專利名稱：：一種厚板軋后控制冷卻預計算方法
技術領域：
：本發明涉及板材軋后控制冷卻的一種預計算方法，特別涉及一種厚板軋后控制冷卻預計算方法。
背景技術：
：厚板的軋后冷卻過程的控制系統一般分兩層，上層為監督控制層，根據控制目標要求預先給出冷卻每塊鋼板所需的冷卻水流量密度、輥道速度等控制變量的設定值。底層為現場回路控制層，根據設定值對各底層回路進行實時動態控制。上層的監督控制部分，也可以叫做預計算部分。由于在厚板軋后冷卻過程中，除了冷卻水流量、輥道速度、冷卻段開啟個數等控制變量對板終冷溫度和冷卻速率有直接影響外，鋼板終軋溫度、鋼板厚度、冷卻水溫度等也對鋼板的冷卻有較大影響。各影響因素與控制量之間為強烈的非線性關系，并且各變量之間存在強耦合。因此，在冷卻過程中準確計算冷卻水流量密度、鋼板速度等設定值的是一個難點。GuanS,LiHX,TsoSK.等在((Process,IEEETransactionsonControlSystemsTechnology))(控制系統技術)(2001，9(2):348_356)上發表的“MultivariableFuzzySupervisoryControlforLaminarCooling”(層流冷卻多變量監督控制方法)，介紹了換熱計算的數學模型，該模型可以用于計算冷卻水流量等控制量，但該文章沒有給出具體的實現方法，特別是沒有給出控制量的具體尋優方法。龔彩軍等在《東北大學學報(自然科學版)》(2005，26(2):604_608)中發表的《中厚板軋后冷卻的過程控制》采用物理模型，計算冷卻水流量等控制量的設定值，但未提供具體如何尋優設定值的方法，也未討論如何克服各變量之間的耦合關系。日本專利公開號JP5026871A提供的鋼板材料的預測方法，即在每個過程對產品進行預計算，通過連鑄模型計算結晶，晶體間隔狀態，用熱傳導模型計算鋼板進入加熱爐的歷史溫度曲線，用軋鋼模型和熱處理模型計算軋制過程和連續冷卻過程中鋼鋼板的結晶擴散狀況、過熱度、溫度保持時間、軋制和相變，應用材質紋理模型計算鋼板應力，硬度等指標。從現有的專利表明，以上專利都沒有涉及到厚板在線控制冷卻系統的預計算方法。
發明內容本發明的目的是提供一種厚板軋后控制冷卻的預計算方法，這種預計算方法能夠為厚板加速冷卻過程提供精確的控制量設定值，從而能夠適應各種鋼材的生產需求。本發明的技術構思本計算方法包括三個模塊分別為鋼板平均速度和開閥個數設定值計算模塊，冷卻水流量設定值計算模塊，“位置_溫度”曲線設定值計算模塊。在求鋼板平均速度設定值和開閥個數方面在計算鋼板平均速度設定值和開閥Nh=.權利要求一種厚板軋后控制冷卻預計算方法，其特征在于包含以下步驟步驟1初始化，得到鋼板厚度d、鋼種信息及成分，測量得到當前冷卻水溫度Tw；步驟2利用下式計算開閥個數和鋼板平均速度設定值<mrow><mi>t</mi><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mover><mi>T</mi><mo>^</mo></mover><mn>0</mn></msub><mo>-</mo><msubsup><mi>T</mi><mi>e</mi><mi>o</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><msup><mi>CR</mi><mi>o</mi></msup></mrow><mrow><msub><mi>N</mi><mi>h</mi></msub><mo>=</mo><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mi>N</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>]</mo><mo>,</mo></mtd><mtd><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mrow><mo>|</mo><mi>t</mi><mo>×</mo><msub><mi>v</mi><mi>B</mi></msub><mo>|</mo></mrow><msub><mi>l</mi><mi>h</mi></msub></mfrac><mo>]</mo><mo><</mo><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mi>N</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>]</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mrow><mo>|</mo><mi>t</mi><mo>×</mo><msub><mi>v</mi><mi>B</mi></msub><mo>|</mo></mrow><msub><mi>l</mi><mi>h</mi></msub></mfrac><mo>]</mo><mo>,</mo></mtd><mtd><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mi>N</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>]</mo><mo>≤</mo><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mrow><mo>|</mo><mi>t</mi><mo>×</mo><msub><mi>v</mi><mi>B</mi></msub><mo>|</mo></mrow><msub><mi>l</mi><mi>h</mi></msub></mfrac><mo>]</mo><mo><</mo><mi>N</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>N</mi><mo>,</mo></mtd><mtd><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mi>N</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>]</mo><mo>≤</mo><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mrow><mo>|</mo><mi>t</mi><mo>×</mo><msub><mi>v</mi><mi>B</mi></msub><mo>|</mo></mrow><msub><mi>l</mi><mi>h</mi></msub></mfrac><mo>]</mo></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow><mrow><msub><mi>v</mi><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>N</mi><mi>h</mi></msub><mo>×</mo><msub><mi>l</mi><mi>h</mi></msub></mrow><mi>t</mi></mfrac></mrow>其中，lh為集管組間距，Nh為開閥個數，v0為鋼板平均速度設定值，t為鋼板經過冷卻區的時間，和CRo分別為目標終冷溫度和目標冷卻速率，為目標開冷溫度；步驟3選取冷卻水流量Q0(任意選取設備允許流量的最小值)，并令k＝1，Q(k)＝Q0；步驟4通過步驟1得到的初始化信息，以及鋼板的上下表面邊界條件、空冷換熱系數αair、水冷換熱系數αw，利用熱傳導方程計算得到鋼板厚度方向的溫度分布，以及在初始溫度為時，經過時間t后鋼板冷卻溫度T′e；令eCR＝(TeoT′e)/t如果，|eCR|＜ε，其中ε為極小偏差≤0.0001，則Q0＝Q(k)，計算結束；否則進入步驟5；步驟5令k＝k+1，(0＜α＜1)，α為權系數；轉步驟4。F200910054249XC0000014.tif,F200910054249XC0000015.tif,F200910054249XC0000016.tif,F200910054249XC0000021.tif2.如權利要求1所述的厚板軋后控制冷卻預計算方法，其特征在于所述步驟4中熱傳導方程的計算過程如下測量得到P、cp、λ^p和々K，利用下式其中Τ為鋼板溫度，y為鋼板厚度方向坐標；P為密度；cp為鋼板比熱容；λ為熱傳導系數j為奧氏體相轉換速率；hY為奧氏體的熱焓；ha為鐵素體的熱焓；鋼板的上下表面邊界條件為浮=-ocJT-TJdy其中，a代表鋼板表面的換熱系數，分別代表不同冷卻條件下的空冷換熱系數或水冷換熱系數CipT00為環境溫度，空冷換熱系數由下面公式求得αα,=σ0ε(Τ4-Τ:)/(Τ-Τα)其中，=5.67X10_8為黑體輻射常數，ε為鋼鐵表面輻射率，且ε<1，T00為環境溫度；令Q=Q(k)，代入下式計算水冷換熱系數αw3.如權利要求1或2所述的厚板軋后控制冷卻預計算方法，其特征在于還包括步驟6計算位置-溫度曲線設定值應用步驟2和步驟5計算得到的控制參數Vtl，Qtl，代入公式(4)-(7)中的ν和Q，求解可得到鋼板表面溫度和中心溫度的“時間-溫度”曲線，在沿輥道方向取η個點，令每點坐標為Xj(j=1，...，η)，鋼板行進到對應位置處的表面溫度和中心溫度分別為Tlj和T2j；采用公式全文摘要本發明公開了一種厚板軋后控制冷卻預計算方法，通過(1)初始化，得到鋼板厚度d、鋼種信息及成分，測量得到當前冷卻水溫度Tw；(2)用公式計算得到開閥個數Nh和鋼板平均速度設定值v0；(3)選取冷卻水流量Q0，令k＝1，Q(k)＝Q0；(4)用步驟(1)中初始化信息及系數，步驟(2)得到的控制參數v0和步驟(3)流量Q(k)，求解公式(4)-(7)，計算在初始溫度下，經過時間t后鋼板冷卻溫度，并記此計算得到鋼板冷卻溫度為T′e，令如果，|eCR|＜ε，ε≤0.0001，則Q0＝Q(k)計算結束，否則進入下一步驟；(5)令k＝k+1，(0＜α＜1)，α為權系數，轉步驟(4)；(6)計算位置-溫度曲線設定值。本發明可以推廣到國內外各鋼廠用于中厚板軋后控制冷卻中的預計算，具備良好的推廣及應用前景。文檔編號B21B45/02GK101934295SQ200910054249公開日2011年1月5日申請日期2009年6月30日優先權日2009年6月30日發明者劉曄,吳扣根,王笑波,賀達倫申請人:寶山鋼鐵股份有限公司