中厚板轧后快速冷却系统设计与应用

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2005.01.024 第27卷第4期 北京科技大学学报 VoL.27 No.4 2005年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2005 中厚板轧后快速冷却系统设计与应用 张大志”李谋渭”吴炳火)李智才)蔡从清)罗铭) 1)北京科技大学高效轧制国家工程研究中心，北京1000832)武汉钢铁（集团）公司，武汉430083 摘要为了完善和丰富钢板的品种和规格，同时提高产品质量和轧制生产效率，针对武钢 轧板厂生产线实际情况，设计了一套具有国内领先技术的中厚板轧后快速冷却系统.系统应 用工业变频供水、高压水箱水量优化分配及高密度层流等先进技术，同时采用了西门子高性 能控制器进行系统综合控制.该系统结构合理，功能完善，控制精度高，己成功投入使用，取 得了良好效果， 关键词中厚板轧制；快速冷却；机械系统：自动控制系统 分类号TG335;TG335:TP278 随着市场对中厚板的需求量越来越大，对其 1机械系统 质量的要求也越来越高.轧后控制冷却是提高中 厚板质量的一个十分有效的方法，得到了广泛的 轧后快速冷却机械系统由以下几个子系统 应用.控制冷却的基本原理是通过控制轧后钢板 组成：供水和水处理系统，水量分配系统，高密度 的冷却速度以改善钢材的组织和性能.其重要目 层流系统，侧喷和前后吹扫系统 的是通过控制冷却进一步提高钢板的强度，同时 1.1供水和水处理系统 利用钢材的合金元素与轧后冷却速度间的关系， 供水和水处理系统由车间外的泵站、水处理 可以用同一种成分的钢生产出不同性能要求的 系统组成，主要任务是在钢板冷却时为冷却系统 产品，或与控制轧制工艺相结合生产出更高性能 提供满足温度和流量要求的冷却水，冷却系统的 的产品列 总供水能力为6000mh.由于高位水箱的缓冲 轧后快速冷却具有如下优点：(I)细化晶粒， 作用，对冷却装置的最大供水能力达7000mh 减少合金含量，降低成本：(2)改善钢的塑性和焊 左右，总流量调整范围可达2000-7000m3,h'.供 接性能：(3)提高钢板强度和韧性：(4)提高轧制节 水系统由4台工频泵、2台变频泵和2台高压泵 奏和生产效率：（⑤）利用同一种成分的钢生产出不 供水，水处理系统由冷却水塔、冷却水池等组成. 同性能要求的产品，丰富产品品种和规格，增强 12水量分配系统 市场竞争力：(6)改善车间工作条件. 水量分配系统由车间外的高位水箱和车间 武钢轧板厂原有冷却系统结构十分简单，冷 内的水量分配器组成.高位水箱的作用是起到稳 却能力很低，没有自动控制功能，改造前已经不 压稳流、水量缓冲区及排气.在结构设计上采用 能满足生产需要，严重制约了轧板长的生产.为 进水水头缓冲技术以保证水源稳定：采用集管与 了完善和丰富钢板的品种和规格，同时提高产品 水箱供水一对一技术；保证每个集管来水的稳 质量和轧制生产效率，针对武钢轧板厂生产线实 定：采用进水、出水和溢流口均匀分布技术，保证 际情况，拆除了原有的冷却系统，全新设计了一 上下集管供水的稳定：水箱高度设计充分保证上 套具有国内领先技术的全自动中厚板轧后快速 下集管水压合理均衡.车间内的水量分配器主要 冷却系统.系统已经投入使用，为轧板厂创造了 作用是将高位水箱中的水均匀地分配到各高密 巨大的经济效益和社会效益. 度层流管中，以实现钢板的均匀冷却， 收稿日期：2004-06-15修回日期：200408-31 高位水箱和水量分配器的设计充分考虑了 基金项目：国防科工委重大科研项目 冷却能力的需求，采用先进的优化方法对水箱和 作者简介：张大志(1971一)，男，副研究员，博士 分配器结构参数进行了最优化设计

第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 恤 从， 中厚板轧后快速冷却系统设计与应用 张 大 志 ” 李谋 渭 ” 吴 炳 火 ” 李智 才 ， 蔡从清 ” 罗 铭 ” 北 京科技 大 学高效 轧制 国家工 程研究 中心 ， 北 京 武汉 钢 铁 集 团 公 司 ， 武汉 摘 要 为 了完 善和 丰 富钢板 的品种和 规格 ， 同 时提 高产 品质 量和 轧制 生 产 效率 ， 针对 武 钢 轧板 厂 生 产 线 实际情 况 ， 设 计 了一 套具 有 国 内领 先技术的 中厚板 轧后 快速冷 却 系统 ， 系统应 用工 业变 频供水 、 高压 水箱 水量优 化分配 及 高密度 层 流 等 先 进技 术 ， 同 时采用 了西 门子 高性 能控制 器 进行 系统 综合 控制 该 系统 结构合 理 ， 功 能完 善 ， 控制 精度 高 ， 己 成 功投 入 使用 ， 取 得 了 良好 效 果 ， 关 键词 中厚 板 轧 制 快速 冷 却 机 械 系统 自动 控 制系 统 分 类号 ， ， 随着 市场 对 中厚板 的需求量 越 来 越 大 ， 对 其 质 量 的要 求 也 越 来越 高 轧后控 制冷 却 是提 高 中 厚板质 量 的一 个十 分 有效 的方法 ， 得 到 了广 泛 的 应 用 控 制 冷 却 的基本 原 理 是通 过 控制 轧后 钢 板 的冷 却速度 以改善钢 材 的组 织 和性 能 其 重要 目 的是通 过控 制 冷 却进 一 步提 高钢 板 的强度 ， 同时 利用钢 材 的合 金 元 素 与轧 后冷 却速 度 间 的关 系 ， 可 以用 同一 种 成 分 的钢 生 产 出不 同性 能要 求 的 产 品 ， 或 与控制 轧制 工 艺相 结合 生产 出更 高性 能 的产 品， 车 后 快速 冷 却 具 有如 下优 点 细 化 晶粒 ， 减 少合 金 含量 ， 降低 成 本 改善钢 的塑性 和 焊 接 性 能 提 高钢 板 强度 和 韧 性 提 高轧 制 节 奏和 生产 效率 利 用 同一种 成 分 的钢 生产 出 不 同性 能要 求 的产 品 ， 丰 富产 品 品种 和 规 格 ， 增 强 市 场 竞 争 力 改善 车 间工 作 条件 武钢 轧板 厂 原有 冷 却 系统 结 构十 分 简 单 ， 冷 却 能 力很低 ， 没 有 自动控 制 功 能 ， 改造 前 已经 不 能满 足 生产 需 要 ， 严 重 制 约 了轧 板 长 的生产 为 了完 善 和 丰 富钢 板 的 品种 和 规格 ， 同时提 高产 品 质 量 和 轧制生产 效 率 ， 针 对 武钢 轧板 厂 生产 线 实 际情 况 ， 拆 除 了原 有 的冷 却 系统 ， 全 新 设 计 了一 套 具 有 国 内领 先 技 术 的全 自动 中 厚板 轧 后 快 速 冷 却 系统 系统 己 经 投 入 使用 ， 为轧 板 厂 创造 了 巨大 的经 济 效益 和 社会 效益 收稿 日期 戒 卜巧 修回 日期 弓 基 金 项 目 国防科工 委重大 科研项 目 作 者简介 张大志 一 ， 男 ， 副研 究员 ， 博 士 机 械 系统 轧 后 快 速 冷 却 机 械 系 统 由 以下 几 个 子 系 统 组成 供 水和 水 处理 系统 ， 水 量 分配 系统 ， 高密 度 层 流 系统 ， 侧 喷和 前 后 吹扫 系 统’， 供 水 和 水处 理 系统 供 水 和 水 处 理 系统 由车 间外 的泵站 、 水 处 理 系统组 成 ， 主 要 任 务 是在 钢 板 冷 却 时 为冷 却 系统 提 供满足温度 和 流量 要 求 的冷 却 水 冷 却 系统 的 总供 水 能力 为 ， · 一 ， 由于 高位 水 箱 的缓冲 作用 ， 对 冷 却装 置 的最 大 供水 能力达 ， · 一 ’ 左 右 ， 总流 量 调 整 范 围可 达 一 ， · 一 ’ 供 水 系统 由 台工 频 泵 、 台变 频 泵 和 台高压 泵 供水 水 处理 系统 由冷 却 水塔 、 冷 却水池 等 组成 水 量分 配 系统 水 量 分 配 系 统 由车 间外 的 高 位 水 箱 和 车 间 内的水量 分 配器 组 成 高位 水 箱 的作用 是起 到稳 压 稳 流 、 水 量 缓 冲 区及 排 气 在 结 构 设 计 上 采 用 进 水水 头缓 冲技 术 以保 证 水源稳 定 采用 集 管与 水 箱 供 水 一 对 一 技 术 保 证 每 个 集 管 来 水 的稳 定 采用进 水 、 出水和 溢 流 口 均 匀 分布 技术 ， 保证 上 下集 管供水 的稳 定 水 箱 高度 设计 充 分保证 上 下 集 管 水压 合 理均 衡 车 间 内的水量 分配器 主 要 作 用 是 将 高位 水 箱 中 的水 均 匀 地 分 配 到 各 高 密 度 层 流 管 中 ， 以实现 钢 板 的均 匀 冷 却 高 位 水 箱 和 水 量 分 配 器 的设 计 充 分 考 虑 了 冷 却 能 力 的需求 ， 采 用 先进 的优 化方法 对 水箱 和 分 配 器 结构 参 数 进 行 了最优 化 设 计 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2005．04．024

Vol.27 No.4 张大志等：中厚板轧后快速冷却系统设计与应用 ·485· 1.3高密度层流系统 的清洁，后气吹扫和水吹扫保证出冷却区域的钢 高密度管层流冷却是在普通管层流冷却方 板表面的清洁，提高钢板表面质量，同时有利于 式的基础上进行改造，利用其构造简单、易于形 提高带钢温度的检测精度. 成稳定的层流状态等优点，加大U形管的密度， 结合中厚板的生产特点，调整宽度方向上的排列 2自动控制系统 密度，能够适应各种宽度产品的冷却 高密度管层流冷却特点为：()容易实现钢板 2.1系统结构 上、下面的均匀冷却和沿宽度方向的均匀冷却， 控制系统结构分为三级，即过程控制级、基 (2)由于单根上集管的密度增加，使冷却能力提 础自动化级和现场设备级，系统总体结构如图1 高，减少了冷却区长度.(3)在冷却过程中，通过 所示. 侧喷装置和集管的组数控制使钢板在各集管间 (1)过程控制级.过程控制级(L2)主要是指控 形成间隙冷却，从而控制钢板的组织性能及钢板 冷过程控制计算机及相应的应用程序，负责进行 的表面质量；(4)设备结构合理，便于维护和管 工艺模型的设定计算并向L1发送设定值（集管 理，高密度层流系统的设计基于流体动力学原 开启模式、钢板通过冷却区的速度、各调节阀门 理，充分考虑了现场生产钢板的实际情况，进水 的阀位、遮蔽机构位置).该级采用三台PC机，分 总管采用变阻拟的结构形式，对上下集管数量、 别为模型机、MI计算机和工程师站.该级通过 流量、结构进行了综合优化设计. 以太网进行互联，并与基础自动化级PLC以及现 1.4侧喷和前后吹扫系统 场生产控制计算机系统进行通讯， 侧喷和前后吹扫系统包括12组侧喷，以及前 (2)基础自动化级.基础自动化级(L1)包括 气吹扫、后气吹扫和后水吹扫各一组，侧喷系统 PLC、操作台、远程I/O及相应的应用程序，负责 和水吹扫采用高压水，气吹扫采用压缩空气.侧 在控冷过程中根据L2设定值和钢板位置对相关 喷系统可以提高冷却水的冷却效率和能力，改善 设备的动作时序进行控制并协调各段辊道速度 钢板冷却的均匀性，实现不同冷却集管开启组 以及为L2提供各测量值和检测信号，基础自动 合，控制钢板的冷却速度，该系统的冷却速度可 化级系统之间通过ProfiBus_DP网进行通讯.Pro- 达到3~50℃·s,冷却钢板的厚度范围为8~80 Bus是一中用于具有有限数量站点的单元级和 mm,前气吹扫可以保证进入冷却区域钢板表面 现场级子网，它是与制造商无关的开放式通讯系 模型机 HMI 工程师站 其他总体 EtherNET PLC S7400 Profibus_DP S5 S6 S7 控冷操作台 控冷就地箱 LO 辊道 水量分配系统 供水和水处理系统 传动系统 高密度层流系统 倾喷和前后吹扫系统 图1自动控制系统结构 Fig.1 Automatic control system construction

叭】 张大 志等 中厚板 轧 后 快速冷 却系统 设 计 与应 用 高密度 层 流 系统 高 密 度 管 层 流 冷 却 是 在 普 通 管 层 流 冷 却 方 式 的基 础 上 进 行 改 造 ， 利 用 其 构 造 简单 、 易于 形 成 稳 定 的层 流 状 态 等 优 点 ， 加 大 形 管 的密 度 ， 结合 中厚板 的生产特 点 ， 调 整 宽度 方 向上 的排 列 密度 ， 能够 适 应 各种 宽度 产 品 的冷 却 高 密度 管层 流 冷 却特 点为 容 易实现 钢 板 上 、 下 面 的均 匀 冷 却 和 沿 宽度 方 向的均 匀 冷 却 ， 由于 单 根 上 集 管 的密 度 增 加 ， 使 冷 却 能 力提 高 ， 减 少 了冷 却 区 长度 在 冷 却 过 程 中 ， 通 过 侧 喷 装 置 和 集 管 的 组 数 控 制 使 钢 板 在 各 集 管 间 形成 间 隙冷 却 ， 从而 控 制 钢 板 的组 织 性 能及 钢 板 的表 面质 量 设 备 结 构 合 理 ， 便 于 维护和 管 理 高密 度 层 流 系 统 的 设 计 基 于 流 体 动 力 学 原 理 ， 充 分 考 虑 了现 场 生产 钢 板 的 实 际 情 况 ， 进 水 总 管采 用 变 阻拟 的结 构 形 式 ， 对 上 下 集 管 数 量 、 流 量 、 结 构进 行 了综 合 优 化 设 计 侧 喷和 前 后 吹 扫 系统 侧 喷和 前后 吹扫 系统包 括 组 侧 喷 ， 以及 前 气 吹 扫 、 后 气 吹 扫 和 后 水 吹扫 各 一 组 侧 喷系 统 和 水 吹扫 采用 高 压 水 ， 气 吹 扫 采 用 压 缩 空 气 侧 喷 系统 可 以提 高冷 却 水 的冷 却 效 率和 能力 ， 改 善 钢 板 冷 却 的均 匀 性 ， 实 现 不 同冷 却 集 管 开 启 组 合 ， 控 制 钢 板 的冷 却 速 度 该 系 统 的冷 却 速 度 可 达 到 一 ℃ · 一 ，， 冷 却 钢 板 的 厚 度 范 围 为 一 口 前气 吹扫 可 以保 证 进 入 冷 却 区 域 钢 板 表 面 模 型 机 们 的清 洁 后气 吹扫和 水 吹扫保证 出冷 却 区 域 的钢 板 表 面 的清 洁 ， 提 高钢 板 表 面质 量 ， 同 时有 利 于 提 高 带 钢 温 度 的检 测 精度 自动 控 制 系 统 ‘别 系统 结构 控 制 系 统 结构 分 为三 级 ， 即 过 程 控 制 级 、 基 础 自动 化 级 和 现 场 设备 级 ， 系 统 总 体 结 构 如 图 所 示 过 程控 制 级 过 程 控 制 级 主 要 是指 控 冷 过程控 制 计 算机 及 相 应 的应 用 程序 ， 负责进行 工 艺模 型 的设 定 计 算 并 向 发 送 设 定值 集 管 开 启 模 式 、 钢 板 通 过 冷 却 区 的速 度 、 各 调 节 阀 门 的 阀位 、 遮 蔽 机 构 位 置 该 级 采 用 三 台 机 ， 分 别 为模 型 机 、 计 算机 和 工 程 师 站 该 级 通 过 以太 网进 行 互 联 ， 并 与基 础 自动 化 级 以及 现 场 生 产 控 制 计 算机 系 统 进 行 通 讯 基 础 自动 化 级 基 础 自动 化 级 包 括 、 操 作 台 、 远 程 及 相 应 的应 用 程序 ， 负责 在 控 冷 过 程 中根 据 设 定值 和 钢 板 位 置 对 相 关 设 备 的 动 作 时序 进 行 控 制 并 协 调 各 段 辊 道 速 度 以及 为 提 供 各 测 量 值 和 检 测 信 号 基 础 自动 化 级 系 统 之 间通 过 网进 行 通 讯 是 一 中用 于 具 有 有 限数量 站 点 的单 元 级 和 现场 级 子 网 ， 它 是 与制 造 商无 关 的开放 式通讯 系 工 程 师 站 其他总 体 参作 。 委 二 。 吕 。 霎 …熙照鱼鲤旦彝 吕 蔓 夔 蔓昌 蔓 卜 ’ ‘ 传‘ ’ ‘ ’ 图 自动控制 系统结构 幼

·486· 北京科技大学学报 2005年第4期 统，ProfiBus_DP(分散的外围设备)协议适用于分 道控制，另一方面送给控冷过程计算机进行数据 散的外围设备（如ET200M)的连接，具有快速的 映射.②辊道速度控制.该功能模块分为两个部 响应时间. 分，一个是手动子模块，另一个是自动子模块.在 (③)现场设备级.现场设备级主要包括控冷区 钢板不进行冷却时由手动模块完成辊道的手动 42组辊道，6个辊道传动变频控制柜，各阀门控 控制.自动模块完成冷却情况下的辊道控制，同 制系统以及温度和流量、压力的检测仪表等现场 时可以进行人工干预.③集管流量控制，该功能 设备.控制冷却区现场如图2所示. 模块控制相应U型管电动调节阀的开口度以控 制集管流量，并根据模型设定和跟踪结果开启/ 关闭各组集管，同时还要对前后气水封和侧喷进 行跟踪控制.④边部遮蔽位置控制，边部遮蔽装 置采用位置闭环控制，根据钢板的宽度进行自动 设定和定位，以控制冷却水对钢板边部的冷却效 果.⑤信号测量采集，PLC采集由传感器送来的 信号，并进行有效性检查，用于过程控制.⑥与过 程控制机的通讯.该功能模块接收过程控制机的 图2控制冷却区 指令，并将采集的信号传送给上位机， Fig.2 Cooling control area 2.2系统功能 3系统应用 自动控制系统的主要功能是根据轧后成品 31系统调试 钢种、厚度、检测温度以及由此钢种决定的工艺 系统于2003年7月开始进行应用调试并一 要求作出以下决策和控制： 次性试车成功.经过一个月的时间，自动控制系 (1)建立板厚、终轧温度、终冷温度、辊道速 统的手动、半自动和自动功能全部调试完成并投 度、高密度管层流集管开启数和流量的关系模 入使用.通过各项工程指标验收，均达到优良， 型. 3.2应用效果 (2)确定高密度管层流冷却集管的开启组数 该系统的冷却控制能力基本上覆盖了所有 和各集管流量. 的产品规格，由于冷却能力的提高，加快了生产 (3)根据钢板厚度、温度对冷却区内上高密度 节奏，提高了生产效率，经过武钢质量检测部门 集管与下高密度集管的水量比例进行调整，以保 的统计分析，钢板的总体质量得到了很大提高， 证钢板上、下表面的均匀冷却， 包括钢板强度、延伸率、表面质量和板形质量，系 (4)钢板的头尾跟踪，确定减少头尾总冷却强 统全自动功能投入使用后，还进行了大量新钢种 度的方法及其控制， 的轧制和冷却实验，并取得了成功，使得过去由 (5)辊道速度控制. 于冷却能力弱无法保证产品质量而无法生产的 (⑥根据轧制钢板宽度进行边部遮蔽机构的 钢种可以顺利生产， 位置控制. 3.3实例分析 (7)根据钢板在冷却区内位置开启前后吹扫 在2003年9月以DB685钢作为考核钢种进 和侧喷机构 行了两个规格(25,50mm)两轮实验，以下为武钢 过程控制级基本功能包括：①控冷数学模型 技术中心的实验统计数据. 计算：②与一级PLC的通讯：③人机操作界面：④ 2003年上半年大量生产的DB685综合性能 报表统计与输出：⑤与精轧机过程控制ALPHA 合格率仅为47%.产品性能不合格的主要规格为 机的通讯：⑥与控制轧制过程计算机M通 20-25mm厚度规格的钢板，其中25mm规格的31 讯：⑦与矫前辊道控制系统计算机通讯， 批钢板中屈服强度不合格的有13批，抗拉强度 基础自动化级功能包括：①钢板头尾跟踪， 不合格的有15批，低温冲击不合格的有8批，综 PLC根据HMD及其他检测仪表和计算对钢板进 合性能合格率只有35.5%.轧后控冷实验的6批 行位置映射.映射跟踪结果一方面用于集管和辊 25mm规格DB685性能100%达到或超过了技术

北 京 科 技 统 ， 夕 分 散 的外 围设 备 协 议 适用 于 分 散 的外 围设备 如 的 连 接 ， 具 有 快速 的 响应 时 间 现 场 设备 级 现场 设备级 主 要 包 括控 冷 区 组辊 道 ， 个 辊 道 传 动 变频 控 制 柜 ， 各 阀 门控 制 系统 以及温 度 和 流量 、 压 力 的检 测仪 表 等现场 设 备 控 制 冷 却 区 现 场 如 图 所 示 图 控制冷却 区 ， 比 大 学 学 报 年 第 期 道控制 ， 另 一方 面送给 控 冷 过程 计算机进 行数据 映射 ② 辊 道速 度控 制 该 功 能模 块 分 为两 个 部 分 ， 一个 是手 动 子模块 ， 另 一 个 是 自动 子模块 在 钢 板 不进 行冷 却 时 由手 动 模块完 成 辊 道 的手 动 控 制 自动 模 块 完成 冷 却 情 况 下 的辊 道 控 制 ， 同 时可 以进 行 人 工 干 预 ③ 集 管 流 量控 制 该功 能 模 块控 制 相 应 型 管 电动 调 节 阀 的开 口 度 以控 制集 管流量 ， 并 根 据 模 型 设 定和 跟 踪 结 果 开 启 关 闭各 组集 管 ， 同时还 要对 前后气水 封 和侧喷进 行 跟 踪 控制 ④ 边部 遮 蔽位 置控 制 边 部遮蔽装 置采用 位 置 闭环 控 制 ， 根 据钢 板 的宽度 进行 自动 设定和 定位 ， 以控 制冷 却水对钢 板边 部 的冷却 效 果 ⑤信 号测 量 采 集 采 集 由传感器送 来 的 信 号 ， 并进行有 效性 检查 ， 用 于过程控 制 ⑥与过 程控制机 的通讯 该功 能模块接 收过程控制机 的 指 令 ， 并将采集 的信 号传送 给 上 位 机 系统 功 能 自动 控 制 系统 的主 要 功 能 是 根 据 轧 后 成 品 钢 种 、 厚 度 、 检测 温 度 以及 由此 钢 种 决 定 的工 艺 要 求 作 出 以下 决策 和 控 制 建立 板 厚 、 终 轧温度 、 终冷温度 、 辊 道 速 度 、 高 密 度 管 层 流 集 管 开 启 数 和 流 量 的关 系模 型 确 定 高 密度 管层 流 冷 却 集 管 的开 启 组 数 和 各集 管 流 量 根 据钢板 厚度 、 温度对 冷 却 区 内上 高密度 集管与下 高密度集 管 的水 量 比例 进 行 调 整 ， 以保 证 钢 板 上 、 下 表 面 的均 匀 冷 却 钢 板 的头尾跟 踪 ， 确 定减少 头尾 总冷 却 强 度 的方 法 及 其 控 制 辊道 速 度 控 制 根 据 轧制钢 板 宽度 进 行 边 部遮 蔽 机 构 的 位置 控 制 根 据 钢 板 在 冷 却 区 内位 置 开 启 前后 吹 扫 和 侧 喷机 构 过 程 控 制级 基 本 功 能包 括 ①控 冷 数 学模 型 计 算 ② 与 一 级 的通 讯 ③ 人 机操 作 界 面 ④ 报 表 统 计 与 输 出 ⑤ 与 精 轧 机 过 程 控 制 机 的 通 讯 ⑥ 与 控 制 轧 制 过 程 计 算 机 通 讯 ⑦ 与矫 前 辊 道 控 制 系 统计 算机 通 讯 基 础 自动 化 级 功 能 包 括 ①钢 板 头 尾 跟 踪 根 据 及其 他 检 测 仪表 和 计 算对 钢 板 进 行 位 置 映射 映射 跟踪 结 果 一 方 面用 于集 管和 辊 系统 应 用 系统 调 试 系 统 于 年 月 开 始 进 行 应 用 调 试 并 一 次性试 车成 功 经 过一 个 月 的时 间 ， 自动控 制系 统 的手 动 、 半 自动和 自动 功 能全 部调试完成 并投 入 使用 通 过 各项 工 程 指 标 验 收 ， 均 达 到优 良 应 用 效 果 该 系 统 的冷 却 控 制 能 力 基 本 上 覆 盖 了所 有 的产 品规 格 由于 冷 却 能 力 的提 高 ， 加快 了生 产 节 奏 ， 提 高 了生产 效率 经 过 武钢 质 量 检 测 部 门 的统 计 分 析 ， 钢 板 的总 体质 量 得 到 了很 大 提 高 ， 包 括钢 板 强度 、 延伸 率 、 表 面质 量和 板形 质 量 系 统全 自动 功 能投入 使用 后 ， 还 进 行 了大量 新钢 种 的轧 制 和 冷却 实验 ， 并 取 得 了成 功 ， 使 得 过 去 由 于 冷 却 能 力 弱 无 法 保 证 产 品质 量 而 无 法 生 产 的 钢 种 可 以顺 利 生 产 实例 分 析 在 年 月 以 钢 作 为考 核钢 种 进 行 了两个 规格 ， 两轮 实验 ， 以下 为武钢 技 术 中心 的 实验 统计 数 据 年 上 半 年 大量 生产 的 综 合性 能 合格 率仅 为 产 品性 能不合 格 的主 要 规格 为 一 厚度 规格 的钢 板 ， 其 中 规 格 的 批 钢 板 中屈 服 强度 不合 格 的有 批 ， 抗 拉 强 度 不合 格 的有 巧 批 ， 低 温 冲 击 不 合 格 的有 批 ， 综 合 性 能合格 率 只 有 轧 后 控 冷 实验 的 批 规 格 性 能 达 到或 超 过 了技 术

Vol.27 No.4 张大志等：中厚板轧后快速冷却系统设计与应用 ·487· 条件要求，明显提高了产品性能合格率 有了明显的提高，屈服强度平均增加62MPa,抗 由统计表1可以看出，进行控冷后，钢板性能 拉强度平均增加65MPa. 表1冷却系统投入前后生产25mm规格钢板统计数据 Table 1 Statistic data of 25 mm plates produced without and with the cooling system 冷却系统投入前 冷却系统投入后 统计量 o./MPa a/MPa 6/% A/J(20℃) a./MPa a./MPa d/% A/J(20℃) 平均值 601 679 29 175 663 730 24 204 最小值 525 605 24 16 625 705 23 130 最大值 675 720 44 297 700 755 25 252 标准 ≥590 685-830 219 单值235，均值≥47 ≥590 685-830 219 单值235，均值247 4结束语 型的研究.轧钢，2000(3：44 [2]王有铭.钢材的控制轧制和控制冷却，北京：治金工业出 为武钢轧板厂设计的中厚板轧后快速冷却 版社，1995 [3)蔡庆伍，唐荻，徐福昌，等.中厚板在线控冷高密度管层流 系统是自主设计开发的具有国内领先水平的一 水冷装置的开发.钢铁，2001(4：66 套机电全自动控制系统，系统设计合理，便于现 [4孙本荣.中厚钢板生产，北京：冶金工业出版社，1993 场安装、使用和维护，系统硬件配置先进、功能 [5]王笑波，王仲初，柴天佑.中厚板轧后控制冷却技术的发 完善，控制精度高，系统已经在实际生产中发挥 展及现状.轧钢，20003：44 [6]路素娟.黄欣秋.中厚板轧后快速冷却技术.宽厚板，2003 了重要作用. (8)40 参考文献 [7]王崇尚中厚板轧后在线快速冷却系统ADCO的自动控 制.冶金自动化，2002(4)：64 []刘细芬，魏士政，苏海龙，等.中厚板轧后水幕冷却控制模 Design and application of an accelerated cooling system for plates after rolling ZHANG Dazhi,LI Mouwei",WU Binghuo",LI Zhicar,CAI Congqing".LUO Ming 1)National Engineering Research Center for Advanced Rolling Technology,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Wuhan Iron and Steel (Group)Corporation,Wuhan 430083,China ABSTRACT In order to produce many kinds of products and improve products quality and rolling efficiency,a set of accelerated cooling system with the advanced technology of plates after rolling was designed based on the condition of the plate rolling plant of Wuhan Iron and Steel Corporation,China.The water supply technology by frequency conversion,the optimized distribution technology of water quantity and the high-density laminar flow technology were used in the system.High performance controllers from Siemens were also applied in the system. The system had reliable construction,integrated functions and good control precision,and was successfully used in the plate rolling plant of Wuhan Iron and Steel Corporation. KEY WORDS plate rolling;accelerated cooling;mechanical system;automatic control system

张 大 志等 中厚 板 轧 后快 速 冷却系统 设 计 与应 用 一 条 件 要 求 明显 提 高 了产 品性 能合 格 率 由统 计表 可 以看 出 ， 进 行 控 冷 后 ， 钢 板 性 能 有 了 明显 的提 高 ， 屈 服 强 度 平 均 增 加 ， 抗 拉 强 度 平 均 增 加 表 冷 却 系 统投 入 前 后生 产 规 格钢 板统 计数 据 印 冷却 系 统 投 入 前 冷 却 系统 投 入 后 统 计 量 氏 氏 ，、 ℃ 氏 氏 占 ℃ 平 均值 最 小值 最 大 值 标 准 单值 绍 ， 全 之 均值 全 之 单 值 七 ， 均 值 全 八乙，﹄ ，、，︸ ︸、﹃ ，山︺ 、工，工 ‘ ﹃︸了，一、 ‘ ，，‘︸ ， 七 结 束 语 为 武 钢 轧 板 厂 设 计 的 中厚 板 轧 后 快 速 冷 却 系 统 是 自主 设 计 开 发 的具 有 国 内领 先 水 平 的一 套机 电全 自动 控 制 系 统 系 统 设 计 合 理 ， 便 于现 场 安装 、 使 用 和 维 护 系 统 硬 件 配 置 先 进 、 功 能 完 善 ， 控 制 精 度 高 ， 系 统 己 经 在 实 际 生 产 中发挥 了重 要 作用 参 考 文 献 刘 细 芬 ， 魏士 政 ， 苏海 龙 ， 等 中厚板 轧后 水 幕 冷 却 控 制模 型的 研 究 轧钢 ， 王 有 铭 钢 材 的控 制轧 制和 控 制冷却 北 京 冶 金工 业 出 版 社 ， 蔡庆 伍 ， 唐 荻 ， 徐福 昌 ， 等 中厚板 在线控 冷 高密 度 管层 流 水 冷装 置 的开 发 钢铁 ， 孙 本 荣 中厚钢 板 生产 北 京 冶 金 工 业 出版社 ， 协 王 笑 波 王 仲 初 ， 柴 天 佑 中厚板 轧后 控制 冷 却 技 术 的发 展 及 现 状 轧钢 ， 〕 路 素娟 黄 欣秋 中厚板 轧 后 快 速 冷 却 技 术 宽厚板 ， 王 崇 尚 中厚 板 轧后在 线 快 速 冷 却 系统 的 自动 控 制 · 冶 金 自动 化 ， 加 汤阴 ，，， “ 从 〕 ，，， 万 丑 刀 人 ，，， ，， 儿 心， 心 ‘ 尸 ， 介 ， ， 》 的 ， ， 玩 ， 。〕 认 ， ， 一 ，