短流程生产线热轧双相钢超快冷工艺及控制系统的开发与应用

摘要

随着汽车产业的高速发展，安全问题与节能问题更加受到人们的重视。为了达到轻量化和安全性，以高强钢和先进高强钢作为汽车用钢成为汽车行业的发展趋势。本文研究不同工艺参数对热轧双相钢组织性能的影响，开发出了超快速冷却基础级自动化控制系统，评价超快速冷却控制系统的控制效果，并对实际产品的组织性能进行分析。本文的主要研究内容和结果如下:
　　(1)研究工艺参数对热轧双相钢组织性能的影响:随着终轧温度的降低，抗拉强度升高，铁素体组织更为细小均匀，马氏体组织呈岛状分布;随着中间温度的降低，抗拉强度降低，铁素体的含量更多且晶粒尺寸较小，马氏体的分布更为弥散;通过对马氏体转变温度点的理论计算，结合对热轧带钢超快冷过程的模拟，确定卷取温度的选择应当低于220℃。
　　(2)对不同厚度带钢的轧后冷却过程进行模拟，当厚度达到13.0mm时，在层流冷却后，最高心表温差为37℃，表面升高温度为24℃;在超快速冷却后，最高心表温差为120℃，表面升高温度为40℃。表面升高温度和最高心表温差较低，不会对厚度方向组织性能的稳定性产生不利影响。
　　(3)开发超快速冷却基础级自动化控制系统，并设计轧后冷却控制系统监控画面，对系统所实现功能的控制方法进行说明:采用对实际带钢速度与程序扫描周期乘积的累加来实现对带钢位置的跟踪;采用动力泵压力闭环和旁通阀模糊PID控制的方式实现对供水压力的控制;采用调节阀模糊控制的方式实现对集管流量的控制。
　　(4)分析超快速冷却控制系统的控制效果，并说明热轧双相钢产品的生产应用情况。现场实测数据表明，供水压力控制在目标值±0.05MPa，集管流量控制在目标值±1m3/h，中间温度控制在670±10℃，卷取温度控制在目标值±30℃，所设计的控制方法获得了良好的控制效果，生产双相钢产品的组织与性能稳定，很好地满足对热轧双相钢组织与性能的要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景

1．2 热轧双相钢的开发现状

1．2．1 热轧双相钢的应用现状

1．2．2 国内外研究现状

1．2．3 热轧双相钢开发生产概况

1．3 超快速冷却技术的发展概况

1．3．1 超快速冷却技术的研究现状

1．3．2 超快速冷却技术的应用情况

1．4 超快速冷却技术在热轧双相钢中的应用

1．5 包钢CSP生产线热轧双相钢生产概况

1．6 课题的研究内容及意义

第2章 基于后置式超快速冷却的热轧双相钢冷却工艺

2．1 理想的热轧双相钢冷却工艺

2．2 工艺参数对热轧双相钢组织性能的影响

2．3．1 终轧温度对热轧双相钢组织性能的影响

2．3．2 中间温度对热轧双相钢组织性能的影响

2．3 热轧双相钢卷取温度的选择

2．4 本章小结

第3章 带钢超快速冷却过程的温度场分析

3．1 轧后冷却控制系统的配置

3．1．1 层流冷却设备及结构

3．1．2 超快速冷却设备及结构

3．2 轧后冷却控制系统的组成

3．2．1 层流冷却系统的控制功能

3．2．2 超快速冷却系统的控制功能

3．3 带钢超快冷过程模型的建立

3．4 冷却过程热传导方程的建立

3．4．1 有限差分方程的建立及边界条件的确定

3．4．2 导热方程微商的差分处理

3．4．3 差分格式的选取

3．4．4 边界条件的处理

3．4．5 换热系数确定方法

3．5 带钢超快冷过程模拟结果与分析

3．5．1 带钢冷却过程模拟结果

3．5．2 带钢冷却过程模拟分析

3．6 本章小结

第4章 超快速冷却控制系统基础自动化的开发

4．1 基础自动化系统的结构及组成

4．1．1 基础自动化系统的建立

4．1．2 检测仪表

4．1．3 执行机构

4．1．4 人机界面HMI

4．2 基础自动化系统的功能及实现

4．2．1 带钢位置跟踪的控制方法

4．2．2 流量自动标定的结果分析

4．2．3 供水压力控制的控制方法

4．2．4 集管流量控制的控制方法

4．2．5 PID相关参数的确定

4．3 轧后冷却控制系统监控画面的开发

4．3．1 监控画面的通讯

4．3．2 监控画面的设计

4．4 本章小结

第5章 超快速冷却系统的控制效果及热轧双相钢的生产应用

5．1 超快速冷却控制系统的冷却能力分析

5．2 超快速冷却控制系统的应用效果

5．2．1 供水压力的控制效果

5．2．2 集管流量的控制效果

5．2．3 实际温度的控制效果

5．3 热轧双相钢产品的实际生产应用

5．3．1 热轧DP540产品的生产应用

5．3．2 热轧DP590产品的生产应用

5．4 本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢