一種棒線材生產線控溫軋制工藝的控制方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于低溫軋制領域，尤其涉及一種棒線材生產線控溫軋制工藝的控制方法 和裝置。
【背景技術】
[0002] 在熱軋棒材、線材生產工藝中，通過細化晶粒，既提高鋼的強度又改善鋼的韌性， 是控制軋制工藝的獨特之處，也是其它通過增加稀有合金元素等方法所不及的。棒線材生 產線的控制軋制工藝主要為控溫軋制。經實踐證明，棒線材生產線上應用控溫軋制工藝和 軋后控制冷卻工藝可采用低碳鋼代替微合金或低合金鋼，獲得的產品質量好、金屬收得率 高、生產成本低，能為鋼廠帶來巨大的經濟效益，而得到廣泛的應用。
[0003] 控溫軋制工藝的關鍵在于精確控制精軋機組入口的軋件溫度和軋件斷面溫差。目 前，國內大多棒線材生產線控溫軋制工藝參數的確定，多是照搬或者參照已投產的生產線， 工程設計與實際生產脫節，設備參數和工藝布局不盡合理，造成資源的浪費。
【發明內容】
[0004] 本發明實施例的目的在于提供一種棒線材生產線控溫軋制工藝的控制方法，以解 決國內現有技術中大多棒線材生產線控溫軋制工藝參數的確定，多是照搬或者參照已投產 的生產線，工程設計與實際生產脫節，設備參數和工藝布局不盡合理，造成資源的浪費的問 題。
[0005] 本發明一方面提供了一種棒線材生產線控溫軋制工藝的控制方法，所述方法包括 以下步驟：
[0006] 根據所述鋼種M和相應的連續冷卻轉變曲線特性，確定軋件生成相變組織的臨界 相變溫度和臨界冷卻速度；根據水冷箱長度值Ll和軋件的軋制速度V計算水冷時間tl，并 通過所述水冷時間tl和冷卻水溫度Tw，計算出達到所述臨界相變溫度和臨界冷卻速度時， 對應的最大水流量Qmax ;在所述Qmax范圍內，獲取水流量初值Q ;根據所述水流量初值Q， 獲取所述軋件在完成水冷階段，進入均溫階段時，乳件的中心溫度和表面溫度；根據軋件各 結點的熱量傳遞關系，計算軋件的均溫溫度；判斷所述均溫溫度和所述目標溫度的絕對差 值超出第一預設閾值，則調整水流量Q重新進行均溫溫度的計算，直到計算出能夠滿足所 述第一預設閾值的水流量Qf。
[0007] 本發明另一方面提供了一種棒線材生產線控溫軋制工藝的控制裝置，所述裝置包 括輸入模塊、顯示模塊、處理器和存儲模塊，具體的：
[0008] 所述輸入模塊，用于接收用戶輸入的軋制工藝參數；所述處理器，用于根據所述鋼 種M和相應的連續冷卻轉變曲線特性，確定軋件生成相變組織的臨界相變溫度和臨界冷卻 速度；根據水冷箱長度值Ll和軋件的軋制速度V計算水冷時間tl，并通過所述水冷時間 tl和冷卻水溫度Tw，計算出達到所述臨界相變溫度和臨界冷卻速度時，對應的最大水流量 Qmax ;在所述Qmax范圍內，獲取水流量初值Q ;根據所述水流量初值Q，獲取所述軋件在完 成水冷階段，進入均溫階段時，乳件的中心溫度和表面溫度；根據軋件各結點的熱量傳遞關 系，計算軋件的均溫溫度以及達到均溫溫度所需的均溫時間；判斷軋件的中心溫度和表面 溫度的絕對值超出第二預設閾值，則延長均溫時間重新進行均溫溫度的計算，直到計算出 能夠滿足所述第二預設閾值的均溫時間；判斷所述均溫溫度和所述目標溫度的絕對差值超 出第一預設閾值，則調整水流量Q重新進行均溫溫度的計算，直到計算出能夠滿足所述第 一預設閾值的水流量Qf ;所述存儲模塊，用于存儲各種鋼種的CCT曲線；所述顯示模塊，用 于顯示用戶輸入的參數和最后計算的結果。
[0009] 本發明實施例提供的一種棒線材生產線控溫軋制工藝的控制方法的有益效果包 括：從控溫軋制生產的工藝要求出發，包括：溫度控制、冷卻過程中避免生成對最終產品性 能不利的相變組織，并提煉出影響上述生產工藝的因素，從而基于控制系統迭代運算完成 特定鋼種采用控溫軋制工藝進行生產時的參數設置，相比較現有技術照搬或者參照已投產 的生產線的方式，更加高效和精確。
【附圖說明】
[0010] 為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述 中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些 實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附 圖獲得其它的附圖。
[0011] 圖1是本發明實施例提供的一種棒線材生產線控溫軋制工藝的控制方法的流程 圖；
[0012] 圖2是本發明實施例提供的一種棒線材生產線控溫軋制工藝的控制裝置的結構 示意圖；
[0013] 圖3是本發明實施例提供的一種典型的連續冷卻轉變CCT曲線圖；
[0014] 圖4是本發明實施例提供的一種棒線材生產線控溫軋制工藝的控制方法的流程 圖；
[0015] 圖5是本發明實施例提供的一種棒線材生產線控溫軋制工藝的控制方法的流程 圖。
【具體實施方式】
[0016] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并 不用于限定本發明。
[0017] 為了說明本發明所述的技術方案，下面通過具體實施例來進行說明。
[0018] 實施例一
[0019] 如圖1所示為本發明實施例提供的一種棒線材生產線控溫軋制工藝的控制方法 的流程圖，本實施例的控制方法適用于各種控溫軋制工藝，尤其針對用于控制終軋溫度的 冷卻系統的參數設置，包括：水流量大小和均溫階段的均溫長度，由圖1可知，本發明提供 的一種棒線材生產線控溫軋制工藝的控制方法的實施例包括：
[0020] 在步驟201中，根據所述鋼種M和相應的連續冷卻轉變曲線特性，確定乳件生成相 變組織的臨界相變溫度和臨界冷卻速度。
[0021] 如圖3所示，為一種典型的連續冷卻轉變曲線特性（Continuous Cooling Transformation，簡寫為：CCT)曲線，當表層冷卻溫度低于圖3中馬氏體轉變開始線，并且 冷卻速度大于馬氏體臨界冷卻速度，反應在圖3中落于冷卻速度Vl曲線、坐標軸以及馬氏 體轉變開始線構成的區域時，則表層便會產生馬氏體。因此，所述臨界相變溫度和臨界冷卻 速度可以是單獨的兩個數，也可以是準確記錄所述馬氏體轉變開始線的矩陣，在此不作特 殊的限定。
[0022] 所述相變組織為對最終產品性能有不利影響的組織，包括：馬氏體、貝氏體、鐵素 體、珠光體中的一種或者多種。如碳鋼，實際生產中在進入精軋階段前要避免生成馬氏體和 貝氏體組織，從而保證軋件的最終性能滿足要求。
[0023] 在步驟202中，根據水冷箱長度值Ll和軋件的軋制速度V計算水冷時間tl，并通 過所述水冷時間tl和冷卻水溫度Tw，計算出達到所述臨界相變溫度和臨界冷卻速度時，對 應的最大水流量Qmax。
[0024] 由于，冷卻過程中，軋件表層的溫度相比中心和其它位置下降的快，因此，在控制 表層不生成相變組織的情況下，只需要計算軋件表面達到所述臨界相變溫度和臨界冷卻速 度時，對應的最大水流量Qmax。
[0025] 在步驟203中，在所述Qmax范圍內，獲取水流量初值Q。
[0026] 在步驟204中，根據所述水流量初值Q，獲取所述軋件在完成水冷階段，進入均溫 階段時，乳件的中心溫度和表面溫度。
[0027] 在步驟205中，根據軋件各結點的熱量傳遞關系，計算軋件的均溫溫度。
[0028] 在步驟206中，判斷所述均溫溫度和所述目標溫度的絕對差值超出第一預設閾 值，則調整水流量Q重新進行均溫溫度的計算，直到計算出能夠滿足所述第一預設閾值的 水流量Qf。
[0029] 本實施例從控溫軋制生產的工藝要求出發，包括：溫度控制、冷卻過程中避免生成 對最終產品性能有不利影響的相變組織，并提煉出影響上述生產工藝要求的因素，從而基 于控制系統迭代運算完成特定鋼種在進入精軋之前為滿足所述生產工藝要求，需要提供的 水流量，相比較現有技術照搬或者參照已投產的生產線的方式，更加高效和精確。
[0030] 本實施例給出了如何在保證均溫溫度達到目標溫度和避免水冷時生成相變組織 的雙重條件下，得出滿足控溫軋制工藝生產時的水流量，并且，為了在均溫階段完成軋件中 心到表面的熱量傳遞，還需要為其提供適當的均溫距離。結合本實施例，具體的，在判斷所 述均溫溫度和所述目標溫度的絕對差值小于所述第一閾值時，所述方法還包括：
[0031] 獲取軋件達到所述均溫溫度的時間，并根據軋件的軋制速度，計算得到均溫距離 L2〇
[0032] 本實施例的遞歸過程還存在一種判斷結果，即當水流量調整到Qmax時，仍然無法 計算得到滿足所述第一預設閾值的均溫溫度時，控制系統返回此鋼種M和/或軋件規格D 不適合采用控溫軋制工藝進行生產。
[0033] 本實施例的實現需要基于現有的低溫軋制領域的相關算法，具體的算法公式因為 不同公司實踐和總結原因可能會有稍許不同，接下來將通過算法中主要過程來闡述如何實 現通過水冷階段時獲取軋件的中心溫度和表面溫度，具體包括：
[0034] 根據軋件規格D，將軋件的半徑分成n-1個Λ r，每隔Λ r定義1個結點