，從中可以看到控制效果：泵站升速點開始，超快冷水壓上升；壓力閉環(huán)投入后，超快冷水壓達到壓力補償后的目標壓力；超快冷噴嘴開啟后，水壓快速達到工藝需求的目標壓力，避免了壓力在設定值附近的大幅度震蕩，縮短了過渡段的時間。

圖3a為常規(guī)方法帶鋼頭部不冷控制結果，帶鋼頭部不冷長度為3.24m，過渡段長度為4.35m；圖3b為采用改進后的本發(fā)明方法頭部不冷控制效果，帶鋼頭部不冷實際長度3.42m，無明顯過渡段存在，帶鋼頭部不冷過后，超快冷出口溫度迅速趨于目標值600℃，未出現(xiàn)因頭部不冷工藝的實施造成的帶鋼頭部溫度波動，同時帶鋼通卷溫度控制穩(wěn)定，能夠滿足高品質帶鋼生產(chǎn)需要。