首钢中厚板加速冷却过程的微跟踪控制

　　0 引言

　　将控制轧制与控制冷却结合在一起的热机械控制处理工艺(TMCP技术)是目前正在大力推广的轧制技术[1~3]。目前全国一些中厚钢板生产厂都在引进和改善控制冷却装置。中厚板控制冷却时钢板在进入水冷区之前长度方向就已经存在着温度不均匀的情况，冷却过程加剧了钢板长度方向的温度不均匀性。采用冷却过程的钢板微跟踪控制可以有效地减小或消除钢板长度方向的温度不均匀性。本文结合首钢中厚板厂3500mm轧机的控制冷却系统改造，对中厚板的微跟踪方法进行了详细介绍。

　　1控制冷却系统

　　中厚板的控制冷却过程要实现辊道微加速控制，控冷系统至少必须具备二级控制结构，即基础自动化级和过程控制级[4]。过程控制级负责制定冷却控制的规程，包括冷却水流量、冷却段长度、辊道速度和辊道加速度等。基础自动化向过程机发送轧线检测仪表读数，并执行过程机计算的控冷规程。只有当过程机和基础自动化能够相互配合、稳定工作时，才能充分发挥控制冷却的作用，提高钢板的质量和性能。图1是首钢中厚板厂的高密集管层流冷却系统结构图。为了保证控冷过程的及时性和可靠性，在钢板出炉时进行预设定计算，终轧后根据实测终轧温度进行一次修正设定计算，根据进入水冷区时的实际开冷温度进行二次修正计算，钢板出水冷区后根据实测的终冷温度对水冷模型进行自学习。

　　2 钢板微跟踪控制

　　2.1 微跟踪原理

　　钢板冷却前的状态对于长度方向的冷却均匀性有很大的影响，钢板的微跟踪控制是为了减小或消除长度方向的异常温度波动对冷却均匀性的影响。微跟踪消除长度方向温度不均的原理是将钢板从头至尾沿长度方向分成若干物理段，根据每段的钢板温度计算其集管开启根数、位置及流量。钢板物理段划分如图2所示。

　　中厚板加速冷却时，过程机除了对钢板上的物理段进行状态的跟踪外，还要判断钢板处在轧线上的具体位置，这是根据轧线上宏跟踪区域的控制字确定的，即要实现对钢板物理段的微跟踪，首先要保证钢板宏跟踪的准确。为了便于对钢板的宏跟踪，将整个轧线划分成4个逻辑区域。从轧件出炉到进行最后一个道次轧制为PDI区(PDI ZONE);从轧件的最后一个道次轧制到轧件头部抵达控冷区前的测温仪为轧机出口区(MILL ZONE);从轧件头部 到达控冷设备前的测温仪到轧件尾部到达控冷设备后的测温仪为冷却区域(COOLINGZONE);从轧件尾部离开控冷设备出口测温仪到轧件尾部到达返红测温仪为出口区域(EXIT ZONE)，从轧件头部到达控冷设备前的测温仪到轧件尾部到达控冷设备后的测温仪为冷却区域(COOLING ZONE);从轧件尾部离开控冷设备出口测温仪到轧件尾部到达返红测温仪为出口区域(EXIT ZONE)，宏跟踪区域的划分见图1所示。在过程机中设置了3个数据区域：①轧件数据区(PlLT_DATA_ZONE)：存储轧件的基本参数，如PDI数据、温度测量数据和计算结果等，PLT_DATA_ZONE最多可以存储10块钢的数据;②宏跟踪数据区(MACRO_DATA_ZONE)：包括各宏跟踪逻辑区域的轧件身份证号、轧件在PlLT_DATA_ZONE中的位置索引号、计时器和控冷系统的操作方式(自动、手动、半自动);③微跟踪数据区(MICRO_DATA_ZONE)：存储轧件各物理段在轧线上的具体位置和各集管下钢板物理段的序号。