层流冷却

热轧带钢层流冷却的控制

层流冷却是控制带钢卷取温度，提高热轧带钢性能的一种重要技术，已经在热轧带钢的生产中得到广泛应用。热轧带钢冷却技术的发展分为两个方面，一方面是工艺技术的发展，主要体现在各种冷却装置和冷却工艺的进步；另一方面是控制技术的发展，主要体现在控制策略、控制系统的进步。

层流冷却的控制，必须根据生产工艺的要求，采用不同的冷却模式，满足不同产品的要求。要求系统控制稳定、水耗量低，实现带钢冷却温度高精度控制。

层流冷却系统控制的基本原理主要是根据原始数据输入，计算带钢终轧温度、目标卷取温度，设定带钢冷却所需的空冷段长度和水冷段的长度。根据实测值调节冷却集管的开闭数量，调节水量和控制冷却温度精度。其中，通过分析研究，计算层流冷却水量调节与带钢温降是建立带钢冷却系统控制模型的关键环节。

近年来热轧带钢层流冷却系统普遍采用了冷却路径控制，可以实现前部快冷、后部快冷、稀疏冷却、间断式冷却等多种控制冷却模式。为了加强对带钢相变过程的控制，可以在输出辊道的前部或者后部采用超快速冷却装置。目前，该项技术已经应用于热轧带钢和中厚板的轧后快速冷却，如：Arcelor/Carlam，NKK/福山，TKS等热连轧机组，对于3~4mm厚度的钢板超快速冷却装置的冷却速度可以达到每秒400℃以上。比利时科克利尔和日本的NKK通过应用超快速冷却技术，对热轧带钢轧后冷却过程进行精确控制，分别成功开发了700MPa级和800MPa级高强度汽车用热轧带钢，用于制造汽车车轮轮毂。热轧带钢层流冷却系统有的采用边部遮蔽技术，以实现带钢横向温度分布的高均匀控制，这一技术对于高强钢的横向组织均匀性具有重要的意义。

此外，一种叫做“双调节段的温度前馈控制”的新方式近来引起注意。

以往国内大部分钢铁企业在层流冷却控制上采取的是温度前馈加温度反馈的控制方式。为了提高控制精度，常规控制系统的设计中引入反馈控制，以弥补前馈控制的不足。这种反馈补偿，就是在带钢段到达卷取区高温计处时，根据实际落到带钢上的水量来计算温度变化，利用测量的卷取温度和预报的卷取温度的差别确认和修正参数。然而，这样的做法始终解决不了反馈的“时滞性”，因为在施加反馈控制时，此段及其后相当长的带钢已经过了冷却区域。

为了克服这个问题，新的控制理念引入了双调节段的温度前馈控制新方式。其关键点是在粗调段和精调段之间设置空冷中间段，设置多个高温计。用精轧出口高温计的测量值来控制粗调段的冷却，使带钢在经过中间段前就消化掉终轧出口温度、速度、厚度波动带来的影响，得到一个较为稳定的目标中间温度；同时，用中间段高温计的测量值来控制精调段的冷却。由于是在一个比较稳定的温度基础上进行微量调整，而且相对于粗调段，是个较短的工艺流程，因此成功地规避了反馈控制的“时滞性”，得到了理想的控制结果。