热轧螺纹钢轧后控冷寻优水箱参数实时调整的方法与流程

本发明涉及技术领域为热轧螺纹钢轧后控冷寻优水箱参数实时调整的方法。

背景技术：

为了得到品质较高、稳定性良好的热轧螺纹钢棒材，通常要求使用控轧控冷、在线热处理、精密轧制等先进工艺技术，以得到在规格、产量、质量和性能方面都具有较强的竞争力的产品。已有大量的研究和实际生产应用结果表明，控轧控冷工艺是改变钢材的微观组织和晶粒尺寸，进而对其性能进行调控的重要方法手段之一。

在轧制生产过程中，需要通过精准实施的工艺参数，以确保产品最终的组织性能和宏观尺寸精度要求，尤其在控轧控冷方面，必须在轧制线上某些位置设置冷却装置，对将要进入新轧制机组进行压下工艺的轧件或者终轧后的轧件成品配以水箱冷却+空冷恢复，实现轧件冷却温度的控制。合理地调控水冷工艺可有效地细化相变前的奥氏体组织，控制基于微合金化的第二相粒子析出尺寸、份数、分布，使其在基体中按需要合理析出，提高母材强度，同时还能减小珠光体团的尺寸，细化珠光体片层间距，可以有效地提高材料的强韧性。此外，轧后控制冷却可以有效地减少钢材表面氧化皮的产生，防止钢材在冷却过程中由于冷却不均而产生的不均匀变形。总之，通过调控钢材轧后冷却条件来控制奥氏体组织状态、相变条件、碳化物析出行为、相变后钢的组织和性能，利用相变强化以提高钢材的强度。

在热轧螺纹钢筋棒材的生产过程中，由于其规格、批次等之间的差异，其控冷工艺的也不同。为了满足对不同规格、不同批次的钢材的轧后冷却工艺参数(即对始冷温度和终冷温度)的合理控制，应对水冷和空冷序列、水冷开口度以及长度等参数进行合理的实时调控，以得到工艺要求的相应的金相组织和性能指标。

综上，为了保证钢材各部位的冷却均匀，并使其达到组织的均匀性，改善钢材的表面质量，根据要求的始冷温度和终冷温度，合理调控水冷工艺，对水冷和空冷序列、水冷开口度以及长度等参数进行实时调控，提出了一种通过以实时计算为主、数据表对比为辅，实现对冷却环节快速反算，实时提供可达到目标温度的最佳冷却模式水箱开口度值序列，实现生产工艺过程的自动控制，对水冷和空冷工段进行自动调节，以适应生产的需要，并达到生产过程中的节能减耗。

技术实现要素：

为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种热轧螺纹钢轧后控冷寻优水箱参数实时调整的方法，通过以实时计算为主、数据表对比为辅，实现对冷却环节快速反算，实时提供可达到目标温度的最佳冷却模式水箱开口度值序列。实现生产工艺过程的自动控制，对水冷和空冷工段进行自动调节，以适应生产的需要，并达到生产过程中的节能减耗。

为达到上述目的，本发明热轧螺纹钢轧后控冷寻优水箱参数实时调整的方法，其特征在于，所述的方法包括下述步骤：

s1：设置第一个水冷的水箱为当前水箱，并设置当前水箱开口度为最大，后续水箱开口度全部关闭；

s2：推算整个冷却过程结束后轧件内外温度，记结束温度为tn，记预先输入目标温度为tm和tma(n)；

s3：比较结束温度tn与目标温度tm和tma(n)：

如果预计结束温度低于目标温度，则降低开口度值并带入s2重新推算；

如果预计结束温度高于目标温度；如果此时开口度不为最大值，则增加开口度重新带入s2计算；如果当前开口度为最大值，设置下一个水箱为当前水箱，进入s1；如果当前水箱为最后一个水箱，则提示用户冷却环节无法冷却至目标温度；

如果预计结束温度与目标温度近似；则记录当前序列水冷开口度数组。

进一步的，在所述的步骤s1之前还包括步骤：

s11：读取数据表，查找与当前初始温度与目标温度近似的记录；如果找到一条或多条记录，比较最相近的记录并使用记录表中的开口度序列；

s12：如果未找到记录，不为0的是水冷阶段按照s1步骤进行推算。

进一步的，还包括步骤s4：向用户输出了开口度序列，并向记录表中添加该条记录，记录内容包括：初始温度，结束温度，开口度序列。

本发明针对热轧棒材生产过程中冷却前和冷却后的温度设定，基于算法学习，有效地对水冷和空冷序列、水冷开口度以及长度等参数进行实时调控，实现了以实时计算为主、数据表对比为辅，对冷却环节快速反算，能实时提供可达到目标温度的最佳冷却模式水箱开口度值序列，实现生产工艺过程的自动控制，对水冷和空冷工段进行自动调节，以适应生产的需要，并达到生产过程中的节能减耗。

附图说明

图1轧件冷却过程示意图；

图2冷却环节流程图

具体实施方式

本发明的原理和操作简述如下：

根据对轧件冷却前的温度检测，基于当前轧件的工艺规程，并结合已有的轧件温度控制工艺数据库，通过对比，实时提供可达到目标温度的最佳冷却模式水箱开口度值序列，对水冷和空冷工段进行自动调节。当已有的工艺数据库内的参数不满足工艺要求时，则通过算法学习、不断迭代推算，实现对冷却环节快速反算，从而得到该轧件在得到目标温度时所需的最佳冷却模式，并将计算结果反馈到水箱控制系统，实时调控可达到目标温度的最佳冷却模式水箱开口度值序列，以满足生产工艺过程中对轧后冷却工艺的实时调控。

对于热轧棒材的生产线而言，一般在轧制后需经过一定长度的自然空冷距离，随后布置一节水箱，并以此序列重复排列，以实现对轧后棒材的冷却制度的调控，如图1所示。本发明基于棒材轧制生产过程中对水冷和空冷序列、水箱开口度等参数的在线实时调整系统，主要需要的硬件监测设备为冷却前和冷却后设置红外温度监测仪，水箱内开口度的自动调控装置以及相应的软件控制模块。总配置方式为：轧件冷却前温度检测装置—预设的基于轧件温度控制的工艺数据库—用于计算轧件冷却前和冷却后的温度信息处理模块—水箱冷却参数调整系统。

其中，在冷却前和冷却后采用红外温度计对轧件的温度进行监控。

输入：冷却前钢表与钢芯温度，水冷空冷序列以及长度，水冷开口度最大值，钢表温度目标值

输出：开口度值序列

如图1所示：待冷却轧件出口处有红外温度计，可以测得冷却前轧件温度t0，轧件会经过多个水冷和空冷阶段，此处假设会经过六个空冷阶段和五个水冷阶段，空冷和水冷交替出现。计算时每个空冷阶段需要空冷长度参数la1-la6，需要水冷阶段的参数是水箱长度lb1-lb5、水箱开口度上限k1-k5。本算法通过得知以上参数，可以计算出水箱开口度一定时轧件冷却后温度tn，并通过对照用户提供的目标温度tm与tn(结束温度)，同时考虑到节约成本，通过以实时计算为主，数据表对比为辅，实现对冷却环节快速反算，实时提供能达到目标温度情况下最佳水箱开口度值序列。

实现过程如图2所示：

s1：读取数据表，查找与当前初始温度与目标温度近似的记录，误差值可以自定义设定，例如初始温度1100℃，目标温度700℃，误差值10℃，则在数据表中查找记录应该符合条件为：初始温度为1100±10℃，同时目标温度为700±10℃。如果找到一条或多条记录，比较最相近的记录并使用记录表中的开口度序列。

s2：如果未找到记录，例如同上条件，同时最大开口度序列为：0,90,0,95,0,98,0,0，其中最大开口度为0的属于空冷阶段，当轧件在空冷阶段时，计算平台直接推算空冷阶段结束后轧件内外温度，在以下步骤中省略；不为0的是水冷阶段，水冷阶段按照以下步骤推算。

s3：设置第一个水冷的水箱为当前水箱，并设置当前水箱开口度为最大，后续水箱开口度全部关闭。

s4：推算整个冷却过程结束后轧件内外温度，记结束温度为tn，记预先输入目标温度为tm和tma(n)(马氏体温度)。

s5：比较结束温度tn与目标温度tm和tma(n)，会有以下三种情况：

(1)预计结束温度低于目标温度。降低开口度值并带入s4重新推算。

(2)预计结束温度高于目标温度。如果此时开口度不为最大值，使增加开口度重新带入s4计算，如果当前开口度为最大值，设置下一个水箱为当前水箱，进入s3。如果当前水箱为最后一个水箱，则提示用户冷却环节无法冷却至目标温度。

(3)预计结束温度与目标温度近似(近似参考s1)。则记录当前序列水冷开口度数组。向用户输出了开口度序列，并想记录表中调价该条记录，记录内容包括：初始温度，结束温度，开口度序列。

s6：设置开口度并执行冷却程序。如果还有多条轧件待冷却，则返回s1继续后续计算。