宽厚板淬火自动化控制系统的设计

　　1 引言

　　目前, 钢铁企业产品已形成国内外一体化的新局面,国内中厚板企业在如此激烈竞争的大环境下,不仅面临着与国内同行业的竞争也同时面临着与国外同行直接竞争的严峻挑战,这对与国内中厚板企业来说也是一种前所未有的机遇,在竞争和挑战中可以使国内中厚板企业在技术、产量、质量、规模上达到一个前所未有的高度,但是国内企业在技术装备、生产管理水平和劳动强度及生产率等方面与国外先进企业相比,明显的存在差距[1], 同时, 在人类文明发展的今天, 无论建设业、造船业、航空等对产品的质量提出了更高的要求,而中厚板淬火过程控制技术在稳定生产、节能降耗、提高生产工艺指标和提高劳动生产率等方面,均能发挥重要的作用。因此,进一步提高控冷淬火自动化控制技术在国内中厚板行业的应用水平具有重大的现实意义,从而在提高工艺技术水平,增强国内中厚板企业的综合实力、建立现代企业制度,走出国门,实现跨世纪的可持续发展,必将产生十分积极的影响[2]。

　　本文突破传统的控制方式,针对电机的转速和水流量的分析,以数学建模的方式实现了提高控冷淬火自动化控制技术水平的目的。

　　2 项目简介

　　为了解决某厚板厂现场环境恶劣、控冷淬火系统精度不高、工艺落后等一系列问题,我们通过对控冷淬火系统相关工艺及现有的控制技术进行了研究,设计并实现了一套在性能、自动化水平和控制精度等方面都得到完善且满足实际生产需求的自动化控制系统。

　　3 系统功能

　　3.1 生产线工艺概况

　　中厚板控冷淬火系统是由高速过滤器、过滤器反洗、冷却塔风机、自清洗过滤器及直接淬火变频组等设备组成;它的作用是使钢板获得较高的强度和良好的韧性,其简要的工艺流程是:当轧件从精轧机轧完后,在头部距淬火区域还有7米时,根据二级模型发出此种钢板所需水的淬火流量,然后,淬火自动控制系统进行阀门的调节、直接淬火变频的控制,最后在头部进入淬火区域前达到所需的设定流量,并在淬火过程中,随时根据二级需要进行实时调节,最终使钢板获得较高的强度和良好的韧性。

　　3.2 技术方案分析

　　对厚板控冷淬火系统的良好控制, 可以稳定产品质量和轧制节奏及后续生产流程,从而为提高中厚板厂的效益创造有利条件,因而倍加受到国内外中厚板行业的重视。

　　淬火变频系统过程控制的要求是:通过二级模型对轧制的钢种、规格要求、PDI数据等信息综合推断出冷却需要的实时数值,将其传送给淬火自控系统,淬火自控系统在 10 秒之内达到轧线工艺冷却要求,如果我们采用传统的PID控制控制,将流量控制器、电动调节阀、电磁流量计构成串级系统的副回路,将变频器和高压电机组成串级系统的主回路,通过现场实际运行来分析它的动态特性和稳态精度,但经实验后却发现无法完成较好的控制,其原因分析如下: