帶鋼熱連軋卷取溫度控制系統(tǒng).doc

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1、1國(guó)內(nèi)外帶鋼熱連軋卷取溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及意義1.1帶鋼熱連軋的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r1.1.1國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r從1924年阿斯蘭1470?mm和1926年巴特勒1070?mm帶鋼熱連軋機(jī)計(jì)算起，帶鋼熱連軋機(jī)已經(jīng)有八十多年的發(fā)展歷史了。它具有綜合技術(shù)性強(qiáng)、生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟(jì)效益大、發(fā)展迅速、自動(dòng)化程度高、新技術(shù)應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)?？梢宰鳛楹饬繃?guó)家工業(yè)發(fā)展水平的一個(gè)重要標(biāo)志?，F(xiàn)在，我國(guó)已經(jīng)具備設(shè)計(jì)和制造帶鋼熱連軋機(jī)的能力了。帶鋼熱連軋卷取溫度控制系統(tǒng)也有將近五十年的發(fā)展歷史了。1958年以前，實(shí)現(xiàn)了模擬AGC（自動(dòng)厚度控制）；1960年以前，實(shí)現(xiàn)了軋機(jī)調(diào)速、壓下、活套控制的電動(dòng)自動(dòng)化；

2、1962年，美國(guó)在麥克勞斯（Mclouth）鋼鐵公司1525?mm熱軋機(jī)上實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制；1964年，日本在新日鐵堺廠1420?mm熱軋上實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制；1971年11月日本新日鐵大分廠2235?mm熱軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)投入運(yùn)行，該熱軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)作為當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)典范。1980年以后，帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展得更加迅速，趨向成熟。圖1.1鞍鋼2150鋼廠帶鋼熱連軋2150mm層流冷卻生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)圖片80年代末期開始，國(guó)外許多熱軋帶鋼廠對(duì)現(xiàn)有冷卻設(shè)備進(jìn)行改造，目的是提高冷卻能力及溫度控制精度。為了提高溫度控制精度，避免因控制閥門開閉引起的冷卻水量波動(dòng)，造成溫度控制精度波

3、動(dòng)，國(guó)外熱軋帶鋼廠的冷卻設(shè)備均設(shè)置高位水箱，有些工廠具有水箱液面高度恒定控制技術(shù)。為了提高帶鋼寬度方向上水量分布的均勻性和提高下部冷卻能力，對(duì)噴水裝置進(jìn)行了改造。為了提高卷取溫度的控制精度，每個(gè)控制閥門所控制的水量減少，即控制單元呈細(xì)分化趨勢(shì)。日本眾多熱軋帶鋼廠在層流冷卻段內(nèi)設(shè)置測(cè)溫儀表，檢測(cè)帶鋼中間溫度，為控制模型實(shí)現(xiàn)前饋控制功能及提高設(shè)定計(jì)算精度服務(wù)。有些工廠在冷卻段中間設(shè)置帶鋼相變過程檢測(cè)儀，為模型計(jì)算帶鋼相變熱服務(wù)。微合金高強(qiáng)度鋼板的開發(fā)，對(duì)卷取溫度控制精度提出了更高的要求。國(guó)外許多熱軋帶鋼廠對(duì)現(xiàn)有的過程機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，有些工廠單獨(dú)設(shè)置一臺(tái)過程機(jī)來控制卷取溫

4、度，以提高模型計(jì)算速度、縮短再設(shè)定計(jì)算周期，提高控制精度。隨著冷卻設(shè)備的更新、改造，控制模型功能的擴(kuò)展及模型的進(jìn)一步理論化，國(guó)外眾多熱軋帶鋼廠的卷取溫度控制精度日益提高，帶鋼全長(zhǎng)卷取溫度±20℃的命中率大于94％，控制技術(shù)的優(yōu)化滿足了新鋼種開發(fā)的需要，使熱軋帶鋼的使用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。1.1.1國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r?1978年12月投產(chǎn)的武漢鋼鐵（集團(tuán)）公司的1700mm熱連軋機(jī)控制系統(tǒng)是我國(guó)引進(jìn)的第一套帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)基本是按照日本新日鐵大分廠的模式設(shè)計(jì)的。1993年11月，在武漢鋼鐵（集團(tuán)）公司、重慶鋼鐵設(shè)計(jì)研究院、北京科技大學(xué)的共同合作下，完成了武漢鋼鐵（

5、集團(tuán)）公司1700?mm熱連軋機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的更新改造工程。在國(guó)內(nèi)首次采用“硬件引進(jìn)，軟件立足國(guó)內(nèi)”的方針，新系統(tǒng)在不停產(chǎn)的情況下順利投入使用，并獲得了比原有系統(tǒng)更好的控制效果。該系統(tǒng)已正常運(yùn)行至今，產(chǎn)品的控制精度得到提高，該項(xiàng)目獲得了冶金部科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)，獲得了國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。隨后，在1995年5月，武漢鋼鐵（集團(tuán)）公司、北京科技大學(xué)、冶金自動(dòng)化研究院、北京鋼鐵設(shè)計(jì)研究院等單位又共同完成了太原鋼鐵（集團(tuán)）公司1549mm熱連軋機(jī)控制系統(tǒng)的建立和開發(fā)。?這兩個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施，標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)有能力依靠自己的力量設(shè)計(jì)和開發(fā)像熱連軋這樣過程控制系統(tǒng)。為了提高冷卻效果，曾提出過各

6、種冷卻方式。實(shí)驗(yàn)表明，低壓大水量的冷卻系統(tǒng)的冷卻效果比較好。20世紀(jì)60年代以來，所建的熱軋帶鋼軋機(jī)，絕大部分都采用低壓大水量的層流冷卻。圖1.1為卷取溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖1.2卷取溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖在輸出輥道的上部為分組封閉式冷卻水箱，裝有一定數(shù)量的虹吸管，下部則為帶壓力的噴嘴式冷卻系統(tǒng)。層流冷卻幾乎使鋼板泡在水中，并且通過輥道兩側(cè)裝置的側(cè)噴嘴不斷地吹動(dòng)鋼板表面的水按一定方向流動(dòng)，使得帶鋼表面上的水不斷的更新，大大提高了冷卻效率（比噴水式提高了30%～40%）。卷取溫度控制的目的，就是通過層流冷卻水段長(zhǎng)度的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，將不同情況（溫度、厚度、速度）的帶鋼從比較高的終軋

7、溫度迅速冷卻到所要求的卷取溫度，使帶鋼獲得良好的組織性能和力學(xué)性能。1.1課題意義及背景1.1.1課題背景熱軋帶鋼一部分是以鋼卷狀態(tài)提供給冷軋帶鋼的生產(chǎn)作為原料，其余則是以橫切鋼板或鋼卷狀態(tài)，提供給機(jī)械制造、建筑、造船工業(yè)、汽車制造業(yè)、壓力容器、輸油氣管道、冷彎型鋼等行業(yè)使用。由于產(chǎn)品用途的差異，對(duì)熱軋帶鋼機(jī)械性能的要求也不同。帶鋼軋后冷卻過程是調(diào)整產(chǎn)品性能的重要手段，其中卷取溫度控制是影響成品帶鋼性能的關(guān)鍵工藝參數(shù)之一。卷取溫度控制的目的，就是通過層流冷卻段長(zhǎng)度的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，將不同工況(溫度、厚度、速度)的帶鋼從比較高的終軋溫度迅速冷卻到