本鋼1 780熱連軋終軋溫度控制優化

毛亮 施宇

摘 要：針對本鋼1 780線終軋溫度控制存在的問題，結合終軋溫度控制理論和實際軋鋼數據進行分析，得出了全帶溫度不均、測溫計測量精度不高、模型計算偏差等是影響終軋溫度控制精度的主要原因。為此，對工藝參數、現場水系統、加熱爐燒鋼控制及二級模型控制等提出了相關優化措施，規范了相關操作方法，提高了終軋溫度的控制精度。

關鍵詞：熱軋帶鋼；終軋溫度；模型；設定計算

OPTIMIZATION OF FINISHING TEMPERATURE CONTROL OF 1780 HOT STRIP MILL OF BENXI IRON & STEEL GROUP

Mao Liang1? ? Shi Yu2

（1.Maoliang Benxi Steel Group Co.， Ltd. Beiying Steel Rolling Plant? ? Benxi? ? 117017，China;

2.Shiyu Benxi Iron and Steel （Group） Information Automation Co.， Ltd.? ? Benxi? ? 117000，China）

Abstract：In view of the problem of finishing temperature control of 1 780 hot strip mill of BenXi Iron & Steel Group， according to control theory and the rolling data， the main reasons which influence the control accuracy include worse-distributed temperature of piece， low accuracy of ，the model setup deviation and so on. Therefore， optimization of the technology parameter， the model setup， heating furnace control and deal with the water system， regulate the operational approach， so that make the finishing temperature control accuracy better.

Key words：hot strip mill; finish temperature; model; setup calculation

1? ? 概? ? 述

帶鋼溫度直接影響到各軋機軋制力的計算，精確預報各機架的軋制溫度是保證厚度、板形及寬度數學模型命中率的關鍵[1]。高精度終軋溫度控制可確保帶鋼全長的質量控制，提高一級反饋控制功能的控制精度，同時還可提高產品的力學性能控制，為層流冷卻控制提供穩定性良好的來料溫度。

本鋼1 780生產線終軋溫度控制主要存在的問題包括：

1）厚規格產品溫度控制不穩定，終軋溫度同塊鋼控制全長波動大、不同軋制周期的溫度控制偏差大；

2）薄規格產品頭、尾溫差大；

3）換規格、換材質首塊鋼溫度控制偏差大（如果是薄材，極易發生堆鋼事故）；

4）換輥開軋、停軋時間長后首塊鋼溫度控制偏差大；

5）環境溫度變化大后，存在階段性整體溫度控制不良，過渡期較長。

2? ? 本鋼1 780線終軋溫度控制流程簡介

本鋼1 780終軋溫度控制分為頭部段控制及后續全長段溫度控制兩部分，其中頭部溫度控制主要由二級模型根據精軋入口高溫計實測溫度預控完成，并下發相關溫度調整系數給一級，同時對本塊鋼頭部數據進行自學習，為下塊鋼提高控制精度準備更精確的數據。帶鋼頭部在精軋機組穿帶完成經出口高溫計檢得溫度后，經1～2秒延時（數據采集）后，由一級對后續全長段反饋控制，同時也采集精軋入口高溫計溫度進行預控，采用調速、調機架間噴水兩種手段按一定的比例系數調整，以保證帶鋼全長溫度控制精度。

本鋼1 780線終軋溫度計算控制流程見圖1。

本鋼1 780線采用最大穿帶速度，機架間噴水優先調整的原則控制帶鋼終軋溫度，以便達到較高的軋制速度和控制精度。

2.1? ? 穿帶速度給定

二級模型根據不同鋼種、不同厚度規格，結合軋機電機、飛剪轉動慣量、卷取及工藝要求等條件給定了各鋼種級別及厚度規格的最大及最小穿帶速度。精軋穿帶速度給定為模型表中的最大穿帶速度，同時計算dT/dV（溫度/速度的偏導），得到了速度與溫度之間的變化關系，先保持穿帶速度不變，調整機架間噴水來得到期望的目標溫度。噴水優先調整有利于軋機穩定，如果機架間噴水全關或全開（噴水極限）仍達不到終軋目標溫度，則調整穿帶速度來獲得目標終軋溫度。

2.2? ? 機架間噴水設定

終軋溫度在初始設定計算時，給定各機架間噴水的初始流量值，在此基礎上，根據計算溫度與目標溫度偏差，優先調整機架間噴水來控制溫度。由于下游機架軋件厚度較薄，噴水冷卻效率較高，故采用逆向（下游→上游）增加機架間噴水水量，順向（上游→下游）減少機架間噴水水量的控制方式，以最小噴水量達到終軋溫度控制目標范圍，利于降低軋制能耗。如果機架間噴水調整到最大或全部關閉，仍不能達到目標溫度，則調整帶鋼速度。

3? ? 終軋溫度控制不良的主要原因

本鋼1 780生產線精軋模型是從美國IPSS公司引進的，帶鋼經精軋機組的終軋溫度計算主要包括：輻射溫降、噴水溫降、軋輥接觸溫降、帶鋼軋制變形溫升、帶鋼軋制摩擦溫升，即三種溫降、兩種溫升，還包括中間輥道的輻射溫降及接觸溫降，精軋入口的除鱗溫降等。另外，根據高溫計測量溫度，對軋件的內外溫差進行了回歸計算，提高了帶鋼溫度的預報精度。各溫升及溫降計算公式不一一列舉。

結合實際生產情況，分析本鋼1 780生產線終軋溫度控制存在的問題及其原因如下：

1）厚規格大于10 mm以上全長溫度波動大。

其主要原因為坯料在加熱爐燒鋼不良，存在水印及里外溫度不均問題；兩爐溫差大導致二級模型設定計算偏差大。

2）薄規格頭、尾溫差大。

其主要原因為帶鋼在精軋機組軋制時間較長，尾部輻射溫降及接觸溫降較大導致。另外，軋線各設備冷卻水存在漏水點加快帶鋼溫降，特別在軋制薄規格時更為明顯。

3）換規格、換材質首塊鋼溫度控制不良。

其主要原因為二級模型內部控制參數與工況不匹配造成，根據實際生產經驗，該問題可能是二級模型參數不良也可能是工況不良，需根據實際情況加以分析。

4）換輥開軋、停軋時間長開軋首塊鋼溫度控制不良。

其主要原因為工況影響，包括水溫變化、軋件傳送輥道溫度變化、軋輥溫度變化等。

5）季節環境溫度變化對溫度控制的影響。

由于本鋼1 780線的地理環境原因，季節環境溫度相差較大，季節環境溫度變化在10 ℃以上，對軋件輻射溫降、接觸溫降影響較大。

6）高溫計測量誤差對溫度控制的影響。

高溫計測量實際帶鋼溫度值誤差大導致用于二級、一級控制的輸入條件不準確，影響溫度計算準確性。另外軋制節奏均勻性、除鱗水及帶鋼冷卻水的壓力和流量穩定性等工況條件都是影響終軋溫度控制精度的因素。

4? ? 解決終軋溫度精度問題的主要措施

針對本鋼1 780線終軋溫度控制存在的問題，結合實際生產數據及控制原理，提出了優化措施，取得了較好的效果。

1）制定科學的加熱爐燒鋼制度。

優化冷熱坯混裝制度，冷料、熱料集中裝爐；制定科學的冷料、熱料各加熱段的加熱時間，減少加熱不均或頭尾溫差大的問題；優化加熱爐操作方法，使兩爐溫差、帶鋼頭尾溫差控制在20 ℃以內。加熱爐燒鋼質量的提高，從源頭上為后續的溫度控制提供了良好的來料條件。

2）處理現場各冷卻水漏水點。

針對輥道冷卻水、軋輥冷卻水及其他設備冷卻水有漏水到帶鋼表面的不良設備點進行修復處理，提高薄規格產品的終軋溫度值。保證水溫、水壓的穩定也是保證溫度控制穩定的基礎條件。另外，提高熱卷箱的使用率，有效提高了薄材全帶溫度的均勻性。

3）定期校驗高溫計檢測點。

在實際生產中，發現高溫計存在測量值誤差大的情況，故要求儀表專業人員每月一次對高溫計進行校驗，以保證測量值準確。

4） 針對環境溫度變化優化二級模型設定計算。

原模型內部關于溫度計算的水溫、環境溫度變化均為一個固定值，經過對近兩年的數據的統計分析，確定了按月給定水溫及環境溫度值，根據季節環境溫度變化情況及對水溫的影響，在模型內部按月建立水溫及環境溫度表，提高了輻射溫降及水冷溫降的計算精度。

5）針對穿帶速度優化二級模型設定計算。

原模型在設定穿帶速度時選擇的是最大穿帶速度，使速度調整溫度的余量較小，導致頭尾溫差大，同時也影響了卷取溫度的控制精度。根據此情況，重新確定了目標穿帶速度，比最大穿帶速度小10%左右，提高了全長溫度控制的穩定性。

6）針對換規格、換材質、換輥開軋、停軋時間長優化二級模型設定計算。

模型內部關于溫度計算的長期、短期溫度補償值對溫度計算精度影響很大，經長期數據跟蹤分析發現，換輥開軋、停軋時間長時的溫度補償值偏差較大，對溫度補償值的使用進行了優化，提高了換輥開軋、停軋時間長的首塊鋼的控制精度。另外針對個別鋼種、規格溫度控制不良的鋼，提出了軋制計劃的排產需求，優化了變形溫升計算的參數，提高了換鋼種、換規格的溫度控制精度。

5? ? 實踐結果

經過一年多對終軋溫度控制優化的實踐，取得了較好的效果。終軋溫度總體控制指標達到了92.5%，提高了3個百分點，其中厚2.0 mm以下薄材指標達到了90%，厚10 mm以上厚材達到了88%，厚2.0～5.0 mm規格指標達到了95%以上。

參考文獻

[1]? ? 孫一康. 帶鋼熱連軋的模型與控制[M].北京：冶金工業出版社，2002.