2022年北台mm热连轧终轧温度过程控制模型分析研究.docx

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1、北台 1780mm热连轧终轧温度过程掌握模型讨论毛亮Abstract ： This paper discussed the model of hot strip mill finish target temperaturein detail for Beitai 1780mm hot strip mill, given the mathematic model, and put forward strategies for optimize the finish temperature, make the finish temperature better and improve the pr

2、ecision when change steel grade and thickness.Keywords ： Hot strip mill ； Model ； Finish temperature ； Setup calculation； Self-learning前言1带钢温度是热连轧生产过程中几个最重要的工艺参数之一，由于温度将直接影响到热 连轧各机架轧制力，因此精确预报精轧机组各机架的轧制温度是保证厚度、板形及宽度数 学模型命中率的关键；带钢全长上温度分布的匀称性将直接影响到产品的厚度、板形和宽度的匀称性，掌握温度使其在带钢全长上的匀称，可确保带钢全长的质量掌握，同时可 改善 AGC

3、，ASC， AWC的掌握成效；1 热轧带钢温度掌握的数学模型2数学模型是实现生产过程运算机掌握的基础；热轧带钢的数学模型依据机理性模型和体会统计模型，依据现场实际温升、温降情形定义，主要包括带钢在中间辊道以及精轧穿带过程中的辐射温降、精轧入口的除鳞温降、带钢与轧辊的接触温降、带钢轧制变形温升以及摩擦温升，即三种温降、两种温升方式；北台 1780mm热轧生产线模型是从美国IPSS公司引进的，其温升、温降的主要数学模型如下：1.1 辐射温降数学模型式1 ）中：Tr-带钢在空气中的辐射温降； Kr - 带钢表面辐射温降模型系数； Ke-带钢辐射系数；Sb- Stefan-Bolzmann 辐射常数

4、5.67*10 -14；H-带钢厚度； W-带钢宽度；8 / 8T- 带钢温度； Ta-环境温度；Cp-带钢比热系数； D-带钢密度；dTim-带钢辐射温降时间；1.2 喷水温降数学模型式2）中：Ts-带钢喷水温降；Ks- 带钢喷水温降系数； Fs- 机架间喷水流量； Ps- 喷水压力；Te-带钢未经喷水前的温度；Tw-水温；Cp-带钢比热系数； H-喷水时的带钢厚度； D-带钢密度；V-工作辊线速度；1.3 轧辊接触温降数学模型式 3 ）中：Tc-带钢与轧辊接触温降； Kc-带钢接触温降系数； Te-轧辊咬钢时的带钢温度； Tr-工作辊温度；Havg-机架入口、出口的带钢平均厚度； Th-

5、带钢导热系数；L- 接触弧长； PI- ；Cp-带钢比热系数； D-带钢密度；V-工作辊线速度；1.4 带钢轧制变形温升数学模型式4 ）中：Td- 带钢轧制变形温升； Kd-带钢变形温升系数； P-带钢轧制功率；L- 接触弧长； V 工作辊线速度；Cp-带钢比热系数； D-带钢密度；Havg-机架入口、出口的带钢平均厚度； W-带钢宽度；1.5 带钢轧制摩擦温升数学模型上、下喷嘴机架 F1 前2 个，取高值3 组F1F1-F2 之间预留 1 组F2F2-F3 之间预留 1 组F3F3-F4 之间F4F4-F5 之间F5F5-F6 之间F6F6-F7 之间F7机架 F7 后2 个，取高值备注精轧

6、入口区F1）前有热卷箱式5 ）中：Tf带钢轧制摩擦温升； Kf- 摩擦温升系数；F-轧制力；Cp-带钢比热系数； D-带钢密度；Havg-机架入口、出口的带钢平均厚度；W-带钢宽度；带钢经过每个机架出口温度变化值算，即：Tout）都依据以上 5 个温降温升模型进行温降计依据精轧入口温度逐个运算各机架入口、出口的带钢温度变化值，最终获得精轧出口温度值；2 终轧温度掌握相关设备简介北台 1780mm 热连轧生产线设有一系列测温点，包括钢坯出炉温度、粗轧区内及粗轧出口处温度，精轧入口及精轧出口处温度等；这些测量点所能测到的仅是轧件表面温度， 由于表面氧化铁皮影响或除鳞后表面温度过低以及轧件厚度过大，

7、内部温度不均等缘由无 法测量到轧件的实际温度平均温度）；表 1北台 1780mm热连轧生产线终轧温度掌握相关设备Table 1 The equipments of 1780mm hot strip mill for finishing temperature control设备位置高温计高压除鳞水带钢冷却水轧辊冷却水目前条件较好的测量点为粗轧区出口及精轧出口处，这两个点由于轧件刚从轧机轧出，表面状态好，所测温度能较好地反映带钢表面温度；精轧入口区域的温度测量点虽然会受到带钢表面氧化铁皮的影响，但由于精轧入口区域的温度测量点距离精轧机组较近， 粗轧出口到达精轧入口区域时带钢表面生成的氧化铁皮对温

8、度测量值的影响也较为稳固， 依据其测得的带钢表面温度通过相应的运算也可得到带钢实际的平均温度；依据现场实际情形可挑选粗轧区出口或精轧区入口的实测温度作为运算精轧各机架入、出口以及精轧出口处温度的依据；模型采纳精轧出口高温计的实测温度进行设定运算自学习，订正模型设定运算误差，提高模型掌握精度；3 终轧温度掌握终轧温度掌握精度包括带钢头部温度的命中率以及带钢全长温度的匀称性，精轧机组温度设定的目的是把带钢的头部温度掌握在所要求的范畴内；基础自动化级以带钢头部终轧实测温度或目标温度为基准，调整速度和机架间喷水流量以确保带钢全长温度的匀称 性；带钢的头部及全长温度掌握主要通过调整机架间喷水及穿带速度两

9、种手段来掌握带钢终轧温度，使其达到所要求的目标范畴；考虑生产产量问题，北台1780mm 热连轧生产线的终轧温度掌握采纳首选最大穿带速度，机架间喷水优先调整带钢温度的原就设定运算精轧出口带钢头部温度；3.1 穿带速度设定依据精轧机组各机架电机极限条件值、飞剪剪切最小转动惯量、卷取机卷钢才能、轧钢工艺条件 厚、窄、速度过快简单使带钢穿带不稳固等条件），确定精轧的最大、最小穿带速度值并储备于模型表中，见表2；精轧穿带速度设定优先取模型表中的最大穿带速度，以便实现生产产量最大化；穿带速度设定运算的主要目的是确定正确穿带速度以获得终轧目标温度，同时运算dT/ dV 温度 / 速度的偏导），以便在需要调整

10、穿带速度时得到正确的穿带速度满意目标温度；假如设定运算的终轧目标温度精度在答应的精度范畴内，先保持穿带速度不变，优先调整喷水量；优先调整喷水有利于精轧机组各设备处于稳固状态，假如机架间喷水全关或全开仍达不到终轧目标温度，就重新确定穿带速度，由于穿带速度挑选最大穿带速度，所以速度调整可降不行升；表 2 某钢种级别表 TRD）各厚度规格穿带速度区间15.9以上Table 2 The thread speed of one steel grade for different thickness厚度级别 mm）01.82.22.63.44.45.97.910.9穿带速度 m/s）1.82.22.63.

11、44.45.97.910.915.9最小穿带速度 m/s）5.05.04.54.04.53.03.03.022最大穿带速度 m/s）9.510.010.09.07.27.05.65.543.23.2 机架间喷水设定模型在终轧温度的初始运算时，在各机架间喷水可用的前提下，第一各机架间喷水给定了初始流量 60 60 60 60 60 150 立方 M/ 小时），在初始流量运算的基础上，假如达不到目标温度，便在各机架初始流量的基础上依次增加或削减水量；在水冷换热系数相同的情形下，下游机架轧件厚度减薄，有利于带钢喷水冷却效率的提高，下游喷嘴冷却效率高；模型采纳逆向 下游上游）增加机架间喷水水量，顺向上

12、游下游）削减机架间喷水水量的掌握方式，以最小喷水量达到终轧温度掌握目标范畴，并且可以削减能耗，降低电机功率；依据机架间喷水优先，速度调整其次的原就，北台1780mm 热连轧终轧温度掌握的总体掌握基本流程见图1；初始化、给定初始喷水量猎取模型表最大穿带速度为设定穿带速度确定各喷水集管初始水量及冷却系数运算终轧温度及温度 /水量、温度 /速度变化关系等相关参数终轧温度是否达到精度范畴？是否喷嘴全开或全闭？喷水水量可以调整？否终轧温度低是终轧温度高顺向削减机架间喷水报警： 喷水达到极限，调整穿带速度 .逆向增加机架间喷水低终轧温度比目标温度高或低？按系数提高穿带速度但不得高于最大穿带速度高降低穿带速

13、度，但不得低于最小穿带速依据新确定的穿带速度重新运算终轧温度否终轧温度达到精度范畴？是终止3.3 温度自学习图 1 终轧温度设定基本流程图Fig.1 the flow chart of finishing temperature calculation对于某个物理系统而言，任何数学模型都会存在肯定的误差；系统模型自学习的目的依据精轧出口高温计实测数据，通过相应的算法削减模型运算误差，提高整个掌握系统的精度；在带钢穿带完成后时，模型采集精轧出口高温计实测数据以及相关数据，依据这些实际数据反算温度；将重新算回的各参数的回算值与实测值进行比较，通过修正模型中各公式的系数，最终使回算值与实测值相等，当

14、进行下一块的设定运算时，即可使猜测值与实测值相近；温度模型自学习使模型的猜测值不断接近实测值，使温度运算的更精确；4 几种优化终轧温度掌握的有效手段针对现场生产的终轧温度问题，总结改善终轧温度掌握成效主要手段如下：1) 保证炉内烧钢匀称，板坯在炉烧钢时间；2) 改善外表测量环境，特殊在冬季环境温度差的情形下，确保高温计测量精确；3) 保证冷却水水温、水压恒定；4) 在外围条件保证的前提下，依据实际情形可优先调整模型冷却水温降、辐射温降系数，以提高模型运算精度；5 实际应用成效经过两年多的多钢种、多规格的轧制，实际结果证明该温度掌握模型具有较高的掌握精度，典型钢种及厚度规格的掌握成效见表 3；表

15、 3 典型钢种及厚度规格的温度掌握成效Table 3Results of finishing temperature for typical steel grade钢种厚度mm）公差范畴掌握精度Q2352.75 92098%Q3454.5 102096%L415MB7142090%花纹板2.75 52089%6 小结基于温升、温降数学模型的基础上，采纳喷水优先、最大穿带速度、顺向削减水量、逆向增加水量的方式掌握终轧温度获得了较好的掌握精度；通过保证在炉时间、炉内烧钢良好、保证外表测量环境、冷却水水温稳固、水压恒定等外围条件，有利于终轧温度掌握精度的提高；参考文献1) 孙一康 . 带钢热连轧的模型与掌握.北京：冶金工业出版社，20022) 龚殿尧，徐建忠，刘相华，王国栋. 热连轧带钢终轧温度的影响因素. 东北高校学报，Vol.27 ， No.7 ， 2006作者简介：毛亮、男、硕士讨论生、工程师、二级精轧区域负责、2007 年 03月毕业于辽宁工业高校、掌握理论与掌握工程专业、现从事二级模型讨论工作；