一种阶梯式热轧带钢产线层流冷却控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种阶梯式热轧带钢产线层流冷却控制方法，步骤如下：步骤一、带钢头部温度设定：层流冷却控制模型通过卷取温度、阶梯冷却补偿温度和带钢头部终轧温度，层流冷却控制模型计算带钢头部需要冷却的温度；步骤二、带钢头部冷却方案设置：层流冷却控制模型根据带钢头部需要冷却的温度和带钢的速度，计算带钢头部层流冷却水量，再根据层流冷却控制模型中的冷却策略决定层流冷却水咀分布；步骤三、带钢中尾部温度设定：层流冷却控制模型根据带钢中尾部的终轧温度计算带钢中尾部需冷却的温度；步骤四、带钢中尾部冷却方案设置。本发明具有防止带钢头部在辊道上翻起、避免钢卷内圈出现折叠和松卷的特点，可以广泛应用于热轧带钢生产领域。
【专利说明】一种阶梯式热轧带钢产线层流冷却控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热轧带钢生产领域，特别是涉及一种阶梯式热轧带钢产线层流冷却控 制方法。
【背景技术】
[0002] 随着热轧工艺的发展和钢材市场的竞争，"以热代冷"的薄材轧制成为热连轧发展 的主要方向之一。这是因为薄板坯连铸连轧在生产薄材方面具有先天性优势：乳件温度均 匀、乳制稳定性高，因此，具有规模化生产薄带钢的能力。但对于厚度2. Omm以下的薄材生 产，由于带钢穿带速度高、乳件及设备精度要求高等特点，常规热连轧很难实现规模化、稳 定生产。
[0003] 国内许多钢厂的CSP (Compact Strip Production,紧凑式带钢生产线）产线在薄 材生产过程中，经常出现带钢在辊道上翻起或堆钢等情况，或者出现卷取后带钢头部折叠 或钢卷内圈松卷等问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了克服上述【背景技术】的不足，提供一种阶梯式热轧带钢产线层 流冷却控制方法，具有保证薄带钢在层流冷却辊道上稳定运行、防止带钢头部在辊道上翻 起、避免钢卷内圈出现折叠和松卷的特点。
[0005] 本发明提供的一种阶梯式热轧带钢产线层流冷却控制方法，包括如下步骤：步骤 一、带钢头部温度设定：层流冷却控制模型根据所生产的钢种和厚度得到应控制的卷取温 度T2,同时计算阶梯冷却补偿温度Z Tl (所述阶梯冷却补偿温度是指卷取温度T2与带钢 头部目标控制温度之间的温差值；卷取温度T2是层流冷却控制模型根据带钢的屈服强度、 抗拉强度和延伸率计算得到，但是如果完全遵从卷取温度T2作为控制目标，会导致如背景 技术中提到的出现带钢在辊道上翻起或堆钢等情况，或者出现卷取后带钢头部折叠或钢卷 内圈松卷等问题，在这种情况下需要对带钢头部目标控制温度进行调整，引入阶梯冷却补 偿温度Z T1，使得在不影响带钢屈服强度、抗拉强度和延伸率的前提下，做到保证薄带钢在 层流冷却辊道上稳定运行、防止带钢头部在辊道上翻起、避免钢卷内圈出现折叠和松卷的 出现，由于引入阶梯冷却补偿温度」Tl之后的带钢头部目标控制温度与卷取温度T2相比 较，在坐标图上犹如突然下降的阶梯一样，因此得名阶梯冷却补偿温度」T1，由于【背景技术】 中所提到的带钢缺陷仅在带钢头部出现，带钢中尾部没有这种缺陷，所以对带钢中尾部的 温度控制在卷取温度T2即可，无需引入阶梯冷却补偿温度Z Tl控制），得到带钢头部目标 控制温度T2+ Z Tl ;当带钢头部进入层流冷却辊道时，终轧高温计测得带钢头部的终轧温 度为T1，层流冷却控制模型计算出带钢头部需要冷却的温度Tl 一 T2 Tl ;步骤二、带钢 头部冷却方案设置：层流冷却控制模型根据带钢头部需要冷却的温度Tl 一 T2 - Z Tl和带 钢的速度V，换算出带钢头部层流冷却水量hl，再根据层流冷却控制模型中的冷却策略决 定层流冷却水咀的冷却分布；步骤三、带钢中尾部温度设定：当带钢中尾部进入层流冷却 辊道时，终轧高温计测得带钢中尾部的终轧温度为Tl,层流冷却控制模型计算出带钢中尾 部需要冷却的温度Tl 一 T2 ;步骤四、带钢中尾部冷却方案设置：层流冷却控制模型根据带 钢中尾部需要冷却的温度Tl 一 T2、带钢的速度V和时间进行积分计算，换算出带钢中尾部 层流冷却水量h2,再根据层流冷却控制模型中的冷却策略决定层流冷却水咀的冷却分布， 在冷却过程中，水量进行动态调整，实现卷取温度T2按目标控制，直至带钢冷却结束。
[0006] 在上述技术方案中，还包括步骤五、自学习修正：层流冷却控制模型会根据卷取高 温计测得的本块钢或上块钢的头部温度进行修正，修正带钢中尾部的卷取温度T2,修正值 为Zl T2,实现带钢头部温度的精准控制。
[0007] 在上述技术方案中，所述步骤五中，所述自学习修正包括短期自学习和长期自学 习，所述短期自学习为针对本块带钢的头部温度，层流冷却控制模型修正本块带钢中尾部 的卷取温度T2 ;所述长期自学习为针对下块带钢在冷却过程中，层流冷却控制模型会根据 上块带钢的头部温度修正下块带钢中尾部的卷取温度T2。
[0008] 在上述技术方案中，所述带钢头部彡5m。
[0009] 在上述技术方案中，所述层流冷却辊道分为微调段和精调段，所述微调段为预设 定段，所述精调段为动态调整段。
[0010] 本发明阶梯式热轧带钢产线层流冷却控制方法，具有以下有益效果：本发明采用 阶梯式的冷却方式控制带钢头部的卷取温度，即在原卷取温度的基础上，通过正、负补偿带 钢头部温度，将带钢头部的卷取温度控制在一定范围内，实现带钢头部板形、平直度及硬度 适中，确保带钢头部在平稳运行，实现薄带钢顺利卷取及成卷后卷形良好，具体效果如下：
[0011] ①本发明在实施过程中不需要改造设备，现有设备及控制便可使用；
[0012] ②本发明适用于所有热轧薄带钢生产，采用此方法基本可以消除带钢在辊道上的 翻起、堆钢及钢卷内圈折叠、松卷的发生，据统计，带钢在辊道上翻起的概率由15%下降至 0. 2%，钢卷内圈折叠、松卷的概率由8%下降至0. 5%以内；
[0013] ③本发明简便易行、易于操作、实用性强。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为本发明阶梯式热轧带钢产线层流冷却控制方法的流程示意图；
[0015] 图2为本发明阶梯式热轧带钢产线层流冷却控制方法中阶梯冷却补偿温度呈负 数时卷取温度与带钢头部目标控制温度比较示意图；
[0016] 图3为本发明阶梯式热轧带钢产线层流冷却控制方法中阶梯冷却补偿温度呈正 数时卷取温度与带钢头部目标控制温度比较示意图；
[0017] 图4为本发明阶梯式热轧带钢产线层流冷却控制方法中微调段和精调段的结构 示意图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对 本发明的限制。
[0019] 参见图1，本发明阶梯式热轧带钢产线层流冷却控制方法，包括如下步骤：
[0020] 步骤一、带钢头部温度设定（所述带钢头部< 5m):层流冷却控制模型根据所生产 的钢种和厚度得到应控制的卷取温度T2,同时计算阶梯冷却补偿温度Z Tl (所述阶梯冷却 补偿温度是指卷取温度T2与带钢头部目标控制温度之间的温差值；卷取温度T2是层流冷 却控制模型根据带钢的屈服强度、抗拉强度和延伸率计算得到，但是如果完全遵从卷取温 度T2作为控制目标，会导致如【背景技术】中提到的出现带钢在辊道上翻起或堆钢等情况，或 者出现卷取后带钢头部折叠或钢卷内圈松卷等问题，在这种情况下需要对带钢头部目标控 制温度进行调整，引入阶梯冷却补偿温度Z T1，使得在不影响带钢屈服强度、抗拉强度和延 伸率的前提下，做到保证薄带钢在层流冷却辊道上稳定运行、防止带钢头部在辊道上翻起、 避免钢卷内圈出现折叠和松卷的出现，由于引入阶梯冷却补偿温度」Tl之后的带钢头部 目标控制温度与卷取温度T2相比较，在坐标图上犹如突然下降的阶梯一样，因此得名阶梯 冷却补偿温度」T1，由于【背景技术】中所提到的带钢缺陷仅在带钢头部出现，带钢中尾部没 有这种缺陷，所以对带钢中尾部的温度控制在卷取温度T2即可，无需引入阶梯冷却补偿温 度」Tl控制），得到带钢头部目标控制温度T2+」Tl ;当带钢头部进入层流冷却辊道时，终 轧高温计测得带钢头部的终轧温度为T1，层流冷却控制模型计算出带钢头部需要冷却的温 度 Tl - T2 - Z Tl ;
[0021] 步骤二、带钢头部冷却方案设置：层流冷却控制模型根据带钢头部需要冷却的温 度Tl 一 T2 - Z Tl和带钢的速度V，换算出带钢头部层流冷却水量hi，再根据层流冷却控 制模型中的冷却策略决定层流冷却水咀的冷却分布；
[0022] 步骤三、带钢中尾部温度设定：当带钢中尾部进入层流冷却辊道时，终轧高温计 测得带钢中尾部的终轧温度为T1，层流冷却控制模型计算出带钢中尾部需要冷却的温度 Tl - T2 ；
[0023] 步骤四、带钢中尾部冷却方案设置：层流冷却控制模型根据带钢中尾部需要冷却 的温度Tl 一 T2、带钢的速度V和时间进行积分计算，换算出带钢中尾部层流冷却水量h2， 再根据层流冷却控制模型中的冷却策略决定层流冷却水咀的冷却分布，在冷却过程中，水 量进行动态调整，实现卷取温度T2按目标控制，直至带钢冷却结束；
[0024] 步骤五、自学习修正：层流冷却控制模型会根据卷取高温计测得的本块钢或上块 钢的头部温度进行修正，修正带钢中尾部的卷取温度T2,修正值为Z T2,实现带钢头部温 度的精准控制，在本实施例中，所述自学习修正包括短期自学习和长期自学习，所述短期自 学习为针对本块带钢的头部温度，层流冷却控制模型修正本块带钢中尾部的卷取温度T2 ; 所述长期自学习为针对下块带钢在冷却过程中，层流冷却控制模型会根据上块带钢的头部 温度修正下块带钢中尾部的卷取温度T2。
[0025] 参见图2,在原卷取温度的基础上，通过负补偿带钢头部温度，将带钢头部的卷取 温度控制在合适范围内（图中最高的水平线为终轧高温计测得带钢头部的终轧温度T1，中 间的水平线为卷取温度T2,最低的水平线为带钢头部目标控制温度T2+」T1，中间和最低 水平线之间的距离即为阶梯冷却补偿温度」Tl)。
[0026] 参见图3,在原卷取温度的基础上，通过正补偿带钢头部温度，将带钢头部的卷取 温度控制在合适范围内（图中最高的水平线为终轧高温计测得带钢头部的终轧温度T1，中 间的水平线为带钢头部目标控制温度T2+」Tl，最低的水平线为卷取温度T2,中间和最低 水平线之间的距离即为阶梯冷却补偿温度」Tl)。
[0027] 本发明适用于带钢厚度小于2. Omm的薄材带钢，具体钢种及厚度参见下表1 :
[0028] 表1按钢种和带钢厚度设定阶梯冷却补偿温度
【权利要求】
1. 一种阶梯式热轧带钢产线层流冷却控制方法，其特征在于：包括如下步骤： 步骤一、带钢头部温度设定：层流冷却控制模型根据所生产的钢种和厚度得到应控制 的卷取温度T2,同时计算阶梯冷却补偿温度」T1，得到带钢头部目标控制温度T2+」Tl ; 当带钢头部进入层流冷却辊道时，终轧高温计测得带钢头部的终轧温度为T1，层流冷却控 制模型计算出带钢头部需要冷却的温度Tl 一 T2 Tl ; 步骤二、带钢头部冷却方案设置：层流冷却控制模型根据带钢头部需要冷却的温度 Tl 一 T2 - Z Tl和带钢的速度V，换算出带钢头部层流冷却水量hl，再根据层流冷却控制模 型中的冷却策略决定层流冷却水咀的冷却分布； 步骤三、带钢中尾部温度设定：当带钢中尾部进入层流冷却辊道时，终轧高温计测得 带钢中尾部的终轧温度为T1，层流冷却控制模型计算出带钢中尾部需要冷却的温度Tl 一 T2 ； 步骤四、带钢中尾部冷却方案设置：层流冷却控制模型根据带钢中尾部需要冷却的温 度Tl 一 T2、带钢的速度V和时间进行积分计算，换算出带钢中尾部层流冷却水量h2,再根 据层流冷却控制模型中的冷却策略决定层流冷却水咀的冷却分布，在冷却过程中，水量进 行动态调整，实现卷取温度T2按目标控制，直至带钢冷却结束。
2. 根据权利要求1所述的阶梯式热轧带钢产线层流冷却控制方法，其特征在于：还包 括步骤五、自学习修正：层流冷却控制模型会根据卷取高温计测得的本块钢或上块钢的头 部温度进行修正，修正带钢中尾部的卷取温度T2,修正值为」T2,实现带钢头部温度的精 准控制。
3. 根据权利要求2所述的阶梯式热轧带钢产线层流冷却控制方法，其特征在于：所述 步骤五中，所述自学习修正包括短期自学习和长期自学习，所述短期自学习为针对本块带 钢的头部温度，层流冷却控制模型修正本块带钢中尾部的卷取温度T2 ;所述长期自学习为 针对下块带钢在冷却过程中，层流冷却控制模型会根据上块带钢的头部温度修正下块带钢 中尾部的卷取温度T2。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的阶梯式热轧带钢产线层流冷却控制方法，其特 征在于：所述带钢头部< 5m。
5. 根据权利要求1至3中任一项所述的阶梯式热轧带钢产线层流冷却控制方法，其特 征在于：所述层流冷却辊道分为微调段和精调段，所述微调段为预设定段，所述精调段为动 态调整段。
【文档编号】B21B37/76GK104307891SQ201410623816
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月7日 优先权日:2014年11月7日
【发明者】田军利, 陈良, 陈宏涛, 张帆, 高智, 李宇兴, 刘刚 申请人:武汉钢铁(集团)公司