八鋼1750熱軋帶鋼頭部不冷卻控制優化

陳　揚　孫立忠　劉小軍　/　新疆八一鋼鐵股份有限公司

八鋼1750熱軋帶鋼頭部不冷卻控制優化

陳揚孫立忠劉小軍/新疆八一鋼鐵股份有限公司

本文針對熱軋帶鋼頭部溫度控制存在的不足進行分析，對層流冷卻控制程序進行優化，提高了頭部溫度控制精度。

熱軋；層流冷卻；溫度控制

1 .前言

八鋼1750熱軋層流冷卻系統，是熱軋機組重要設備之一，它是由高位水箱、集水管、控制閥、和一套計算機控制程序組成，其中集管是由粗調加密段（后期改造）上下各7段、粗調段上下各6段、精調段上下各4段集管組成，每一段集管又由若干組水路組成，相對應若干個控制閥。它的功能是能精確的控制帶鋼卷取溫度，保證帶鋼的性能質量要求。目前八鋼1750熱軋層流冷卻系統采用U形冷卻方式，即依靠精軋末機架軋機出口帶鋼溫度采用層流冷卻模型前饋控制，控制層流冷卻水閥的開啟量，達到控制熱軋帶鋼頭部、中間及尾部各段溫度。

2.存在的問題

目前使用的層流冷卻模型，在實際生產中，采用頭部冷卻方式生產時，高強度、厚規格帶鋼頭部冷卻后溫度低、硬度高，對卷取設備沖擊非常大，嚴重影響卷取機設備的使用壽命，另外，帶鋼頭部溫度較低時不易成型，廢鋼事故率增加。采用頭部不冷卻方式生產時，受諸多干擾因素的影響，帶鋼頭部的溫度控制很不理想，頭部高溫長度達到十幾米，如圖1所示，影響產品質量和性能。

圖1　原程序控制下的帶鋼頭部高溫區

3.頭部溫度控制程序優化

3.1 新增控制模塊

為了優化頭部溫度控制程序，首先測量出每個閥門距離精軋末機架位置S2，并計算帶鋼頭部到達該閥門處的帶鋼頭部離開精軋機末機架帶鋼頭部長度S，當帶鋼頭部長度經過卷取機層流冷卻區域各個檢測元件校正后，通過它和閥門距離末機架的長度做比較得出層流冷卻閥門的開啟基礎時刻。

當得知閥門開啟的基礎時刻后，需要計算計劃帶鋼頭部需要不冷卻的長度，通過長度和帶鋼的速度計算出要避開頭部計劃不冷卻長度所需要的該位置閥門需要滯后開啟的時間T1，以達到不冷卻頭部的目的。

通過以上兩個計算得出了閥門開啟時間，這個時候開啟層流冷卻閥門達到的頭部不冷卻效果很差，長度往往偏長幾米甚至十幾米而且，伴隨這帶鋼軋制速度的不同偏長的長度是變化的達不到實用效果。

造成頭部不冷卻效果差長度偏長的原因是閥門開啟比預想的要滯后了，造成閥門開啟滯后的原因是，層流冷卻閥門的型號不同開啟時間不同，將閥門開啟時間稱為T2。

閥門開啟后由于閥門和帶鋼表面存在著高度差，將此高度差記為H，可由公式計算得出。這個距離通常分為上表面冷卻閥門和下表面冷卻閥門與帶鋼的距離，計算時要加以注意。

層流冷卻為了保證水流穩定大都配備了高位水箱，這樣對于層流冷卻水出口壓力也是一定的，此時冷卻水出口速度V0也是已知的，跟據計算就可以得到層冷冷卻水到達帶鋼表面所需要的時間T3。

此時，就可以計算出閥門提前開啟時間T＝T2＋T3-T1。對于熱連軋層流冷卻的精調段、粗調段、上集管、下集管冷卻裝置，由于閥門型號的不同、安裝高度的不同，需要分別不同的計算閥門提前開啟的時間。

各段裝置閥門開啟時間計算完成后，制作成特定的功能塊OPVH，如圖2。為了提高控制精度，將每一個閥門都制作成功能塊，便于調整控制。

圖2　功能塊OPVH

3.2閥門開啟時刻判斷

對于精軋末機架帶鋼的出口帶鋼速度V是已知的。由S1＝VT就可以換算出層流冷卻閥門需要提前開啟的帶鋼位移S1。

帶鋼頭部位置S＝S2－S1時開啟層流冷卻閥門。其中S是帶鋼頭部位置時實計算的；S2是每個閥門距離精軋末機架位置，是個測量安裝得出的定值；S1是閥門提前開啟的距離。

通過以上計算判斷閥門開啟時序，將其用于實際熱連軋機組層流冷卻的控制。由于對于實際控制變量考慮和計算的比較全面，所以得到的實際控制結果精度是比較高的。如圖3所示，采用頭部不冷卻程序后，帶鋼頭部30～50cm不冷卻。

圖3　頭部不冷卻程序實施后的效果

4.效果驗證

在正常生產過程中，通過IBA記錄，可以明顯的看出頭部不冷卻功能投用前后，帶鋼頭部溫度變化情況，如圖4、圖5所示。功能未投入前，帶鋼頭部溫度與本體溫度基本保持一致；當采用頭部不冷卻控制功能后，帶鋼頭部溫度比本體溫度高出200℃左右，這個高溫區是非常短暫的，高溫區長度可以控制在50cm以內，即滿足所需要的效果，又不會影響帶鋼頭部性能質量。

圖4　功能未投用前溫度

圖5　功能投用后溫度

5.結束語

通過對層流冷卻程序的優化，增加了帶鋼頭部不冷卻功能。該程序投用后，一方面，由于帶鋼頭部溫度較高，易于卷取機卷取成型；另一方面，頭部不冷卻長度控制精度比較高，一般在30～50cm，對于強度較大、規格較厚帶鋼卷取，成材率的提高、設備故障率的降低，效果顯著。

【1】劉運華.寶鋼2050熱軋層流冷卻自適應基準優化.冶金自動化.上海2009.41.