1780mm热轧带钢层流冷却过程控制系统.ppt

RAL热轧带钢层冷过程控制模型热轧带钢层冷过程控制模型轧制技术及连轧自动化国家重点实验室 （东北大学）轧制技术及连轧自动化国家重点实验室轧制技术及连轧自动化国家重点实验室RALRAL1.功能概述1.1 主要设备概述1.2 与其它功能的关系1.3 控制模型描述1.4 启动逻辑1.5 控制方式1.6 控制模式1.7 控制策略2. 主要功能模块2.1 计算准备处理 2.2 预设定模块2.3 修正设定模块2.4 自学习模块 3.通用处理模块 3.1 常规冷却设定 3.2 冷却速度设定 3.3 常规冷却再设定 3.4 冷却速度再设定 4.数学模型说明 层冷过程控制模型主要内容层冷过程控制模型主要内容RAL层流冷却设备安装在精轧机出口机架至卷取机之间，在过程自动化系统和基础自动化系统的控制之下，根据带钢精轧出口的带钢温度、速度等数据和其它工艺设备参数，经过模型运算（包括预设定计算、修正设定计算、自学习计算），控制层流冷却区的冷却设备的集管组态，实现对带钢的冷却模式、卷取温度和冷却速率的控制，将热轧带钢按预定路径冷却到工艺要求的卷取温度，使其力学性能和金相组织结构达到预定的质量要求 1 功能概述层流冷却过程设定模型RAL1.1 主要设备概述主 要 设设 备备功 能输出辊道上部U形管和下部喷射管水冷侧喷集管 垂直喷射集管 空气吹扫装置残留水清扫主冷区和精冷区前馈和反馈RAL1.2 层冷模型与其它功能的关系过程设定 系统层冷 模型PDI数据精轧设定数据实测 数据历史数据层别数据自学习设定 结果Ⅰ 级Ⅱ级报警信息报表文件终端RAL1.3 层冷模型描述层冷模型六部分计算准备处理预设定计算修正设定计算反馈控制计算自学习计算控制终了处理如钢种组别、冷却模式、特殊控制模式 以及模型计算时的各种参数数据 进行与带钢头部的冷却集管组态的 预设定 修正与带钢各样本段对应的冷却集管组态 由基础自动化完成基于控制目标的实测值和模型计算值之间的 偏差，对控制模型中的学习项进行修正，纠 正模型预报偏差，以提高模型的预报精度， 改善控制效果 由基础自动化完成RAL带钢位置的过程控制级跟踪 模型中各种组别的确定 常规冷却控制设定计算（仅以卷取温度为控制目的） 冷却速度控制计算 一组集管内的水冷温降计算 空冷温降计算其它功能还包括RAL1.4 启动逻辑No功 能启动时刻终了时刻1计算准备 处理精轧前测温仪检得带钢数据准备完毕2预设定 计算精轧F2机架咬钢时，由控制 逻辑启动模型预设定计算执行 结束3修正设定 计算精轧出口高温计检得（对于 带钢头 部）、带钢定长样本 达到时，由控制逻辑启动带钢尾部通过精轧出 口高温计4反馈控制CT-ON＋时间后，经一定周 期被启动，在基础自动化中 完成带钢中部通过卷取机前 的测温仪5学习计算学习点到达CT位置时刻，由 控制逻辑启动学习计算执行结束RAL1.5 冷却控制方式控制方式描 述控冷过程进行自动设定 层流冷却的初始设定和前馈控制由 过程计算机完成，基础自动化按照 过程计算机所给出的喷水组态控制 相应喷水阀门的开闭 由操作员通过终端对控冷 过程进行设定 冷却制度和规程将由操作员在终端 (HMI) 输入，并可对其进行存储，供操作 员选择 调用。

由基础自动化完成带钢的头尾跟踪 、反馈 和精轧机抛钢后的前馈控制功能 手动控制方式完全由操作工启/停冷却设备的运行 RAL1.6 冷却模式模 式描 述1设定计算所使用的带钢终轧 温度为带钢头 部温度值，按常规冷 却方法计算热输出辊道上的集管组态并输出 2设定计算所使用的带钢终轧 温度为从带钢长 度各分段点收集精轧出口 温度值，按常规冷却方法计算并输出热输 出辊道上对应 各段的集管组 态，适用于精轧出口温度（FDT）是变化的、有轧制加减速或恒速的工艺状况，其控制目标为 卷取温度 3从带钢长 度各分段点收集精轧出口温度值(FDT)，按冷却速度控制方法 计算并输出热输 出辊道上对应 各段的集管组态 此种控制模式适用于精 轧出口温度（FDT）是变化的、并且有轧制加减速或恒速的工艺状况， 需要进行模型学习项 的更新其控制目标为 冷却速度、中间目标温度和 卷取温度 缺省模式RAL1.7 冷却策略前段主冷：显微组织以铁素体和 珠光体为主的普碳钢和优质结构钢后段主冷：显微组织以铁素体和贝氏体 为主的的双相钢，以及厚度小于1.7mm的 碳素钢和低级硅钢的冷却 稀疏冷却：以控制微合金元素的 碳氮化物的析出为主的微合金钢 按管稀疏按组稀疏RAL2.1 总体模块关联2 层冷模型控制模块RAL2.2 计算准备处理模块计算准备u 组别索引u 数据表查询u 控制模式和策略u 模型其它参数u 热头热尾处理u 头部特殊处理RAL2.3 预设定模块预设定计算的主要功能是根据带钢精轧出口预报温度、速度、带钢 目标厚度、带钢厚度预报值、卷取目标温度及冷却控制策略等进行 层流冷却控制设定预计算。

设定计算输出结果为初始集管组态 RAL2.4 修正设定模块根据实测的各段的平均终轧温度、速度和厚度，利用与预设定计算相同的模型计算各个区段的特有组态，由跟踪系统起动修正设定计算并确定输出时刻 RAL段跟踪及前馈控制功能根据实测的精轧出口温度FDT和所选定的控制模式计算必要冷却量，对喷水组态进行微调此项微调按照分段长度周期进行，因 而需要对带钢进行分段和段跟踪 RAL热头热尾处理功能为了保证硬质材、厚板的头尾部的卷形良好和方便卷取，需要 将带钢头尾部的温度提高，此功能称为热头热尾处理可以通 过把带钢头尾端的目标温度在某一定区间范围提高来实现热头 热尾功能 尾部速度预测及温度补偿由基础自动化级完成RAL2.5 自学习计算水冷自学习空冷自学习前段后段 层冷出口 有高温计短期自学习长期自学习头部 中部 尾部热流密度系数学习系数稳定RAL3 通用处理模块功能说明3.1 常规冷却控制设定第i组集管 水冷温降第j组集管水 冷温降一根集管的 水冷温降精冷区单根 集管的水冷温降空冷时温度目标卷取温度带钢位置CT点FDT点温 度FDT第k组集管水 冷温降主冷区集管温降示意图RAL最末集管开启顺序各组集管后的带钢温度及必要冷却量的计算RAL3.2 常规冷却再设定第i组集管水 冷温降第j组集管水 冷温降每根集管的 水冷温降末集管中每根集管 的水冷温降空冷时卷取温度目标卷取温度冷却区位置 CT点FDT点温 度FDT①：控制点到本次计算时刻已通过集管组的水冷温降累积值②①②：控制点由下一时刻开始的必要冷却量RAL控制点 再控制点的定义1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12再计算点3对应的再计算开始区控制点控制点的个数为： N_control = int（带钢长度/跟踪区段长度） 再计算点个数为： 3再计算开始区个数：3计算点之前的带钢温度必要冷却量从再计算区开始 的集管组态RAL3.3 冷却速度设定计算1、从FDT到P1的冷却过程；2、是从P1到P2的冷却过程；3、是从P2到目标卷取温度的冷却过程。

RAL式中，ΔTlast：必要冷却量；FDT： 实测终轧温度；ΔTx： 到当前计算区间为止的带钢冷却温降累积值；ΔTfbk： 反馈段的初始温降；ΔTair_before：从再计算区到使用的卷取高温计处的空冷温降；ΔTair[i]： 第i组集管对应的空冷温降；ΔTvt: 垂直喷射温降1、再计算点在P1集管组之前（包括P1集管组）；2、再计算点在P1集管组和P2集管组之间（包括P2集管组）；3、是再计算点在P2后 3.4 冷却速度再设定计算RAL空冷温降模型根据斯蒂芬－玻尔茨曼定律，利用带钢散失的热量等于热焓量的变化这一热平衡关系推出 RAL垂直喷射温降模型变变量意义义单单位HF带钢 厚度mm 带钢 比重kg/m3 Cp比热kJ/kg℃ V带钢 速度m/sec QVD垂直喷射热流密度 kJ/m2h WVS垂直喷射宽度m VSTATUS垂直喷射状态ON：1 OFF：0ΔTV垂直喷射温降℃RAL水冷侧喷温降模型变变量意义义单单位HF带钢 厚度mm 带钢 比重kg/m3 Cp比热kJ/kg℃ V带钢 速度m/sec QSD侧喷热 流密度kJ/m2h LSD侧喷喷 射宽度m NSD侧喷喷 射个数－ΔTSD侧喷喷 射温降℃RAL热流密度系数模型变变量意义义单单位 c0～c8基本热流密度修正系数－f1基本热流密度系数（学习系数）－HF带钢 厚度mmWF带钢宽 度m V带钢 速度m/sll0FDT～CT的距离f0热流密度系数 CT带钢终轧 温度℃RAL上集管热流密度模型RAL下集管热流密度模型RAL每组集管温降模型RAL反馈计算模型RAL水冷短期自学习模型学习系数瞬时值的计算 总空冷温降 每一组集管的空冷温降 带钢离开每一组集管的温度 学习系数瞬时值平均值计算 修正计算 热流密度系数的自学习 RAL空冷短期自学习模型层冷出口处目标温度轧件热辐射系数的修正系数 新系数计算RAL长期自学习模型RAL轧制技术及连轧自动化国家重点实验室轧制技术及连轧自动化国家重点实验室。