热轧带钢层流冷却过程控制系统及应用

控制模式和策略 模型其它参数 热头热尾处理 头部特殊处理
冷却速度控制的判定 平均比热的计算
2005.11
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2.3 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。
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模式
1.6 冷却模式

缺省模式
描 述
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
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 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
RAL 轧制技术及连轧自动化国家重点实验室
层冷控制模型在热带轧制中的应用
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龚 殿 尧 轧制技术及连轧自动化国家重点实验室 （东北大学）
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1.功能概述
主要内容
2. 主要功能模块
2.1 2.2 2.3 2.4 计算准备处理 预设定模块 修正设定模块 自学习模块
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
反馈控制计算
自学习计算
控制终了处理
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其它功能还包括
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
计算准备处理
预设定计算
常规冷却控制
一组集管的水冷温降计算
过程跟踪
修正设定计算
冷却速度Biblioteka Baidu制
3.通用处理模块
3.1 3.2 3.3 3.4 常规冷却设定 冷却速度设定 常规冷却再设定 冷却速度再设定
4.数学模型说明
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1 功能概述
层流冷却过程设定模型
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 。
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精轧出口 高温计
1.1 主要设备概述
主冷区 精冷区 卷取机入口高温计
带钢
空冷温降计算
自学习计算
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No 1 功 能 计算准备 处理 预设定计 算 修正设定 计算 反馈控制 学习计算
1.4 启动逻辑
启动时刻 精轧前测温仪检得带钢 精轧F2机架咬钢时，由控制逻 辑启动 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
终了时刻 数据准备完毕 模型预设定计算执行结 束 带钢尾部通过精轧出口 高温计 带钢中部通过卷取机前 的测温仪 学习计算执行结束
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
按组稀疏 按管稀疏
FDT
CT
... ...
... ...
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2 层冷控制模块
2.1 总体模块关联
层流冷却过程控制模型 计算准备处理 通用模块 内部专用模块 通用模块 内部专用模块 通用模块 内部专用模块 通用模块 内部专用模块
层冷 模型
自学习 报表文件
设定 结果
终端
Ⅱ级 Ⅰ级
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1.3 层冷模型描述
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
计算准备处理 层 冷 模 型 六 部 分 预设定计算 修正设定计算
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
2
3
4 5
CT-ON＋时间后，经一定周 期被启动，在基础自动化中完 成
学习点到达CT位置时刻，由 控制逻辑启动
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1.5 冷却控制方式
描 述
控制方式 控冷过程进行自动设定
由操作员通过终端对控冷过 程进行设定
手动控制方式
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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 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。 完全由操作工启/停冷却设备的运行
预设定计算处理
修正设定计算
自学习计算
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计算准备
组别索引 数据表查询
2.2 计算准备处理模块
计算准备处理 带钢组别确定 控制模式选择 冷却策略选择 热头热尾处理 头部特殊处理 仿真准备 控制参数的准备 钢种组别确定 厚度组别1确定 厚度组别2确定 宽度组别确定 卷取目标温度组别确定 冷却速度组别确定 卷取目标温度确定 组别中各种数据的检索 通 用 模 块
`
`
轧制方向
侧喷集管 垂直喷集管
卷取机1
卷取机2
主要设备
输出辊道上部U形管和下部喷射管 侧喷集管 垂直喷射集管 空气吹扫装置 主冷区和精冷区
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功 能
水冷 残留水清扫 前馈和反馈
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过程设定 系统
实测 数据
1.2 层冷模型与其它功能的关系
精轧设定数据
PDI数据
历史数据 层别数据 报警信息
1
2
3
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FDT
1.7 冷却策略
CT
... ...
FDT
... ...
CT
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
CT
... ...
FDT
... ...
... ...