热轧带钢层流冷却过程控制系统

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1、1780mm热轧带钢层冷过程控制系统东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室WWW.RAL.NEU.EDU.CN介绍内容设定系统概述设定系统组成控制回路冷却模式和策略设定计算数学模型层流冷却过程设定系统概述根据带钢精轧出口的带钢温度、速度等数据和其它工艺设备参数，经过预设定计算、修正设定计算和自学习计算，控制层流冷却设备的集管组态，实现对带钢的冷却模式、卷取温度和冷却速率的控制，将带钢按预定路径冷却到工艺要求的卷取温度。主要设备功能输出辊道上部U形管和下部喷射管水冷侧喷集管垂直喷射集管空气吹扫装置残留水清扫主冷区和精冷区前馈和反馈层流冷却过程设定系统组成计算准备处理预设定计算修正设定

2、计算自学习计算计算功能任务和数据流序号功能模块主要任务1计算准备处理准备钢种组别、冷却模式、特殊控制模式以及各种参数数据2预设定计算设定带钢头部的冷却集管组态和宽度遮蔽量3修正设定计算修正与带钢各样本段对应的冷却集管组态4自学习计算对控制模型中的学习项进行修正，纠正模型预报偏差，以提高模型的预报精度，改善控制效果层冷的前馈、反馈控制回路具备中间测温仪层冷的前馈、反馈控制回路在这种情况下控制中间温度以及冷却速率，需要用到软测量手段。其思想方法是通过状态估计的方法对无法在线测量的参数进行在线估计，状态估计精度通常依赖于数学模型。不具备中间测温仪：冷却模式模式描述1设定计算所使用的带钢终轧温度

3、为带钢头部温度值，按常规冷却方法计算热输出辊道上的集管组态并输出2从带钢长度各分段点收集精轧出口温度值，按常规冷却方法计算并输出热输出辊道上对应带钢各段的集管组态，适用于精轧出口温度是变化的、有轧制加减速或恒速的工艺状况，其控制目标为卷取温度3从带钢长度各分段点收集精轧出口温度值，按冷却速度控制方法计算并输出热输出辊道上对应带钢各段的集管组态。此种控制模式适用于精轧出口温度是变化的、有轧制加减速或恒速的工艺状况，其控制目标为冷却速度、中间目标温度和卷取温度缺省模式冷却策略冷却策略适用范围冷却策略适用范围前段主冷适用于有抗拉强度级别要求的硬质钢产品以及IF钢。后段主冷适于要进一步加工的

4、软质材料以及部分冷轧产品。按组的稀疏冷却适于具有中间温度（比如两个中间温度T1、T2）以及冷却速率要求的产品；适于双相钢、C_Mn钢、TRIP钢及需要涂镀的产品。按管的稀疏冷却适于需要涂镀的产品。两段冷却适于较薄的硬质带钢。计算准备处理预设定模块功能:根据带钢精轧出口预报温度、速度、带钢厚度、卷取目标温度及冷却控制策略等确定带钢头部对应的初始集管组态。修正设定计算功能：根据实测的各段的平均终轧温度、速度和厚度，利用与预设定计算相同的模型计算各个区段的特有组态，由跟踪系统启动修正设定计算并确定输出时刻带钢分段和样本微跟踪修正设定计算按照分段长度周期进行，因而需要对带钢进行分段和进行样本微跟

5、踪。自学习计算短期自学习:热流密度系数长期自学习:热流密度系数头部中部尾部水冷短期自学习学习系数瞬时值的计算总空冷温降每一组集管的空冷温降带钢离开每一组集管的温度学习系数瞬时值平均值计算修正计算热流密度系数的自学习头尾遮蔽处理功能功能：为了保证硬质材或厚板的头尾部的卷形良好和方便卷取，需要将带钢头尾部的温度提高，此功能称为头尾遮蔽处理。可以通过把带钢头尾端的目标温度在某一定区间范围提高来实现。预测：尾部速度及温度补偿值宽度遮蔽处理常规冷却设定计算第i组集管水冷温降第j组集管水冷温降一根集管的水冷温降精冷区单根集管的水冷温降空冷时温度目标卷取温度带钢位置CT点FDT点温度FDT第k组集管水

6、冷温降最末组集管开启顺序：各组集管后的带钢温度计算：常规冷却修正设定计算第i组集管水冷温降第j组集管水冷温降每根集管的水冷温降末集管中每根集管的水冷温降空冷时卷取温度目标卷取温度冷却区位置CT点FDT点温度FDT①：控制点到本次计算时刻已通过集管组的水冷温降累积值②①②：控制点由下一时刻开始的必要冷却量冷却速度设定计算1、从FDT到P1的冷却过程；2、是从P1到P2的冷却过程；3、是从P2到目标卷取温度的冷却过程。高精度控冷数学模型空冷温降模型垂直喷射温降模型水冷侧喷温降模型热流密度系数模型上集管热流密度模型下集管热流密度模型每组集管温降模型相变和比热模型空冷温降模型根据斯蒂芬－玻尔茨曼

7、定律，利用带钢散失的热量等于热焓量的变化这一热平衡关系推出：垂直喷射温降模型变量意义单位HF带钢厚度mm带钢比重kg/m3Cp比热kJ/kg℃V带钢速度m/secQVD垂直喷射热流密度kJ/m2hWVS垂直喷射宽度mVSTATUS垂直喷射状态ON：1OFF：0ΔTV垂直喷射温降℃水冷侧喷温降模型变量意义单位HF带钢厚度mm带钢比重kg/m3Cp比热kJ/kg℃V带钢速度m/secQSD侧喷热流密度kJ/m2hLSD侧喷喷射宽度m