1780mm熱軋帶鋼層流冷卻過程系統(tǒng)20051026

1、ral東北大學(xué)東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室www.ral.neu.edu.cnral介介 紹紹 內(nèi)內(nèi) 容容1. 設(shè)定系統(tǒng)概述設(shè)定系統(tǒng)概述2. 設(shè)定系統(tǒng)組成設(shè)定系統(tǒng)組成3. 控制回路控制回路4. 冷卻模式和策略冷卻模式和策略5. 設(shè)定計算設(shè)定計算6. 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型ral層流冷卻過程設(shè)定系統(tǒng)概述層流冷卻過程設(shè)定系統(tǒng)概述 根據(jù)帶鋼精軋出口的帶鋼溫度、速度等數(shù)據(jù)和其它工藝設(shè)備參數(shù)帶鋼溫度、速度等數(shù)據(jù)和其它工藝設(shè)備參數(shù)，經(jīng)過預(yù)設(shè)定計算、修正設(shè)定計算和自學(xué)習(xí)計算，控制層流冷卻設(shè)備的集管組態(tài)集管組態(tài)，實現(xiàn)對帶鋼的冷卻模式、卷取溫度和冷卻速率冷卻模式、卷取溫

2、度和冷卻速率的控制，將帶鋼按預(yù)定路徑預(yù)定路徑冷卻到工藝要求的卷取溫度。主主 要要 設(shè)設(shè) 備備功功 能能輸出輥道上部u形管和下部噴射管水冷側(cè)噴集管 垂直噴射集管 空氣吹掃裝置殘留水清掃主冷區(qū)和精冷區(qū)前饋和反饋ral層流冷卻過程設(shè)定系統(tǒng)組成層流冷卻過程設(shè)定系統(tǒng)組成加熱爐粗軋機精軋機地下卷取機寬度測量厚度測量凸度測量平直度測量溫度測量溫度測量（掃描）軋制力傳感器壓力傳感器（活套）表面檢測（包括在測寬儀中）底部飛剪hsbsspr1e2r2bhfsbf1ef1f2f3f4f5f6f7ct板坯照相e1上部液壓缸位移傳感器頂帽傳感器液壓缸油壓傳感器計算準(zhǔn)備處理預(yù)設(shè)定計算修正設(shè)定計算自學(xué)習(xí)計算ral計算功能任

3、務(wù)和數(shù)據(jù)流序號功能模塊主 要 任 務(wù)1計算準(zhǔn)備處理準(zhǔn)備鋼種組別、冷卻模式、特殊控制模式以及各種參數(shù)數(shù)據(jù)2預(yù)設(shè)定計算設(shè)定帶鋼頭部的冷卻集管組態(tài)和寬度遮蔽量3修正設(shè)定計算修正與帶鋼各樣本段對應(yīng)的冷卻集管組態(tài)4自學(xué)習(xí)計算對控制模型中的學(xué)習(xí)項進(jìn)行修正，糾正模型預(yù)報偏差，以提高模型的預(yù)報精度，改善控制效果 ral層冷的前饋、反饋控制回路層冷的前饋、反饋控制回路具備中間測溫儀具備中間測溫儀ral層冷的前饋、反饋控制回路層冷的前饋、反饋控制回路 在這種情況下控制中間溫度以及冷卻速率，需要用到軟測量手段。其思想方法是通過狀態(tài)估計的方法對無法在線測量的參數(shù)進(jìn)行在線估計，狀態(tài)估計精度通常依賴于數(shù)學(xué)模型。 不具備中

4、間測溫儀：具備中間測溫儀：ral冷卻模式冷卻模式模模 式式描描 述述1設(shè)定計算所使用的帶鋼終軋溫度為帶鋼頭部溫度值，按常規(guī)冷卻方法計算熱輸出輥道上的集管組態(tài)并輸出 2 從帶鋼長度各分段點收集精軋出口溫度值，按常規(guī)冷卻方法計算并輸出熱輸出輥道上對應(yīng)帶鋼各段的集管組態(tài)，適用于精軋出口溫度是變化的、有軋制加減速或恒速的工藝狀況，其控制目標(biāo)為卷取溫度 3從帶鋼長度各分段點收集精軋出口溫度值，按冷卻速度控制方法計算并輸出熱輸出輥道上對應(yīng)帶鋼各段的集管組態(tài)。此種控制模式適用于精軋出口溫度是變化的、有軋制加減速或恒速的工藝狀況，其控制目標(biāo)為冷卻速度、中間目標(biāo)溫度和卷取溫度 缺省模式ral冷卻策略冷卻策略ra

5、l冷卻策略適用范圍冷卻策略適用范圍冷卻策略適用范圍前段主冷適用于有抗拉強度級別要求的硬質(zhì)鋼產(chǎn)品以及if鋼。后段主冷適于要進(jìn)一步加工的軟質(zhì)材料以及部分冷軋產(chǎn)品。按組的稀疏冷卻適于具有中間溫度（比如兩個中間溫度t1、t2）以及冷卻速率要求的產(chǎn)品；適于雙相鋼、c_mn鋼、trip鋼及需要涂鍍的產(chǎn)品。按管的稀疏冷卻適于需要涂鍍的產(chǎn)品。兩段冷卻適于較薄的硬質(zhì)帶鋼。ral計算準(zhǔn)備處理計算準(zhǔn)備處理ral預(yù)設(shè)定模塊預(yù)設(shè)定模塊功能: 根據(jù)帶鋼精軋出口預(yù)報溫度、速度、帶鋼厚度、卷取目標(biāo)溫度及冷卻控制策略等確定帶鋼頭部對應(yīng)的初始集管組態(tài)。 ral修正設(shè)定計算修正設(shè)定計算功能：根據(jù)實測的各段的平均終軋溫度、速度和厚度

6、，利用與預(yù)設(shè)定計算相同的模型計算各個區(qū)段的特有組態(tài)，由跟蹤系統(tǒng)啟動修正設(shè)定計算并確定輸出時刻 ral帶鋼分段和樣本微跟蹤帶鋼分段和樣本微跟蹤修正設(shè)定計算按照分段長度周期進(jìn)行，因而需要對帶鋼進(jìn)行分段和進(jìn)行樣本微跟蹤。 ral自學(xué)習(xí)計算自學(xué)習(xí)計算短期自學(xué)習(xí): 熱流密度系數(shù)長期自學(xué)習(xí): 熱流密度系數(shù)頭部頭部 中部中部 尾部尾部ral水冷短期自學(xué)習(xí)airairtfdtrct100abnkairtktairtbl k 學(xué)習(xí)系數(shù)瞬時值的計算學(xué)習(xí)系數(shù)瞬時值的計算 calabnkwcaltkfdtrtktk121airwcalifdtr- t-ctrt(i)a vk p1avsav(1)newoldavffg

7、ug1niiavuun總空冷溫降總空冷溫降 每一組集管的空冷溫降每一組集管的空冷溫降 帶鋼離開每一組集管的溫度帶鋼離開每一組集管的溫度 學(xué)習(xí)系數(shù)瞬時值平均值計算學(xué)習(xí)系數(shù)瞬時值平均值計算 修正計算修正計算 熱流密度系數(shù)的自學(xué)習(xí)熱流密度系數(shù)的自學(xué)習(xí) ral頭尾遮蔽處理功能頭尾遮蔽處理功能功能：為了保證硬質(zhì)材或厚板的頭尾部的卷形良好和方便卷取，需要將帶鋼頭尾部的溫度提高，此功能稱為頭尾遮蔽處理。可以通過把帶鋼頭尾端的目標(biāo)溫度在某一定區(qū)間范圍提高來實現(xiàn)。 預(yù)測：尾部速度及溫度補償值預(yù)測：尾部速度及溫度補償值ral寬度遮蔽處理寬度遮蔽處理ral常規(guī)冷卻設(shè)定計算常規(guī)冷卻設(shè)定計算第i組集管水冷溫降第j組集管

8、水冷溫降一根集管的水冷溫降精冷區(qū)單根集管的水冷溫降空冷時溫度空冷時溫度目標(biāo)卷取溫度目標(biāo)卷取溫度帶鋼位置帶鋼位置ctct點點fdtfdt點點溫溫度度fdtfdt第k組集管水冷溫降最末組集管開啟順序：i 1tifdt - titi 空冷集管（）各組集管后的帶鋼溫度計算：ral常規(guī)冷卻修正設(shè)定計算常規(guī)冷卻修正設(shè)定計算第i組集管水冷溫降第j組集管水冷溫降每根集管的水冷溫降末集管中每根集管的水冷溫降空冷時卷取溫度空冷時卷取溫度目標(biāo)卷取溫度目標(biāo)卷取溫度冷卻區(qū)位置冷卻區(qū)位置ct點fdt點溫溫度度fdtfdt：控制點到本次計算時刻已通過集管組的水控制點到本次計算時刻已通過集管組的水 冷溫降累積值冷溫降累積值：

9、控制點由下一時刻開始的必要冷卻量控制點由下一時刻開始的必要冷卻量ral冷卻速度設(shè)定計算冷卻速度設(shè)定計算 fdt 位位置置 p3 p1 p2 a（fdt 位位置置，fdt） d（p3，ctnom） b（p1，t2*） t2ai r t2last t3ai r t4ai r t3ai ri t3lasti c（p2，t3*） f fd dt t 完完全全空空冷冷時時 c ct t 1、從、從fdt到到p1的冷卻過程；的冷卻過程；2、是從、是從p1到到p2的冷卻過程；的冷卻過程；3、是從、是從p2到目標(biāo)卷取溫度的冷卻過程。到目標(biāo)卷取溫度的冷卻過程。ral高精度控冷數(shù)學(xué)模型高精度控冷數(shù)學(xué)模型 空冷溫降

10、模型 垂直噴射溫降模型 水冷側(cè)噴溫降模型 熱流密度系數(shù)模型 上集管熱流密度模型 下集管熱流密度模型 每組集管溫降模型 相變和比熱模型ral空冷溫降模型空冷溫降模型airairbahfb2pbaxc3331/1000()airaxcttimekhffdtkairairctfdtct 根據(jù)斯蒂芬玻爾茨曼定律，利用帶鋼散失的熱量等于熱焓量的變化這一熱平衡關(guān)系推出： ral垂直噴射溫降模型垂直噴射溫降模型210003600vsstatusvdvpwvqtvchf變量意義單位hf帶鋼厚度mm帶鋼比重kg/m3cp比熱kj/kgv帶鋼速度m/secqvd垂直噴射熱流密度 kj/m2hwvs垂直噴射寬度mv

11、status垂直噴射狀態(tài)on：1 off：0tv垂直噴射溫降ral水冷側(cè)噴溫降模型變量意義單位hf帶鋼厚度mm帶鋼比重kg/m3cp比熱kj/kgv帶鋼速度m/secqsd側(cè)噴熱流密度kj/m2hlsd側(cè)噴噴射寬度mnsd側(cè)噴噴射個數(shù)tsd側(cè)噴噴射溫降10003600sdsdsdsdplnqtvchfral熱流密度系數(shù)模型變量意義單位c0c8基本熱流密度修正系數(shù)f1基本熱流密度系數(shù)（學(xué)習(xí)系數(shù)）hf帶鋼厚度mmwf帶鋼寬度mv帶鋼速度m/sll0fdtct的距離f0熱流密度系數(shù)ct帶鋼終軋溫度01012345678(0()wffcchf cwf cfdtcctctllcvcfdt ctcv ra

12、l上集管熱流密度模型上集管熱流密度模型020(1 5.3717)dwnqffkaevn 變變量量 意意義義 單單位位 f0 基本熱流密度 f2 集管組熱流密度修正系數(shù) kw 水溫修正系數(shù) a 上個集管組噴水狀況修正值 v 帶鋼速度 m/sec n 計算對象集管數(shù) n0 實際安裝的集管數(shù) qd 集管組熱流密度 kj/m2h ral下集管熱流密度模型下集管熱流密度模型,02,0dwnqffkan變變量量 意意義義 單單位位 f0 基本熱流密度 f2， 集管組熱流密度修正系數(shù) kw 水溫修正系數(shù) a， 上個集管組噴水狀況修正值 v 帶鋼速度 m/sec n 計算對象集管數(shù) n0， 實際安裝的集管數(shù) qd， 下集管組熱流密度 kj/m2h