热轧钢带层冷温度建模.ppt

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1、热轧带钢层流冷却系温度建模【硕士论文】天津大学2012.11热轧带钢的工艺生产流程层流冷却通过冷却水使带钢温度降低并保持在一定的范围之内，使得实际卷取温度能否控制在生产允许的误差范围之内层流冷却背景热轧带钢在经历过粗轧、精轧等轧制过程后的最终温度为800~900℃热轧带钢的卷取温度一般必须控制在550~700℃带钢在轧线辊道上的运行时间大概在10s左右想要在精轧末机架到卷取机之前如此短的时间内使带钢温度降低100~350℃，仅仅依靠带钢在辊道上的热辐射以及带钢向辊道的热传导等自然冷却所产生的温降是远远不够的。因此，输送辊道上对带钢喷洒大量的冷却

2、水来迅速降低带钢温度。在冷却辊道上下布置两排喷水架每个喷水架上各有几组阀门控制的喷水管通过控制喷水管的开启和关闭来控制带钢卷取温度大量冷却水与带钢表面接触，产生一层类似于薄膜的物理形态，带钢将温度传递给冷却水以降温在沿轧线方向上每隔一段距离设置一定数量的侧喷喷嘴，将残留在带钢表面上的水冲掉层流冷却生产设备带钢出精轧机架的速度、加速度、厚度等物理参数都是由轧制过程决定的，冷却水量密度也随之确定因此，要控制带钢的卷取温度，只能通过改变阀门开启数目即改变冷却区长度来实现。轧制过程的问题提炼预设定与自学习预设定部分首先在层流冷却数学模型的基础上根据热轧

3、精轧机传送的输入数据,主要包括带钢出口温度、速度、厚度等计算出要使带钢卷取温度达到目标值所需的喷水区长度控制变量是喷水区的长度被控制量是带钢温度不可控输入变量：带钢终轧出口温度、速度和厚度等前馈控制普冷却全部釆用前馈控制。根据带钢精轧机出口处得温度计算层流流量,对层流前段预设定值进行修改;中部温度计用于对后段层流的前馈控制。计算过程是一个不断进行的周期计算根据精轧出口实际测量的带钢的温度、速度和厚度利用与预设定计算相同的模型计算出相应的集管开关数量对预设定计算得到的阀门开启数量进行微调，微调按照样本长度周期进行。流冷却控制系统分析反馈控制精冷区

4、的主要作用就是根据实测带钢卷取温度与带钢目标卷取温度的误差来反馈调节精冷区的冷却段数,也就是调节阀门的开闭情况,从而控制冷却水的流量,达到对带钢卷取温度进行微调的目的层流冷却反馈控制系统是一个比较典型的大滞后系统。PID+Smith预估器控制器，对滞后系统进行补偿流冷却控制系统分析（cont’d）前馈控制采用普冷区主冷的控制策略时当精轧出口温度：实测高于预测沿轧制方向逐个增加喷水阀门开启数目,直到带钢的温将达到工艺要求时为止。当低于沿与轧制方向相反的方向逐个减少喷水阀门开启数采用精冷区主冷的冷却策略时当实测高于预测沿与轧制方向相反的方向逐

5、个增加当低于沿轧制方向向后逐个减少喷水阀门开启数目层流冷却生产线设备每个喷水架上有6个喷水管，上下对称各有12+3=15个喷水架。前12个喷水架上每2个喷水管各由一个阀门所控制，粗调阀；后3个喷水架上每个喷水管由一个阀门所控制，精调阀层流冷却区入口，测量带钢入口的温度、速度和厚度在层流冷却区出口（HMP处）、卷取之前，测量带钢的实际卷取温度层流冷却所控区域内检测元件红外测温仪3台红外测温仪,分别安装在精轧机末架出口、层流冷却中部和1#卷取机之前以便预测模型计算冷却所需水量,集管的开启个数及顺序因受冷却过程中高温水汽的影响,冷却区中难以逐点对运

6、行状态的热轧带钢温度进行连续检测热金属检测器在精乳机末架出口和1#卷取机之前用于识别热金属运动的前沿与方向集管水流量计、供水总管流量计在第n个粗调上下集管和第m个精调上下集管上各安装1台流量计,供水总管上安装1台流量计,共计5台用于流量监视和控冷过程控制层流冷却PLC配置根据带钢在输出辑道的位置、控冷设备所处的状态和工艺要求,给出相应的控制指令。主要功能:对现场(包括操作台)的开关、按钮根据要求做出高/低电平有效的转换处理对现场的模拟输入信号,包括终乳温度、卷取温度、控冷段中温度、机旁高位水箱水位和水温、粗调和精调上下集管的流量、集管总流量,采

7、用工程上的加权滤波法进行处理实现热乳精乳数据与乳后层流冷却数据的传输输入信号的量纲转换和标定层流冷却控制的难点影响层流冷却卷取温度的要素很多带钢的物理特性、厚度、速度、温度阀门开启状态、冷却水流量不同物质之间的热传导、对流和热辐射等生产线本身的生产设备的磨损情况采用加速轧制技术，带钢的运动速度是不断发生变化轧制方向上带钢的每一点通过层流冷却装置的时间不相同存在着一定的时间滞后带钢长度方向上某点经过卷取之前的测温仪时测量到的温度控制集管阀门的开启以及冷却水从集管出口落到带钢表面传统层冷系统控制流程往复调节使得带钢的实际卷取温度在设定的范围之内对带

8、钢卷取温度进行设定通过设定温度来计算出阀门的开启状态及开启数目根据测温仪测量到的带钢实际卷取温度，与设定温度对比根据偏差值来调节精冷区阀门的开启状态及