一種熱軋帶鋼超快冷區域頭部不冷控制方法與流程

本發明屬于熱軋帶鋼軋制技術領域，特別是涉及一種超快冷條件下的帶鋼頭部不冷段的高精度控制方法。

背景技術：

近年來，超快速冷卻技術在熱軋生產中的應用備受矚目。超快速冷卻技術具有冷卻效率高，冷卻均勻性好等特點，在生產低成本、高品質帶鋼，特別是在厚規格帶鋼的生產過程中扮演重要角色。厚規格帶鋼生產過程中，需采用頭部不冷的方式(俗稱干頭)來提高帶鋼頭部溫度，保證卷取機助卷輥對帶鋼頭部的順利咬入。帶鋼頭部不冷部分由于采用空冷方式，性能無法滿足使用需求，因此頭部不冷段長度的控制精度對成材率具有重要影響。

超快冷系統由于供水壓力大，集管流量大，冷卻集管開啟瞬間壓力損失大，供水壓力和集管流量達到穩定需要一定的時間，因此生產過程中，在帶鋼進入冷卻區前，超快冷集管一般需提前開啟，以確保在供水壓力和集管流量穩定后帶鋼才進入超快冷區域，所以超快冷區域難以實現頭部不冷功能。目前生產上當帶鋼頭部通過冷卻冷區時，通常超快冷集管正常開啟，層流冷卻集管關閉，利用超快冷之后帶鋼的“返紅”來保證帶鋼頭部的穩定卷取。但是對于一些厚規格高強鋼產品，僅僅需要帶鋼的“返紅”無法確保帶鋼頭部的穩定卷取。

目前有基于層冷冷卻的熱軋帶鋼頭部不冷長度控制方法(專利公開號：CN 104815852 A)，其中層流冷卻采用高位水箱供水，通過高位水箱液位控制水壓，由于層流冷卻集管開啟瞬間，高位水箱液位波動不足以產生過大水壓波動，因此層流冷卻頭部不冷控制過程水壓波動可以忽略。另有熱連軋線超快冷系統供水控制方法的研究(專利公開號：CN 103605390 A)，但其主要考慮軋鋼間隙節能降耗及降低管路系統沖擊，未涉及超快冷區域內帶鋼頭部不冷的控制方法。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種熱軋帶鋼超快冷區域頭部不冷控制方法，能夠減少超快冷集管開啟瞬間的供水管路壓力波動，使供水管路壓力和集管流量快速達到設定的目標值，減小頭部不冷段之后的過渡段長度，從而解決超快冷區域無法實現頭部不冷功能的技術難題。

本發明的熱軋帶鋼超快冷區域頭部不冷控制方法，其特征在于采用水壓預補償控制策略，通過控制系統對帶鋼頭部在生產線上所處的位置進行跟蹤，調整控制流程及控制時序，補償頭部不冷段通過超快冷區域后，超快冷集管開啟瞬間的引起的供水管路壓力損失，使超快冷系統管路壓力和噴嘴流量快速達到穩定值，減少頭部不冷段之后的過渡段長度，實現頭部不冷段長度的高精度控制。

附圖說明

圖1為本發明方法所用軋后冷卻設備的布置圖；

圖2為實施發明方法的超快冷壓力實測曲線；

圖3a\3b為常規方法與本發明方法的帶鋼溫度實測曲線對照圖。

具體實施方式

實施本發明熱軋帶鋼超快冷區域頭部不冷控制方法的設備配置見圖1：超快冷集管安裝在精軋機組出口和層流冷卻區入口位置，超快冷集管由泵站直接供水，泵站采用變頻泵或液力偶合器，超快冷機旁總供水管路上配置多個壓力調節閥組；每根超快冷噴嘴配置一套控制閥組，包括氣動開閉閥、流量調節閥及流量計。

熱軋帶鋼超快冷區域頭部不冷段長度的控制方法具體包括如下步驟：

步驟1：控制系統對帶鋼頭部在生產線上所處的位置進行跟蹤，當工藝要求的帶鋼頭部不冷段長度大于0m時，投入頭部不冷控制功能。

步驟2：當帶鋼頭部到達精軋機入口特定位置或精軋機第一機架F₁咬鋼時，超快冷控制系統向供水泵站發送供水壓力及流量信號，泵站采用開環控制方法供水壓力和總流量進行粗調，同時超快冷控制系統調整超快冷機旁供水管路上的壓力調節閥組至初始態，調節閥初始開口度優選35％～40％；

步驟3：超快冷供水泵站收到信號后，開始升頻，采用開環控制方法，使供水壓力接近0.2～0.9MPa區間的設定值，同時使供水流量接近3000～12000m³/h區間的目標值；

步驟4：當精軋機第二機架F₂咬鋼時，將所有超快冷集管氣動開閉閥置于關閉狀態，流量調節閥根據設定流量(45～350m³/hr)調節至所需開口度；

步驟5：當精軋機第四機架F₄咬鋼時，在設定壓力P_目標值的基礎上，增加壓力補償值ΔP，ΔP的取值范圍優選0.05MPa～0.25MPa，投入壓力閉環控制系統，調節快冷機旁供水管路上的壓力調節閥組使供水壓力達到P_目標值+ΔP；

步驟6：帶鋼頭部不冷段進入超快冷區域，控制系統對帶鋼頭部不冷段進行跟蹤，當頭部不冷段通過超快冷集管后，按設定的組態依次開啟超快冷集管。

步驟7：帶鋼頭部不冷段通過超快冷區域后，去掉壓力補償值ΔP，通過調節快冷機旁供水管路上的壓力調節閥組，進行壓力閉環控制，使供水管路壓力穩定在P_目標值；

步驟8：投入超快冷集管流量閉環控制系統，使超快冷集管流量快速達到設定的目標值，控制系統根據產品冷卻工藝要求動態調節超快冷集管開啟狀態。實施例：

鋼種：管線鋼X70；帶鋼厚度：16.87mm；帶鋼寬度：1650.0mm；精軋出口目標溫度FDT：810℃；超快冷出口目標溫度UFCT：600℃；頭部不冷段長度設定值：3m；超快冷設定總水量：8000m³/hr；超快冷壓力目標值P_目標值：0.85MPa；超快冷單根集管設定水量120m³/hr；頭部不冷壓力補償值ΔP：0.15MPa。

控制流程及控制時序：

1)控制系統對帶鋼頭部在生產線上所處的位置進行跟蹤，工藝要求的帶鋼頭部不冷段長度為3m，投入頭部不冷控制功能。

2)當軋機F₁咬鋼時，超快冷控制系統向超快冷供水泵站發送供水壓力及總流量信號，泵站采用開環控制方法供水壓力和總流量進行粗調，其中供水壓力為0.85MPa，總水量為8000m³/hr；同時超快冷控制系統調整超快冷機旁供水管路上的壓力調節閥組開口度至初始預定位置；使調節閥開口度保持在35％～40％；

3)泵站接收到信號后，采用開環控制器，將三臺變頻泵同時升頻至與目標壓力0.85MPa及總水量8000m³/hr對應的48Hz；

4)精軋機第二機架F₂咬鋼時，超快冷基礎自動化(L₁級)接收到來自過程控制系統(L₂級)的超快冷單根冷卻集管設定水量為120m³/hr，關閉超快冷集管氣動開閉閥，并根據單根集管設定水量，將冷卻集管調節閥開口度調整至對應位置；

5)精軋機第四機架F₄咬鋼時，超快冷壓力閉環控制器投入，將P_目標值+ΔP即1.0MPa作為供水管路壓力目標值，通過調節超快冷機旁供水管路上的壓力調節閥組使管路供水壓力達到目標值；

6)帶鋼頭部不冷段進入超快冷后，超快冷控制系統根據對帶鋼頭部進行實時跟蹤，當帶鋼頭部不冷段通過超快冷集管后，根據設定組態，依次開啟超快冷集管；

7)帶鋼頭部不冷段通過超快冷區域后，去掉壓力補償值ΔP，超快冷壓力閉環控制器壓力目標值由1.0MPa恢復為0.85MPa，通過調節快冷機旁供水管路上的壓力調節閥組，進行壓力閉環控制，使供水管路壓力穩定在0.85MPa；

8)超快冷集管流量閉環控制器投入，以120m³/hr作為設定值，通過調節集管控制閥組的流量調節閥，閉環控制超快冷單根集管流量；控制系統根據產品冷卻工藝要求動態調節超快冷集管開啟狀態。

圖2為超快冷供水管路壓力實際控制效果曲線，從中可以看到控制效果：泵站升速點開始，超快冷水壓上升；壓力閉環投入后，超快冷水壓達到壓力補償后的目標壓力；超快冷噴嘴開啟后，水壓快速達到工藝需求的目標壓力，避免了壓力在設定值附近的大幅度震蕩，縮短了過渡段的時間。

圖3a為常規方法帶鋼頭部不冷控制結果，帶鋼頭部不冷長度為3.24m，過渡段長度為4.35m；圖3b為采用改進后的本發明方法頭部不冷控制效果，帶鋼頭部不冷實際長度3.42m，無明顯過渡段存在，帶鋼頭部不冷過后，超快冷出口溫度迅速趨于目標值600℃，未出現因頭部不冷工藝的實施造成的帶鋼頭部溫度波動，同時帶鋼通卷溫度控制穩定，能夠滿足高品質帶鋼生產需要。