热轧带钢层流冷却系统优化
浅谈热连轧层流冷却水系统的探索和改进

设计 中 . 将层 流冷却 系统 中的层 流侧 喷和层流辊道冷却采 用
置在输出辊道的上方 , 组成一个几 十米 到 10多米长 的冷却 0
带, 对板带钢 的上下表面 和侧 向进行立体冷却 。整个冷却带 分为若 干个 冷却段 , 通过控制水 的流量 、 开启 冷却段 的数 目 和改变辊道速度来控制板带钢的冷却速度和终冷温度I ¨ 。 热轧带钢厂水循环系统中 , 流冷却水循环 系统 为轧 钢 层 工序最末端 的一个浊环系统 : 一是循 环供水流量大 ,
S in e& Te h l g s n ce c c noo yVi o i
科 教前 哨
科 技 视 界
21年7 02 月第 2 期 0
浅谈热连轧层流冷却水系统的探索和改进
刘 东东 ( 安阳钢 铁集 团有 限责任 公 司 河 南
【 摘
安阳
45 0 ) 5 0 0
要】 通过研 究某钢 厂热连轧 18m 70 m带钢 生产对层流冷却水 系统的运行 需求 , 并对层流冷却水 系统 长期运行规律 的
浪费较大。
s 比轧钢浊环水 系统 高 , s都 因此层流的 回返水不能直接返 回 至浊环冷水池直接供给生产现场使用 , 而必须返 回至浊环系 统 的化学除油器经处理和上塔冷却之后 。 才能满 足轧 钢浊环 水 的循环使用水质要求 , 这样就增加 了轧钢浊环水 系统的处
理负荷 , 造成轧钢浊环系统运行 的不平衡性和不稳定性 。
一
带钢 生产 中段 的轧钢浊环系统水。
11 层流系统 和轧钢浊环系统的水混 用方案 的问题和缺点 .
如果层 流侧 喷和辊 道冷却使用轧钢浊环 系统的循环水 . 就必须将等量 的水返 回轧钢浊环 系统 , 这样才能是 轧钢浊环
热轧带钢层流冷却过程控制系统

冷却过程
层流冷却过程通常分为三个阶段,即雾化阶段、成膜阶段和滴落阶段。在雾化阶段,冷却水被雾化成细小的水滴, 均匀地喷洒在带钢表面;在成膜阶段,水滴在带钢表面形成一层薄的、均匀的水膜;在滴落阶段,水膜逐渐变厚, 最终形成大滴落下,完成冷却过程。
热轧带钢层流冷却过 程控制系统
目 录
• 系统概述 • 系统架构与组成 • 热轧带钢层流冷却技术原理 • 控制系统的设计与实现 • 系统性能评估与优化 • 未来发展方向与展望
01
系统概述
系统定义与功能
系统定义
热轧带钢层流冷却过程控制系统是一 种用于控制热轧带钢在冷却过程中的 设备和技术的总称。
系统功能
人机界面模块
提供操作员与控制系统交互的界面,显示实 时数据和系统状态。
系统接口与通信
数据接口
实现控制系统与传感器、控制阀等硬件设备之间的数 据传输和通信。
网络接口
通过工业以太网等方式实现系统内部各模块之间的通 信。
人机接口
提供操作员界面,实现操作员与控制系统之间的交互。
03
热轧带钢层流冷却技术 原理
现场调试
将控制系统应用于实际生产线,根据实际运行情况进 行参数优化和调整。
05
系统性能评估与优化
系统性能测试与评估
测试目的
确保系统正常运行,评估系统性能是 否达到预期要求。
测试方法
采用仿真测试、实际生产测试和实验 室测试等方法,对系统的各个功能模 块进行测试。
测试内容
包括系统的稳定性、可靠性、精度和 响应速度等方面。
层流冷却技术简介
层流冷却技术是一种用于控制热轧带 钢温度的工艺技术,通过在带钢表面 喷洒冷却水,使带钢表面形成一层薄 的冷却水膜,实现快速、均匀的冷却 效果。
热轧带钢层流冷却控制系统及控制方法

1 层流冷却控制 系统现状
热连轧生产线层流冷却控制 的 目标是将带钢 温 度 降 至 工 艺 要 求 的 目标 卷 取 温 度 。热 连 轧 生 产 线层流冷却一般控制方法为 :通过实测热轧带钢 的 终 轧 温 度 、厚 度 及 运 行 速 度 ,根 据 轧 制 工 艺 确
定 的 冷 却 速 度 曲线 ,确 定 层 流 冷 却 区 阀 门开 启 数 量 和喷水 方式 ,使 带 钢达 到卷 取温 度要 求 。
贾占友 ,付 微 ,宋清 玉 ,张 辉
摘 要:介绍带钢热连轧机层流冷却控制系统 的现状 、冷却策 略及控 制技术难 点 ,对热轧带钢层流冷却控制方法进
行实例分析 。
关键词 :热轧带钢 ;控制冷却 ;层 流冷却 ;控制 系统 ;控制模型
中图分类号 :T G 3 3 3 . 2 文献标识码 :A 文章编号 :1 6 7 3 , 3 3 5 5( 2 0 1 3 )0 6 " 0 0 0 2 " 0 4
3 . 一重集 团大连设计研 究院有 限公 司研究员级 高级工程
工 墨玉
2 9 辱 第 期 基 期1 ) l … ’
y z j . s Oc  ̄L c o m C 。
2 层 流 冷 却 模 式及 控 制 难 点
2 . 1 层 流冷 却模 式
因为层流冷却控制过程具有多变量 、强耦合 、 非 线 性 、时 变 等特 点 ,所 以 目前 控 制 模 型 的 建模 步 骤 主要 为 :建 立 初 步模 型一 采集 数 据一 简 化模
1 ) 。
改 由专 门的计算机负责冷却过程控制 。随着计算
机 控制 技 术 、网络 技 术 以及 生 产工 艺水 平 的发 展 , 分 级 控 制 系 统 逐 渐 取 代 了集 中控 制 系统 。 目前 热 轧带钢层 流冷却计 算机控 制系统 一般分 为三级 ,
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。
轧钢层流冷却

内蒙古科技大学过程控制课程设计论文题目:热轧带钢层流冷却控制系统设计学生姓名:***学号:**********专业:测控技术与仪器班级:2008-1指导教师:李刚老师2011年 08月31日层流冷却作为控制轧制和控制冷却技术的一个组成部分,直接影响带钢的组织和性能,所以层流冷却过程成为热轧厂生产过程中非常重要的环节。
卷取温度控制精度是保证板带质量和板型良好的关键因素。
从具体实现过程可以看出层流冷却控制过程是一个以预设定计算和前馈修正计算为主,反馈控制为辅的复杂控制系统。
层流温度控制是根据精轧出口的速度, 厚度和精轧终轧温度以及要求的卷取温度对热输出辊道上下的层流冷却装置开启集管段进行设定和控制, 以保证带钢进入卷取机前的实际温度在要求卷取温度及其精度的范围内。
为保证获得具有良好综合机械性能的热轧带钢,必须使其迅速冷却到所需要的卷取温度。
带钢冷却具有变形强化和相变强化的综合作用,既能提高带钢强度,又能改善带钢的韧性和塑性。
热轧带钢的温度控制,一方面为了改善钢材的组织状态,提高带钢综合力学性能;另一方面可防止因不均匀变形造成的带钢扭曲和弯曲变形,还可以减少带钢表面氧化铁皮的生成。
关键词:前馈;反馈;自适应;层流冷却;卷取温度;热轧带钢摘要........................................................... - 1 - 第一章引言........................................ 错误!未定义书签。
第二章热轧带钢层流冷却系统的控制目标和任务..................... - 4 -2.1 热轧带钢层流冷却系统的控制目标.......................... - 4 -2.2 层流冷却系统的控制原理.................................. - 4 -2.2.1 层流的概念......................................... - 4 -2.2.2 对层流的数学描述................................... - 5 -2.2.3层流冷却的基本原理................................. - 5 -2.2.4 层流冷却现场结构模型............................... - 5 -2.3 层流冷却的控制难点:.................................... - 6 - 第三章层流冷却控制系统结构........................ 错误!未定义书签。
热轧带钢层流冷却温度优化控制策略研究

收稿 日期 : 1 0 2 2 0— 4— 7 0 基金项 目: 国家留学人员科研启动基金和南华大学博士启动基金资助 作者简介 : 谢海波( 92一) 男 , 17 , 湖南衡 阳人 , 南华大学机械工程学 院副教授 , 士. 博 主要 研究方 向 : 材料 成型工艺 与智能优化 .
摘 要: 在热轧带钢生产过程 中, 卷取温度是影响成品带钢性能的重要参数之一 , 其 精度 的高低 对带钢 质量 至关重要 . 为保 证产 品具有 良好 的性 能 , 用层流 冷却装 置对 采
热轧后 的板 带进 行 冷却控 制 , 水 系统的设 定是层 流冷却 过程控 制 的关键 . 冷 却过 喷 在 程 中带钢 的温度 不能在线 连续检 测 , 其过 程 具有 强非线性 和 时变性 , 而且在 冷却过 程
X E Ha.o , U a gj n , I a gh a , ANG Gu -o g I i Qi Ch n - L U Xin -u W b u od n
( . col f c a i l n ier g U i ri f ot hn , ny n , u a 2 0 1 C ia 1 Sh o o hnc gne n , n esyo uhC ia Hega g H n n4 10 , hn ; Me aE i v t S
中存在相变, 因此难以建立精确的数学模型去描述这一冷却过程. 随着带钢厚度, 精 轧 出 口温度和 轧制速 度 的变化 , 单独 的前侍/ 反馈 控 制很难 满足 高精度 的 温度 控制 需
要. 在本 文 的研 究 , 系列层流 冷却控 制 策 略被 采 用 , 一 包括 前馈/ 馈控 制 , 反 自适 应
me s id c n i u u l o g R n— o tT be Mah ma ia d l i i s f ce tfr d - a u ̄ o t o s a n u n yl u a l . t e t l mo e s n u f in o e c i s r i g lmia o l g p o e sd e t o c b n a n rc oi rc s u o n n—l e r t i n i a , me—v r t n, n h s a s in n i ai i a dp aet n io . ao r t
热轧线层流冷却控制原理

层流冷却是热轧车间不可或缺的重要设备之一,在轧钢过程中它能把带钢的温度从终轧温度冷却到卷取温度。
如果对层流冷却的控制失败,会造成财产安全等重大事故。
所以说对层流冷却的自动化控制必须做到精确、及时、安全可靠。
1 调节区温度控制调节区温度控制分为微调区控制、精调区控制和侧喷控制,冷却水通过气动阀门实现打开和关闭。
这些阀门的动作是电磁阀驱动的。
开关时序都是根据带钢跟踪系统自动打开和关闭的。
每个微调区和精调区上下喷头的水量由流量传感器监控。
如图1所示。
1.1 微调区控制1-20号冷却段为微调区控制,每组由四排上喷嘴和四个下喷嘴组成,每组下微调区喷水量为每小时108立方米,每组上微调区喷水量为每小时89立方米。
微调区根据带钢跟踪系统通过二级温度控制模型来打开和关闭冷却水喷嘴,基本将带钢温度控制在理想范围内。
1.2 精调区控制21-22号冷却段为精调区控制,每组由八排上喷嘴和把牌下喷组区组成。
每组下精调区喷水量为每小时54立方米,每组上精调区喷水量为每小时46立方米。
微调区根据带钢跟踪系统通过二级温度控制模型来打开和关闭冷却水喷嘴将带钢温度精确控制在设定范围内。
1.3 侧喷控制在层流冷却每个冷却段的后边都有侧喷单元,它由两个喷嘴组成。
最后一个冷却段的后面有四个侧喷喷嘴组成,侧喷在与轧制线相交的方向上冲走残留在带钢上部的冷却水。
其打开关闭时序也是根据带钢跟踪系统来设定的。
2 旋转梁翻转控制上冷却梁旋转是为了热轧线出现堆钢时方便把废钢从辊道上移走或者需要检修时方便更换维护层流冷却上的设备。
上冷却梁旋转共有22个旋转梁,每个冷却段的上梁能够单独旋转。
上喷射梁可以通过液压缸向上旋转。
如果在生产过程中发生堆钢,PL C 会触发急停信号,旋转梁会自动上翻并保持知道操作工手动放下。
操作工也可以点动操作旋转梁实现上翻和下翻。
检修时维护人员可以插入安全销防止事故发生。
3 边部遮挡精轧后带钢宽度方向上温度分布不均,并且在冷却段会更加分布不均,这导致带钢表面不平整,会起边浪。
热轧轧后层流冷却工艺设备及控制

( 中冶南方工程技术有 限公 司 , 湖北 武汉 40 2 ) 3 2 3 摘 要: 讨论轧后层流冷却 系统 的系统工 作原理和结构特点 , 并对带钢层流冷却控制模 型进行 了分 析 , 同时归纳 了
国内部分热轧 厂的层 流冷却装置的布置参数. 关键词 : 热轧 ; 流冷却 ; 降模 型 层 温
紧紧地 覆盖 在带 钢表 面而 不 飞 溅 . 当冷却 水 吸收 一
定 热量 后 , 快要形 成 汽 膜 前用 侧 喷 压 力 水将 旧水 更
钢板从 90o左右的终轧温度快速降到卷 曲所需的 0 C
带 钢 温度 ; 轧后 控 制 冷 却 可 防止 钢 材 在 冷 却 过 程 中 由于 冷却 不 均匀 而产 生不 均 匀 变 形 , 得 冷 却 后 的 使 带钢 晶粒 组织 细 化且 具 有 较 高 的强 度 极 限 、 服 极 屈 限及 低温 状 态下 的 冲 击 韧性 , 改善 热 轧钢 材 或 控 轧 钢材 的组 织 和性 能 , 提高 产 品的竞 争力 . 目前 冷却 系
层 流冷 却水 管 主 要包 括 上 喷 装 置 、 喷装 置 和 下 侧 喷装置 ( 图 1 . 见 )
控制 系统 由检测 元件 、 量仪 表 、 制 阀和计算 计 控
机系统等组成. 在精轧机出口、 卷取机人 口设有测温
仪 , 机旁 水箱 上设 有测 温仪 和液位 计 . 在 通过对 带钢
换 掉 , 而 吸收并 带走 大量 余热 . 从 水处 理 系统供 给 的
冷却水先进入机旁水箱 , 再分配到各个集管. 机旁水 箱不仅能保持水压稳定 , 而且 , 通过机旁水箱可对带 钢冷 却尖 峰用水 量进 行 调节 , 以减小 给水 泵压 力 , 利
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2 0 1 3年 第 4期
河 北冶全
H EBEI M ETA LLU R GY
To t a l N O. 2 08 2 0 1 3, Nu mb e r 4
热 轧 带 钢 层 流 冷 却 系 统 优 化
王 春 燕
( 莱 钢 集 团 银 山 型 钢公 司 板带 厂 , 山东 莱芜 2 7 1 1 0 4 ) 摘要 : 研 究 莱 钢 1 5 0 0 mm 热 轧带 钢 生 产 线 控 冷 系 统 存 在 行 优
( 1 ) 设备方面 : 板 带 穿 过 轧 线 控 冷 设 备 层 流 冷
却后 , 表 面冷 却 不 均 , 存 在红 黑 色相 问 的斑 马 线 , 冷 却 后导 致表 面存 在斑 点 、 花纹 颜色 不均 等现象 , 外 观
伸率 波动 在 1 0 %左右 , 造 成 部 分 产 品 力 学 性 能 不 合, 每月 由此产 生 的协 议 材 占到 总 产 量 的 0 . 3 %以 上; 另 由于层冷 模 型运 行 不 稳 定造 成 改 规格 前 几 支 层冷 控制 出现 大 范 围的 波动 , 给卷 取 带 来很 大 的 困 难, 带材 通 条性 能 存 在很 大 波动 , 卷 型较 差 , 只能 按 照协议 材 处理 , 约 占到 总 产 量 的 0 . 1 % 。 由此 层 流 冷却造 成 的产 品 降 级 占总 产 量 的 0 . 4 %以上, 给 宽
Ab s t r a c t :I t i s r e s e a r c h e d t h e pr o b l em s i n t he c on t r o l l e d c o o l i ng s y s t e m o f 1 5 0 0 m m h ot— r ol l i ng s t r i p s t e e l
格为( 1 . 2~2 0 ) mm ×( 7 0 0 ~1 3 5 0 ) mm, 主 要 生 产
设 备有 2座 步 进 式数 字 化 加 热 炉 、 1架 可 逆 粗 轧 轧 机、 1个 热 卷箱 、 6架 四辊 全 液 压 精 轧 机 组 、 层 流 冷
备, 能 够起 到改善 组织 和性能 的作用 , 冷却 质量 差 会 造成产 品 的外 在 和 内在 的质量 问题 。 由于 以上 问题 的存在 , 导致冷却不 均, 进 而 造 成 产 品性 能差 别 较
f o un d a t i o n f o r d e v el o p me n t o f n e w p r od u c t s i s l ai d.
Ke y W o r d s:ho t— r o l l i ng s t r i p s t e e l ;l ami n a r c o o l i n g;m od e l ;i nt e g r a t e d ma na g e men t ;o pt i mi za t i o n
化, 改 善 了带 钢 表 面 存 在 斑 点 、 花纹颜色不均等质量问题 ; 提 高 了模 型 设 定 的 准 确 性 和 灵 活 性 , 为新产 品
的开发奠定了坚实基础。
关键词 : 热轧带钢 : 层 流 冷却 ; 模型 ; 集管 ; 优 化
中图分类号 : T G 3 3 3 . 2 文 献标 识 码 : B 文章编号 1 0 0 6— 5 0 0 8 f 2 0 1 3 ) 0 4— 0 0 5 6— 0 2
l i n e o f La i St e e 1 . The l a mi na r c oo l i n g e qu i pm e n t s a n d c o n t r o l mo d e l a r e o p t i mi z e d,t h e qu a l i t y p r o bl e ms o f
1
前 言
没定准 确性 和模 型 自学 习能力 较差 , 冷却 能力 不足 , 造成整 批 的层 冷 温 度 波动 较 大 , 只 能 降低 终 轧 速度
以满 足工艺 的要求 。 层 流冷 却 是 板 带 生 产 过程 中 的 重 要 的控 冷设
莱钢 1 5 0 0 mm 热 轧带 钢生 产 线设 计 的产 品 规
s u r f a c e pi mp l e a n d u ne ve n c o l o r a r e i mp r o v e d, a c c u r a c y a n d f l e x i bi l i t y o f mo d e l s e t t i n g i mp r ov e d, a nd a
OPTI MI ZATI ON OF LAM D AR COoLI NG S YS TEM OF HOT —ROLLI NG S TRI P S TEEL
Wa n g Chu n y a n
( S h e e p a n d S t r i p S t e e l Ro l l i n g Mi l l ,Yi n s h a n S e c t i o n S t e e l Co . ,L t d . ,L a i wu I r o n a n d S t e e l Gr o u p ,L a i wu, S h a n d o n g,2 7 1 1 0 4)
却、 2台卷 取机 , 免扣 自动 打捆 机 等 具有 国内领 先 水
平 的技 术装 备 。
该 生 产 线 层 流 冷 却 系 统 在 运 行 过 程 中 先 后 出 现
了 以下 问 题 :
大, 以Q 2 3 5钢 种 为 例 , 在 相 同 规格 、 同 等 温 度设 定
的基 础上 , 抗拉 、 屈 服 强度 波 动 在 1 0 0 MP之 问 , 延