带钢热连轧卷取温度控制系统.doc

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1、1国内外带钢热连轧卷取温度控制系统的发展现状及意义1.1带钢热连轧的国内外发展状况1.1.1国外发展状况从1924年阿斯兰1470 mm和1926年巴特勒1070 mm带钢热连轧机计算起，带钢热连轧机已经有八十多年的发展历史了。它具有综合技术性强、生产效率高、经济效益大、发展迅速、自动化程度高、新技术应用广泛等特点。可以作为衡量国家工业发展水平的一个重要标志。现在，我国已经具备设计和制造带钢热连轧机的能力了。带钢热连轧卷取温度控制系统也有将近五十年的发展历史了。1958年以前，实现了模拟AGC（自动厚度控制）；1960年以前，实现了轧机调速、压下、活套控制的电动自动化；

2、1962年，美国在麦克劳斯（Mclouth）钢铁公司1525 mm热轧机上实现了计算机控制；1964年，日本在新日铁堺厂1420 mm热轧上实现了计算机控制；1971年11月日本新日铁大分厂2235 mm热轧计算机控制系统投入运行，该热轧计算机控制系统作为当时的设计典范。1980年以后，带钢热连轧计算机控制系统发展得更加迅速，趋向成熟。图1.1鞍钢2150钢厂带钢热连轧2150mm层流冷却生产现场图片80年代末期开始，国外许多热轧带钢厂对现有冷却设备进行改造，目的是提高冷却能力及温度控制精度。为了提高温度控制精度，避免因控制阀门开闭引起的冷却水量波动，造成温度控制精度波

3、动，国外热轧带钢厂的冷却设备均设置高位水箱，有些工厂具有水箱液面高度恒定控制技术。为了提高带钢宽度方向上水量分布的均匀性和提高下部冷却能力，对喷水装置进行了改造。为了提高卷取温度的控制精度，每个控制阀门所控制的水量减少，即控制单元呈细分化趋势。日本众多热轧带钢厂在层流冷却段内设置测温仪表，检测带钢中间温度，为控制模型实现前馈控制功能及提高设定计算精度服务。有些工厂在冷却段中间设置带钢相变过程检测仪，为模型计算带钢相变热服务。微合金高强度钢板的开发，对卷取温度控制精度提出了更高的要求。国外许多热轧带钢厂对现有的过程机控制系统进行改造，有些工厂单独设置一台过程机来控制卷取温

4、度，以提高模型计算速度、缩短再设定计算周期，提高控制精度。随着冷却设备的更新、改造，控制模型功能的扩展及模型的进一步理论化，国外众多热轧带钢厂的卷取温度控制精度日益提高，带钢全长卷取温度±20℃的命中率大于94％，控制技术的优化满足了新钢种开发的需要，使热轧带钢的使用领域进一步扩大。1.1.1国内发展状况 1978年12月投产的武汉钢铁（集团）公司的1700mm热连轧机控制系统是我国引进的第一套带钢热连轧计算机控制系统。这个系统基本是按照日本新日铁大分厂的模式设计的。1993年11月，在武汉钢铁（集团）公司、重庆钢铁设计研究院、北京科技大学的共同合作下，完成了武汉钢铁（

5、集团）公司1700 mm热连轧机计算机系统的更新改造工程。在国内首次采用“硬件引进，软件立足国内”的方针，新系统在不停产的情况下顺利投入使用，并获得了比原有系统更好的控制效果。该系统已正常运行至今，产品的控制精度得到提高，该项目获得了冶金部科技进步特等奖，获得了国家科技进步一等奖。随后，在1995年5月，武汉钢铁（集团）公司、北京科技大学、冶金自动化研究院、北京钢铁设计研究院等单位又共同完成了太原钢铁（集团）公司1549mm热连轧机控制系统的建立和开发。 这两个项目的实施，标志着我国已经有能力依靠自己的力量设计和开发像热连轧这样过程控制系统。为了提高冷却效果，曾提出过各

6、种冷却方式。实验表明，低压大水量的冷却系统的冷却效果比较好。20世纪60年代以来，所建的热轧带钢轧机，绝大部分都采用低压大水量的层流冷却。图1.1为卷取温度控制系统结构图。图1.2卷取温度控制系统结构图在输出辊道的上部为分组封闭式冷却水箱，装有一定数量的虹吸管，下部则为带压力的喷嘴式冷却系统。层流冷却几乎使钢板泡在水中，并且通过辊道两侧装置的侧喷嘴不断地吹动钢板表面的水按一定方向流动，使得带钢表面上的水不断的更新，大大提高了冷却效率（比喷水式提高了30%～40%）。卷取温度控制的目的，就是通过层流冷却水段长度的动态调节，将不同情况（温度、厚度、速度）的带钢从比较高的终轧

7、温度迅速冷却到所要求的卷取温度，使带钢获得良好的组织性能和力学性能。1.1课题意义及背景1.1.1课题背景热轧带钢一部分是以钢卷状态提供给冷轧带钢的生产作为原料，其余则是以横切钢板或钢卷状态，提供给机械制造、建筑、造船工业、汽车制造业、压力容器、输油气管道、冷弯型钢等行业使用。由于产品用途的差异，对热轧带钢机械性能的要求也不同。带钢轧后冷却过程是调整产品性能的重要手段，其中卷取温度控制是影响成品带钢性能的关键工艺参数之一。卷取温度控制的目的，就是通过层流冷却段长度的动态调节，将不同工况(温度、厚度、速度)的带钢从比较高的终轧温度迅速冷却到