層冷控制模型在中寬帶軋制中的應用

摘要：近年來，社會經濟在快速發展的同時，城市化進程的步伐逐漸加快，基礎建設規模不斷擴大，各行各業都得到了迅速的發展，在這樣的大環境下，鋼鐵材料的需求量也在不斷攀升，隨著其應用范圍不斷擴大，人們對于鋼鐵材料的整體質量要求也在不斷提高，而鋼鐵的應用工藝技術與整個建筑工程的整體質量密切相關。文章對冷層控制模型以及冷卻方法進行了分析，并進一步探討了冷層控制模型在中寬帶軋制中的具體應用，主要采用4.5mm熱軋中寬帶獲取相關數據，深入研究了集管組降溫以及具體應用效果，數據顯示，冷層控制模型的現場實際應用效果非常好，值得進一步推廣。

關鍵詞：層冷控制;中寬帶;軋制;具體應用

前言：21世紀以來，國民經濟穩步增長，基礎建設規模逐漸趨于完善，在很大程度上也極大地促進了建筑行業的迅速發展。人們的生活水平不斷提高，對于建筑的整體質量要求也大幅度提升，而鋼鐵產品的質量要求自然也在不斷提升，且要求越來越嚴格，層流冷卻控制模型能夠對中寬帶的冷卻路徑進行設置，并保障其達到卷取溫度，從而逐漸達到控制軋制以及控制的最終目的，不斷提升產品的整體質量。對于帶鋼在輸出輥道中冷卻過程控制模型的深入研究與開發已經逐漸成為最為突出的問題。當前，已經有層流冷卻過程控制模型得到了重大突破，并逐漸被廣泛應用于生產線當中。

1、現場層冷設備簡述

層冷裝置在卷取機間輥道以及熱軋精軋機機架上下方布置集管12組，主要分為粗冷段與精冷段，前者為主冷區，后者主要是反饋控制區域，上方為U型管層流冷卻裝置，下方主要是噴射集管[1]。

每一組集管會設置相應的側噴裝置，其主要的目的是為了進一步提升上部層流集管的實際冷卻效果，并且能夠吹掉帶鋼上方表面的高溫水，并及時更換新水，對上方表面冷卻水進行截擋，使其處于特定區域之內，側噴裝置的實際水壓應當為1MPa。最后一組集管需要設置相應的垂直噴射裝置，其主要的目的是為了保障帶鋼在慢慢景觀卷取測溫儀前，可以截擋其表面冷卻水，從而達到改善測溫實際環境的目的，進一步提升卷取溫度的實際測量精度，層流冷卻系統在出入口會分別進行安全壓縮空氣吹掃裝置，從而保障紅外測溫儀能夠正常可靠的進行工作，裝置壓縮空氣壓力可在0.5-0.7MPa[2-3]。

2、層流層卻過程模型設定

在卷取溫度控制系統當中，前饋控制是非常重要的核心功能之一，在層冷過程控制模型當中，會將實際的計算數據結果傳輸到PLC當中進行緩存，之后再通過一級控制系統在特定的時間環境下，根據模型具體設定，對層冷集管閥門的開閉進行精準控制，從而實現對卷取溫度的控制與管理，層流冷卻過程當中主要包含以下子模塊[4]。

（1）計算準備處理：主要功能包含修正計算、設定計算以及自適應計算等相關信息數據，如冷卻模式、鋼材種類、特殊環境控制模式以及模型在實際計算過程中涉及到的相關參數數據等。

（2）預設定計算：針對帶鋼精軋出口帶鋼溫度、速度、厚度等相關參數以及設備工藝的實際參數，可與設定冷卻集管，從而進一步實現對目標卷取溫度以及冷卻模式進行有效控制。

（3）修正設定計算：針對帶鋼溫度、厚度以及速度等相關參數結果以及其他工藝設備參數情況，對帶鋼不同段所對應的冷卻集管組態進行修正，從而有效提升卷取目標控制實際控制精確度。

（4）自學習計算：針對實際控制目標側的數值以及模型計算值，對控制模型當中的學習部分進行及時修正，并糾正模型偏差，從而不斷提升模型預報精確度，大幅度提高控制效果。帶鋼在輥道上層流冷卻前饋以及反饋控制都是自動化步驟完成的，過程控制模型也能夠有效提供相應的集管溫降值[5]。

3、層冷模型水冷換熱系數

為了不斷提升帶鋼卷取的實際溫度控制精確度，并提升控制模型的整體適應性，模型可充分利用自身學習功能，基礎原理主要受針對帶鋼卷取實際溫度測量值和計算值間存在的偏差，及時采取相應的修正措施，對模型當中比較重要的參數進行及時調整，并修正系數，從而不斷提升模型帶鋼卷取溫度實際控制進度，且在中寬帶扎線上方，輸出輥道通常情況下比較短，層冷區水冷降溫是輸出輥道當中主要溫降，因此，要對水冷計算模型自學習，這樣也能夠有效提升整體效果。

自學習也主要包括長期學習與短期學習，每個不同帶鋼厚度和鋼中的實際規格以及水冷系數會進行分別儲存，在計算之前，數據準備當中可隨時進行查詢，對于實際結果，將其帶入到公式當中進行計算，短期學習系數比重較大，能夠及時修正規格計算偏差，長期學習系數比重小，能夠最大程度上保障學習系數整體穩定性與高效性，并且有效降低因為條件因素發生轉變從而導致的震蕩[6-7]。

4、實例分析

在現場實際應用過程中，由于不同種原因時常會出現帶鋼PDI數據丟失，以及鋼卷好出現丟失的狀況，以往層冷模型當中，沒有相應適合的處理機制能夠應對存在的情況，為了最大程度上減輕由于數據丟失多導致出現的損失，在層冷模型當中加入錯誤處理機制，也就是在數據丟失的狀況下，采用上次修正設定的輸出組態，雖然這樣也存在一定的不足之處，但是整體而言，在很大程度上也能夠有效彌補和改善數據丟失所導致的結果。

4.5mm規格帶鋼輸出輥道上不同層冷集組降溫情況當中也能夠看出，帶鋼輸出輥道上恒速運行過程中，空冷溫降速率的變化情況不明顯，水冷是導致溫降的最主要因素。上下集管一同開啟的狀況下，集管溫降會在25℃左右[8-9]。

為了更加直觀的表現層冷模型的實際冷卻情況采用4.5mm規格的材料，并對精軋出口溫度、速度以及卷取溫度進行綜合全面分析，當帶鋼精軋出口溫度比較均勻的狀況下，卷取速度也會慢慢趨于穩定。帶鋼通過層流冷卻區之后，卷取前表面溫度也會相對比較均勻，且溫差也不會超過20℃，能夠有效滿足施工現場工藝要求。

從數據結果也能夠得出，卷取速度與帶鋼精軋出口厚度波動狀況會對卷取溫度造成不同程度的影響，如果精軋出口溫度相對均勻，層冷模型也能夠將卷取溫度盡可能地控制在相對比較小的范圍區域之內，這也能夠有效證明層冷模型有著非常強的抗干擾能力，控制精度也非常高。

5、結束語

層流冷卻過程控制模型的卷取溫度控制精度比較高，且整體應用效果也非常好。針對實際情況，過程控制模型適當加入錯誤處理系統，能夠最大程度上控制模型的控制精確度以及穩定性。

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作者簡介：

劉樹清（1973--），名族：漢，籍貫：黑龍江省拜泉縣，學歷：本科，單位：首鋼伊犁鋼鐵有限公司，研究方向：金屬材料和熱軋。