新一代軋后冷卻系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用

張宏

摘 要：文章介紹了國內(nèi)某中厚板生產(chǎn)線新一代軋后冷卻系統(tǒng)的工藝裝備，開發(fā)了由基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)和過程自動(dòng)化系統(tǒng)組成的新一代軋后冷卻系統(tǒng)。工業(yè)應(yīng)用表明，所開發(fā)的新一代軋后冷卻系統(tǒng)滿足了新一代TMCP的工藝要求。

關(guān)鍵詞：中厚板；超快速冷卻；層流冷卻；自動(dòng)控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TG335.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）09-0016-02

TMCP，即控制軋制和控制冷卻技術(shù)，是20世紀(jì)冶金工業(yè)最偉大的科技進(jìn)步成果之一。隨著傳統(tǒng)層流冷卻技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其所存在的冷卻能力不足、冷卻均勻性差等問題，無論是在產(chǎn)品TMCP工藝開發(fā)還是在模型控制策略應(yīng)用方面均表現(xiàn)出一定的局限性。基于此，國內(nèi)中厚板生產(chǎn)線相繼啟動(dòng)新一輪中厚板軋后冷卻系統(tǒng)改造項(xiàng)目，以期實(shí)施新一代TMCP工藝。本文依托國內(nèi)某中厚板生產(chǎn)線新一代軋后冷卻系統(tǒng)的工藝裝備，開發(fā)了具有我國知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代中厚板軋后冷卻系統(tǒng)，應(yīng)用于工業(yè)，取得了良好的實(shí)際效果。

1 新一代TMCP工藝裝備概述

由于新一代TMCP工藝以超快速冷卻為核心，采用低成本減量化的成分設(shè)計(jì)，鋼板軋后立即進(jìn)行超快速冷卻并在動(dòng)態(tài)相變點(diǎn)終止冷卻以保持奧氏體的硬化狀態(tài)，而后利用ACC進(jìn)行冷卻路徑的控制，從而獲得所期望的組織和性能，因此國內(nèi)某中厚板生產(chǎn)線將超快速冷卻裝置布置在精軋機(jī)的后面，原層流冷卻設(shè)備的前面。超快速冷卻裝置的增加以及與原層流冷卻裝置的有機(jī)結(jié)合，共同組成了新一代TMCP工藝的基本裝備，為新一代TMCP工藝的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。新一代中厚板軋后冷卻系統(tǒng)的設(shè)備布置簡(jiǎn)圖如圖1所示。

2 新一代軋后冷卻系統(tǒng)的開發(fā)

2.1 新一代軋后冷卻系統(tǒng)的開發(fā)原則

國內(nèi)某中厚板生產(chǎn)線在原層流冷卻系統(tǒng)的前面增設(shè)一套冷卻裝置后，為了便于對(duì)溫度均勻性進(jìn)行控制，對(duì)新增添的超快速冷卻設(shè)備需增加一套自動(dòng)化控制系統(tǒng)，并使之與現(xiàn)有系統(tǒng)有機(jī)組合成新一代中厚板軋后冷卻系統(tǒng)。

該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則有：

①保證原層流冷卻過程自動(dòng)化和基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)的相對(duì)獨(dú)立性，即便不使用超快速冷卻設(shè)備時(shí)，原先的層流冷卻自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠獨(dú)立運(yùn)行并控制軋件的冷卻過程。此時(shí)，新增的超快冷自動(dòng)化控制系統(tǒng)不參與控制。

②實(shí)現(xiàn)新增超快速冷卻自動(dòng)化控制系統(tǒng)與軋線上原層流冷卻系統(tǒng)間的有機(jī)結(jié)合，即便使用超快速冷卻設(shè)備時(shí)，由新增加的超快冷過程自動(dòng)化系統(tǒng)控制軋件的冷卻過程。此種模式下，軋線上原有的層流冷卻自動(dòng)化控制系統(tǒng)需要對(duì)通訊接口進(jìn)行修改，接收并執(zhí)行超快冷過程自動(dòng)化系統(tǒng)所設(shè)定的冷卻規(guī)程，如圖2所示。

2.2 新一代軋后冷卻系統(tǒng)的組成

為了滿足新一代TMCP工藝的要求，基于前述新一代軋后冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，自主開發(fā)了由超快冷基礎(chǔ)自動(dòng)化和超快冷過程自動(dòng)化組成的兩級(jí)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如圖3所示。其中，超快冷的基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)采用1套S7-400作為超快冷設(shè)備的主控單元。超快冷的過程自動(dòng)化系統(tǒng)主要進(jìn)行冷卻規(guī)程的設(shè)定。此外，超快冷的過程自動(dòng)化系統(tǒng)與原軋線上的軋機(jī)過程自動(dòng)化系統(tǒng)、層流冷卻過程自動(dòng)化系統(tǒng)間通過工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，而超快冷的基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)與軋機(jī)基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)、層流冷卻基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)間的則通過Profibus-DP進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

3 新一代軋后冷卻系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

該新一代軋后冷卻系統(tǒng)成功應(yīng)用于國內(nèi)某中厚板生產(chǎn)線。下面將以任意一塊超快冷鋼板的冷卻過程為例來闡述該系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果。該鋼板的冷卻規(guī)程見表1。

基于上述冷卻規(guī)程，該鋼板的冷卻效果如圖4（a）、（b）所示。

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，該系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)超快速冷卻設(shè)備的獨(dú)立控制功能，滿足了新一代TMCP的工藝要求，而且鋼板超快冷冷后的板形良好。

4 結(jié) 語

開發(fā)超快冷自動(dòng)化控制系統(tǒng)，包括超快冷的過程自動(dòng)化系統(tǒng)和超快冷的基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)。所開發(fā)的超快冷自動(dòng)化系統(tǒng)與軋線上原層流冷卻系統(tǒng)有機(jī)組成了新一代軋后冷卻系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，所開發(fā)的新一代軋后冷卻系統(tǒng)不僅滿足了新一代TMCP的工藝要求，而且鋼板超快冷冷后的板形良好，具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王升，侯中華，楊果煜.新一代軋后冷卻裝置在2 800 mm中板生產(chǎn)線上的應(yīng)用[J].南鋼科技與管理，2014，（4）.