Vol.27 No.5 张大志等：中厚板轧后快速冷却系统控制策略与控制模型 ·605 模型机 HMI 工程师站[ 其他系统 度，可控量包括集管开启数目、单组上集管流量、 上下水比、边部遮蔽位置、辊道速度等 Siemens S7400PLC系统 Ethernet Profibus DP 2.2控制策略 阀门仪表系统 传动系统 (1)钢板分段控制.钢板分段控制主要是为了 自动控制系统 控制钢板纵向温度.钢板纵向温度均匀是控制冷 供水系统水量分配器一」层流系统 却的一个主要目标，产生钢板纵向温差的原因很 侧喷和吹扫系统 机械系统 多，根据生产经验，主要原因包括：一是钢板纵向 图2快速冷却系统基本结构 材质不均：二是板坯加热不均：三是轧制过程中 Fig.2 Basic construction of the accelerate cooling system 形成的温度波动.因此，为保证钢板纵向温度的 控冷过程中根据L2设定值和钢板位置对相关设 均匀，对钢板全长尤其是头部和尾部采用分段控 备的动作时序进行控制并协调各段辊道速度以 制策略， 及为L2提供各测量值和检测信号.基础自动化 根据材质、长度、厚度等钢板参数把钢板纵 向划分为若干段，不同的钢板段数可以变化，以 级系统之间通过ProfiBus DP网进行通讯. 现场设备级主要包括控冷区42组辊道、6个 适应钢板实际情况.每一段钢板都可以看作一个 辊道传动变频控制柜、各阀门控制系统以及温度 被控对象，针对每一段钢板进行入口温度信号检 和流量、压力的检测仪表等现场设备， 测，设定和控制模型根据每段的温度偏差进行诸 如流量、集管开启数等参数的设定计算和控制， 2控制策略W 钢板分段示意如图3所示.钢板被等分为n段，每 段长度l等于L/n 21基本控制思想 中厚板轧后控制冷却是一项简化工序、减少 合金、节约能源的先进轧钢工艺技术.它通过工 段1」段2 艺手段充分挖掘钢板潜力，可以大幅度提高钢板 综合性能.由于它具有形变强化和相变强化的综 钢板全长L 合作用，所以既能提高钢板的强度又能改善钢板 图3铜板分段示意图 Fig.3 Sketch map of the subsection of plates 的韧性和塑性. 轧后控制冷却工艺一般分成三个阶段：(1)从 (2)冷却区分段控制.同钢板分段控制的目 终轧开始动变形奥氏体向铁素体开始相变温度 的和方法类似，为了实现钢板纵向温度控制目 A间的冷却.(2)从A,至奥氏体相变完成的整个 标，对冷却区集管也进行分段控制.与钢板分段 相变过程的冷却.(3)奥氏体相变完成至室温冷 所不同的是，冷却区集管分段不是均匀划分，而 却.第一阶段的冷却为相变作组织上的准备，第 是根据集管的性质和作用划分为三部分.它们分 二阶段的冷却控制奥氏体整个相变过程 别是强冷段、冷却段和精调段.针对不同的钢板， 控制冷却的目标参数包括终冷温度、返红温 各段集管之间优化组合开启，可以大大提高温度 度、冷却速率、横向温度、纵向温度、上下板面温 控制精度.集管分段示意如图4所示. 强冷段 冷却段 箱调遐！ 123456 9 1011 12 13 15 16 17 181920 冬容冬冬冬名 DDD D 知 D D D D 卤 、的尚的尚的的 的 卣 的竹 0 ①@a⊙⊙⊙ooo.@@⊙⑩⊙⊙.④⊙.⑥⊙⊙⊙⑩⊙.®.®①.@②@④⊙6.⊙oo ©© D知D)D和DD和和和和和和和DD和DDDD和D和DDD知和和和 图4集管分段示意图 Fig.4 Sketch map of the subsection of water groups张 大 志 等 中厚板 轧 后快 速 冷 却系统控制 策 略 与控 制模 型 · …模型机 工程师站 其他系统 呼遍棘幸系亚统 … 画醚到 医遍困 。 动控制系统 阀门仪表系统 传动系统 恶猛瑟嘿 供水系统 层流系统 械系统 侧喷和 吹扫系统 图 快速 冷却系 统基本结构 加 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 一 网 进 行 通 讯 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 策略 【 基 本控 制 思 想 中厚 板 轧后 控 制冷 却 是 一 项 简化 工 序 、 减 少 合 金 、 节 约 能源 的先 进 轧钢 工 艺 技 术 它 通 过 工 艺手 段 充 分挖 掘钢 板潜 力 ， 可 以大 幅度 提 高钢 板 综合 性 能 由于 它具 有形 变 强化 和 相 变 强化 的综 合 作 用 ， 所 以既能提 高钢 板 的强度 又 能 改 善钢 板 的韧 性 和 塑 性 轧 后控制冷 却 工 艺一 般 分 成三 个 阶段 从 终 轧 开 始 动 变 形 奥 氏体 向铁 素 体 开 始 相 变 温 度 ， 间 的冷 却 从 。 至 奥 氏体相 变 完 成 的整 个 相 变过 程 的冷 却 奥 氏 体相 变完 成 至 室温 冷 却 第 一 阶 段 的冷 却 为相 变 作 组 织 上 的准 备 ， 第 二 阶段 的冷 却 控 制 奥 氏体 整 个 相 变 过 程 控 制 冷 却 的 目标 参 数 包 括 终冷温 度 、 返 红温 度 、 冷 却 速 率 、 横 向温 度 、 纵 向温 度 、 上 下 板 面 温 度 ， 可控 量包 括集管 开 启数 目 、 单 组上 集 管 流 量 、 上 下 水 比 、 边 部 遮 蔽位 置 、 辊 道 速 度 等 控 制 策 略 钢 板 分段控 制 钢 板 分段 控 制 主 要 是 为 了 控 制钢板 纵 向温度 钢 板 纵 向温 度 均 匀是控 制冷 却 的一 个 主 要 目标 ， 产 生钢 板 纵 向温 差 的原 因很 多 ， 根据 生产 经 验 ， 主 要 原 因包 括 一 是钢 板 纵 向 材质 不 均 二 是板 坯 加 热 不 均 三 是 轧制 过 程 中 形 成 的温度 波 动 因此 ， 为 保 证 钢 板 纵 向温度 的 均匀 ， 对 钢 板全 长 尤其 是 头部 和 尾 部采用 分段控 制 策 略 根 据 材质 、 长 度 、 厚度 等 钢 板 参 数 把 钢 板纵 向划 分 为若 干段 ， 不 同 的钢 板 段 数 可 以变 化 ， 以 适应 钢 板 实 际情 况 每 一 段钢 板 都可 以看作 一个 被 控对 象 ， 针 对 每 一段 钢 板 进 行 入 口 温度 信 号检 测 ， 设 定和控 制模 型根据 每 段 的温度 偏 差进行 诸 如 流 量 、 集 管开 启 数 等 参 数 的设 定 计 算和 控 制 钢 板 分 段 示 意 如 图 所 示 钢 板被 等分 为 段 ， 每 段 长 度 等 于 钢板全长 图 钢板分 段 示 意 图 · ， 冷 却 区分段 控 制 同钢 板 分段 控 制 的 目 的和 方 法 类 似 ， 为 了实现 钢 板 纵 向温 度 控 制 目 标 ， 对 冷 却 区集 管 也进 行 分 段 控 制 与钢 板 分 段 所 不 同 的是 ， 冷 却 区集 管 分 段 不 是均 匀 划 分 ， 而 是 根据 集 管 的性质 和 作用 划 分 为三 部 分 它们 分 别 是 强冷 段 、 冷 却 段和 精调 段 针 对 不 同的钢 板 ， 各段集 管 之 间优 化 组 合 开 启 ， 可 以大 大提 高温 度 控 制 精 度 集 管 分 段 示 意 如 图 所 示 图 集管 分 段 示 意 图 奴