提高ACC終冷溫度精度控制的方法

程景武

（首秦公司，河北 秦皇島 066326）

提高ACC終冷溫度精度控制的方法

程景武

（首秦公司，河北 秦皇島 066326）

文章首先介紹了首秦公司的ACC加速冷卻模型，簡述了該ACC水冷系統(tǒng)目前存在的問題，其次針對如何提高ACC終冷溫度的精度控制的方法進行了詳細分析，提出通過七個方面的措施來提高終冷溫度的精度控制，從而解決了首秦公司的中厚板板形瓢曲問題，為首秦創(chuàng)造了巨大的經濟效益。

ACC水冷系統(tǒng)；終冷溫度；精度控制

1　首秦ACC水冷系統(tǒng)目前存在的問題

首秦公司的ACC加速冷卻模型是由德國西馬克公司引進的，采用的是西馬克專利技術制造的層流加速冷卻系統(tǒng)，整個冷卻過程無需手動操作，全部由現(xiàn)場傳感器進行物料跟蹤和溫度檢測來進行對鋼板的冷卻。

由于冷卻集管開啟有延遲性，且中厚板長度通常較短，因此在線計算不能通過大幅度改變水流量來調整冷卻效果，只能通過改變ACC內部輥道速度來進行前饋控制，鋼板速度沿整個鋼板長度方向上逐段進行調整。當軋機二級系統(tǒng)計算終軋溫度值和鋼板實際入水溫度偏差較大時，就會導致在線修正計算的修正量很大，而由于僅有調節(jié)輥道速度一個方案來進行修正，使得大的修正量很難得以實現(xiàn)。同時，季節(jié)的變化，導致水溫對ACC模型的控制精度影響較大，使得部分鋼板的終冷溫度波動較大。因此，我們通過以下幾個方面來提高終冷溫度的精度控制。

2　提高ACC終冷溫度的精度控制的方法

提高ACC終冷溫度的精度控制的方法，有優(yōu)化自學習速度問題，降低ACC自學習鋼板數(shù)量；對不同厚度規(guī)格鋼板建立溫度補償函數(shù)，對終軋計算溫度進行補償，減小在線調整量；及時修改ACC自動化控制系統(tǒng)中鋼板終軋過濾溫度值，提高ACC模型預計算和在線計算的準確性；優(yōu)化水比設置，避免了寬厚板水冷板形的瓢曲而引起的終冷溫度不達標問題；增加水溫自適應功能，提高ACC終冷溫度控制的穩(wěn)定性；優(yōu)化軋制節(jié)奏，避免因軋制節(jié)奏過快而引起的鋼板水冷工藝混淆問題；提高ACC一級自適應的管控能力和人為干預的準確性等。現(xiàn)在具體介紹如下：

（1）優(yōu)化自學習速度問題，降低ACC自學習鋼板數(shù)量。經生產工藝數(shù)據(jù)跟蹤發(fā)現(xiàn)，西馬克ACC模型的自學習模塊確實能夠逐步改善鋼板的控溫誤差，但自學習算法設計很不合理。無論該鋼板實際終冷溫度與目標值相差多大，每一次調整自學習因子總是保持一個學習步長進行調整，導致自學習過程緩慢。每種規(guī)格、每種工藝制度（包括終軋、終冷、冷速等參數(shù)變化）都至少需要20～25塊以上鋼板的自學習才能達到工藝穩(wěn)定，這就意味著首秦4300mm生產線要想獲得穩(wěn)定冷卻工藝將不得不付出慘重“學習”成本。因此，我們采用動態(tài)學習步長，使用較大的步長調整因子，使其快速接近目標范圍，加快了西馬克ACC自學習模型的自學習速度，將原來的25塊自學習鋼板數(shù)控制在5塊以內，最少可用1～2塊鋼板就可調整至目標范圍，為首秦公司節(jié)約了大量自學習生產成本和冷卻工藝穩(wěn)定運行成本。

（2）對不同厚度規(guī)格鋼板建立溫度補償函數(shù)，對終軋計算溫度進行補償，減小在線調整量。從軋機到ACC水冷區(qū)有61m距離，因此鋼板在到達ACC位置時，鋼板溫度都有不同程度熱量損失，鋼板越薄，熱損失越大，尤其對于20mm以下薄板熱量損失可以達到50℃以上。如30mm某鋼板接收到的終軋溫度為861℃，而ACC入口高溫計檢測到的溫度只有810～820℃之間，比預計算溫度低30～40℃，所以該鋼板不得不縮短冷卻時間，提高輥速。

按照西門子終軋溫度進行ACC預計算不是完全合理，在線調整也影響PDI冷卻工藝執(zhí)行，為了改善終冷溫度和冷速命中率，我們對不同厚度規(guī)格鋼板建立了溫度補償函數(shù)，統(tǒng)計不同厚度規(guī)格西門子發(fā)出的終軋溫度與ACC入口檢測溫度誤差規(guī)律，通過接口文件，對終軋計算溫度進行補償，減小了在線調整量，提高了終冷溫度和冷速命中率。

經生產實際應用，ACC的終冷溫度和冷速命中率已顯著提高。水冷鋼板平均冷卻工藝執(zhí)行情況為例（見圖1、2），建立溫度函數(shù)補償以前，ACC模型的終冷溫度（CST±20℃）命中率只有65.5%左右，冷速控制命中率58.6%，5月ACC優(yōu)化后（使用溫度補償函數(shù)），±20℃終冷溫度命中率提高到93%以上，±30℃溫度命中率98%以上，冷速命中率也接近85%。以某典型鋼種為例，從各溫度區(qū)間的終冷溫度鋼板樣本數(shù)進行統(tǒng)計分析來看，優(yōu)化后實際終冷溫度控制情況呈正態(tài)分布狀態(tài)（見圖3），且正態(tài)曲線中心與PDI設計目標CST值（630℃）基本吻合，說明ACC模型實際溫度控制的精度和穩(wěn)定性較高，與PDI設計要求一致。

圖1　ACC優(yōu)化前后終冷溫度命中率

圖2　ACC優(yōu)化前后冷卻速率月命中率

（3）及時修改ACC自動化控制系統(tǒng)中鋼板終軋過濾溫度值，提高ACC模型預計算和在線計算的準確性（見圖3）。軋后鋼板殘余水影響鋼板終軋溫度的測量，軋制過程中鋼板表面水吹掃不凈，會導致終軋溫度測量的不準確、模型計算誤差較大，鋼板冷后形成縱向溫差。為了減少鋼板表面水對鋼板終軋溫度的影響，提高模型的計算精度，我們將軋機二級模型計算的鋼板終軋溫度值做為鋼板溫度的過濾值，過濾掉由于鋼板表面水而導致的局部溫度測量值偏低，使得軋機過濾溫度普遍適用了所有的鋼種。當軋制管線鋼等高級別鋼種時，把終軋過濾溫度設置為811℃、812℃，可以把尾部溫度低于811℃的溫度值過濾掉，使得鋼板勻加速進入ACC水冷系統(tǒng)，鋼板縱向的終冷溫度均勻。通過修改ACC自動化控制系統(tǒng)中鋼板終軋過濾溫度值，提高了ACC模型預計算和在線計算的準確性，保證了鋼板縱向溫度的均勻性，進而更加準確的命中目標要求的終冷溫度，同時還減少了新鋼種自適應鋼板的數(shù)量。

圖3　終冷溫度正態(tài)分布

（4）優(yōu)化水比設置，避免了寬厚板水冷板形的瓢曲而引起的終冷溫度不達標問題。由于ACC模型中上下集管流量水比不合適，鋼板冷卻過程中會出現(xiàn)很多板形問題，鋼板冷后輕者只是頭尾上翹或下扣，嚴重的整板瓢曲（鋼板矯直后在冷床上起邊浪或者中浪），尤其是薄規(guī)格的高級別管線鋼，板形控制難度極大。鋼板冷后上下表面溫度有偏差，有兩種情況：①下表面溫度＞上表面溫度，我們可以增加水比；②下表面溫度＜上表面溫度，適當降低水比。為了保證板形，單次調整幅度不能超過0.1，累計調整幅度不超過0.3，上下限要求如下：1.3＜水比＜3.0。

當冷后鋼板橫向溫度有偏差的時候，我們可以停止對ACC邊部遮擋的使用。鋼板冷后縱向溫度有偏差，我們可以采用上述第三種方法，及時修改ACC自動化控制系統(tǒng)中鋼板終軋過濾溫度值，提高ACC模型預計算和在線計算的準確性。通過對ACC的水比進行優(yōu)化，基本消除了鋼板冷后瓢曲的現(xiàn)象，使水冷板形合格率控制在98%～100%之間。（5）增加水溫自適應功能，提高ACC終冷溫度控制的穩(wěn)定性。冷卻水的水溫是鋼板水冷的一個重要的參數(shù)，但很容易被忽視。隨著冷卻水水溫的升高，對流換熱系數(shù)呈下降趨勢，而對流換熱系數(shù)對層流水冷有著非常重要的意義。為了把水溫對ACC控制系統(tǒng)的影響降低到最小，減少由于天氣變化導致鋼板終冷溫度控制精度失效，我們建立了ACC二級模型中水溫自適應功能，將ACC二級自動化模型程序中的adaption自適應程序段中的第10位spare鍵（KSP）改為水溫控制鍵，同時設計為1、3、5、7、9。

通過增加水溫自適應功能，使得同種規(guī)格的鋼板在不同水溫下使用與水溫相對應的自適應系數(shù)，通過模型自動調整水冷集管開啟數(shù)量和鋼板水冷時輥道的速度來滿足生產工藝的要求，水溫變化后終冷溫度命中率大幅度提高，不再需要長期自適應，提高了ACC控制系統(tǒng)終冷溫度的控制精度。

（6）優(yōu)化軋制節(jié)奏，避免因軋制節(jié)奏過快而引起的鋼板水冷工藝混淆問題。軋機模型與ACC模型節(jié)奏不匹配經常引起鋼板冷卻異常現(xiàn)象。為提高產量和軋制效率，中厚板生產通常軋制節(jié)奏都比較快，基本上是這一塊鋼板鋼矯直完，下一塊鋼板已經開始進入ACC水冷了。當鋼板多塊軋制且有水冷工藝要求時，如果軋制節(jié)奏過快或后面的鋼板矯直操作不順暢，經常會導致鋼板不水冷或鋼板在ACC前擺動不能正常水冷等異常問題。若要避免，應嚴格控制軋制節(jié)奏，避免鋼板完成終軋在ACC前等候的情況。

（7）提高ACC一級自適應的管控能力和人為干預的準確性。把ACC自適應鍵值局限于僅來自一級自適應，不再生成二級自適應號，增加人為干預的能力，大幅度提高了鋼板水冷前模擬預計算的精度，提高了鋼板水冷的可控性和預判斷能力。

3　結束語

通過以上幾點優(yōu)化，我們提高了ACC終冷溫度和冷卻速率的控制精度，使得寬厚板水冷后板形穩(wěn)定，尤其是適應了新品種的開發(fā)，基本上解決了首秦公司的中厚板板形瓢曲問題，為首秦創(chuàng)造了巨大的經濟效益。

U262.23+1

A

1671-3818（2016）09-0091-02