本鋼1 780熱連軋終軋溫度控制優(yōu)化

毛亮 施宇

摘 要：針對(duì)本鋼1 780線終軋溫度控制存在的問題，結(jié)合終軋溫度控制理論和實(shí)際軋鋼數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出了全帶溫度不均、測(cè)溫計(jì)測(cè)量精度不高、模型計(jì)算偏差等是影響終軋溫度控制精度的主要原因。為此，對(duì)工藝參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)水系統(tǒng)、加熱爐燒鋼控制及二級(jí)模型控制等提出了相關(guān)優(yōu)化措施，規(guī)范了相關(guān)操作方法，提高了終軋溫度的控制精度。

關(guān)鍵詞：熱軋帶鋼；終軋溫度；模型；設(shè)定計(jì)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(jī)軋制力的計(jì)算，精確預(yù)報(bào)各機(jī)架的軋制溫度是保證厚度、板形及寬度數(shù)學(xué)模型命中率的關(guān)鍵[1]。高精度終軋溫度控制可確保帶鋼全長(zhǎng)的質(zhì)量控制，提高一級(jí)反饋控制功能的控制精度，同時(shí)還可提高產(chǎn)品的力學(xué)性能控制，為層流冷卻控制提供穩(wěn)定性良好的來料溫度。

本鋼1 780生產(chǎn)線終軋溫度控制主要存在的問題包括：

1）厚規(guī)格產(chǎn)品溫度控制不穩(wěn)定，終軋溫度同塊鋼控制全長(zhǎng)波動(dòng)大、不同軋制周期的溫度控制偏差大；

2）薄規(guī)格產(chǎn)品頭、尾溫差大；

3）換規(guī)格、換材質(zhì)首塊鋼溫度控制偏差大（如果是薄材，極易發(fā)生堆鋼事故）；

4）換輥開軋、停軋時(shí)間長(zhǎng)后首塊鋼溫度控制偏差大；

5）環(huán)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(zhǎng)。

2? ? 本鋼1 780線終軋溫度控制流程簡(jiǎn)介

本鋼1 780終軋溫度控制分為頭部段控制及后續(xù)全長(zhǎng)段溫度控制兩部分，其中頭部溫度控制主要由二級(jí)模型根據(jù)精軋入口高溫計(jì)實(shí)測(cè)溫度預(yù)控完成，并下發(fā)相關(guān)溫度調(diào)整系數(shù)給一級(jí)，同時(shí)對(duì)本塊鋼頭部數(shù)據(jù)進(jìn)行自學(xué)習(xí)，為下塊鋼提高控制精度準(zhǔn)備更精確的數(shù)據(jù)。帶鋼頭部在精軋機(jī)組穿帶完成經(jīng)出口高溫計(jì)檢得溫度后，經(jīng)1～2秒延時(shí)（數(shù)據(jù)采集）后，由一級(jí)對(duì)后續(xù)全長(zhǎng)段反饋控制，同時(shí)也采集精軋入口高溫計(jì)溫度進(jìn)行預(yù)控，采用調(diào)速、調(diào)機(jī)架間噴水兩種手段按一定的比例系數(shù)調(diào)整，以保證帶鋼全長(zhǎng)溫度控制精度。

本鋼1 780線終軋溫度計(jì)算控制流程見圖1。

本鋼1 780線采用最大穿帶速度，機(jī)架間噴水優(yōu)先調(diào)整的原則控制帶鋼終軋溫度，以便達(dá)到較高的軋制速度和控制精度。

2.1? ? 穿帶速度給定

二級(jí)模型根據(jù)不同鋼種、不同厚度規(guī)格，結(jié)合軋機(jī)電機(jī)、飛剪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、卷取及工藝要求等條件給定了各鋼種級(jí)別及厚度規(guī)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(shí)計(jì)算dT/dV（溫度/速度的偏導(dǎo)），得到了速度與溫度之間的變化關(guān)系，先保持穿帶速度不變，調(diào)整機(jī)架間噴水來得到期望的目標(biāo)溫度。噴水優(yōu)先調(diào)整有利于軋機(jī)穩(wěn)定，如果機(jī)架間噴水全關(guān)或全開（噴水極限）仍達(dá)不到終軋目標(biāo)溫度，則調(diào)整穿帶速度來獲得目標(biāo)終軋溫度。

2.2? ? 機(jī)架間噴水設(shè)定

終軋溫度在初始設(shè)定計(jì)算時(shí)，給定各機(jī)架間噴水的初始流量值，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)計(jì)算溫度與目標(biāo)溫度偏差，優(yōu)先調(diào)整機(jī)架間噴水來控制溫度。由于下游機(jī)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(jī)架間噴水水量，順向（上游→下游）減少機(jī)架間噴水水量的控制方式，以最小噴水量達(dá)到終軋溫度控制目標(biāo)范圍，利于降低軋制能耗。如果機(jī)架間噴水調(diào)整到最大或全部關(guān)閉，仍不能達(dá)到目標(biāo)溫度，則調(diào)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(chǎn)線精軋模型是從美國(guó)IPSS公司引進(jìn)的，帶鋼經(jīng)精軋機(jī)組的終軋溫度計(jì)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(jù)高溫計(jì)測(cè)量溫度，對(duì)軋件的內(nèi)外溫差進(jìn)行了回歸計(jì)算，提高了帶鋼溫度的預(yù)報(bào)精度。各溫升及溫降計(jì)算公式不一一列舉。

結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，分析本鋼1 780生產(chǎn)線終軋溫度控制存在的問題及其原因如下：

1）厚規(guī)格大于10 mm以上全長(zhǎng)溫度波動(dòng)大。

其主要原因?yàn)榕髁显诩訜釥t燒鋼不良，存在水印及里外溫度不均問題；兩爐溫差大導(dǎo)致二級(jí)模型設(shè)定計(jì)算偏差大。

2）薄規(guī)格頭、尾溫差大。

其主要原因?yàn)閹т撛诰垯C(jī)組軋制時(shí)間較長(zhǎng)，尾部輻射溫降及接觸溫降較大導(dǎo)致。另外，軋線各設(shè)備冷卻水存在漏水點(diǎn)加快帶鋼溫降，特別在軋制薄規(guī)格時(shí)更為明顯。

3）換規(guī)格、換材質(zhì)首塊鋼溫度控制不良。

其主要原因?yàn)槎?jí)模型內(nèi)部控制參數(shù)與工況不匹配造成，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，該問題可能是二級(jí)模型參數(shù)不良也可能是工況不良，需根據(jù)實(shí)際情況加以分析。

4）換輥開軋、停軋時(shí)間長(zhǎng)開軋首塊鋼溫度控制不良。

其主要原因?yàn)楣r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(jié)環(huán)境溫度變化對(duì)溫度控制的影響。

由于本鋼1 780線的地理環(huán)境原因，季節(jié)環(huán)境溫度相差較大，季節(jié)環(huán)境溫度變化在10 ℃以上，對(duì)軋件輻射溫降、接觸溫降影響較大。

6）高溫計(jì)測(cè)量誤差對(duì)溫度控制的影響。

高溫計(jì)測(cè)量實(shí)際帶鋼溫度值誤差大導(dǎo)致用于二級(jí)、一級(jí)控制的輸入條件不準(zhǔn)確，影響溫度計(jì)算準(zhǔn)確性。另外軋制節(jié)奏均勻性、除鱗水及帶鋼冷卻水的壓力和流量穩(wěn)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(duì)本鋼1 780線終軋溫度控制存在的問題，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)及控制原理，提出了優(yōu)化措施，取得了較好的效果。

1）制定科學(xué)的加熱爐燒鋼制度。

優(yōu)化冷熱坯混裝制度，冷料、熱料集中裝爐；制定科學(xué)的冷料、熱料各加熱段的加熱時(shí)間，減少加熱不均或頭尾溫差大的問題；優(yōu)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(nèi)。加熱爐燒鋼質(zhì)量的提高，從源頭上為后續(xù)的溫度控制提供了良好的來料條件。

2）處理現(xiàn)場(chǎng)各冷卻水漏水點(diǎn)。

針對(duì)輥道冷卻水、軋輥冷卻水及其他設(shè)備冷卻水有漏水到帶鋼表面的不良設(shè)備點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)處理，提高薄規(guī)格產(chǎn)品的終軋溫度值。保證水溫、水壓的穩(wěn)定也是保證溫度控制穩(wěn)定的基礎(chǔ)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(yàn)高溫計(jì)檢測(cè)點(diǎn)。

在實(shí)際生產(chǎn)中，發(fā)現(xiàn)高溫計(jì)存在測(cè)量值誤差大的情況，故要求儀表專業(yè)人員每月一次對(duì)高溫計(jì)進(jìn)行校驗(yàn)，以保證測(cè)量值準(zhǔn)確。

4） 針對(duì)環(huán)境溫度變化優(yōu)化二級(jí)模型設(shè)定計(jì)算。

原模型內(nèi)部關(guān)于溫度計(jì)算的水溫、環(huán)境溫度變化均為一個(gè)固定值，經(jīng)過對(duì)近兩年的數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，確定了按月給定水溫及環(huán)境溫度值，根據(jù)季節(jié)環(huán)境溫度變化情況及對(duì)水溫的影響，在模型內(nèi)部按月建立水溫及環(huán)境溫度表，提高了輻射溫降及水冷溫降的計(jì)算精度。

5）針對(duì)穿帶速度優(yōu)化二級(jí)模型設(shè)定計(jì)算。

原模型在設(shè)定穿帶速度時(shí)選擇的是最大穿帶速度，使速度調(diào)整溫度的余量較小，導(dǎo)致頭尾溫差大，同時(shí)也影響了卷取溫度的控制精度。根據(jù)此情況，重新確定了目標(biāo)穿帶速度，比最大穿帶速度小10%左右，提高了全長(zhǎng)溫度控制的穩(wěn)定性。

6）針對(duì)換規(guī)格、換材質(zhì)、換輥開軋、停軋時(shí)間長(zhǎng)優(yōu)化二級(jí)模型設(shè)定計(jì)算。

模型內(nèi)部關(guān)于溫度計(jì)算的長(zhǎng)期、短期溫度補(bǔ)償值對(duì)溫度計(jì)算精度影響很大，經(jīng)長(zhǎng)期數(shù)據(jù)跟蹤分析發(fā)現(xiàn)，換輥開軋、停軋時(shí)間長(zhǎng)時(shí)的溫度補(bǔ)償值偏差較大，對(duì)溫度補(bǔ)償值的使用進(jìn)行了優(yōu)化，提高了換輥開軋、停軋時(shí)間長(zhǎng)的首塊鋼的控制精度。另外針對(duì)個(gè)別鋼種、規(guī)格溫度控制不良的鋼，提出了軋制計(jì)劃的排產(chǎn)需求，優(yōu)化了變形溫升計(jì)算的參數(shù)，提高了換鋼種、換規(guī)格的溫度控制精度。

5? ? 實(shí)踐結(jié)果

經(jīng)過一年多對(duì)終軋溫度控制優(yōu)化的實(shí)踐，取得了較好的效果。終軋溫度總體控制指標(biāo)達(dá)到了92.5%，提高了3個(gè)百分點(diǎn)，其中厚2.0 mm以下薄材指標(biāo)達(dá)到了90%，厚10 mm以上厚材達(dá)到了88%，厚2.0～5.0 mm規(guī)格指標(biāo)達(dá)到了95%以上。

參考文獻(xiàn)

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