新一代中厚板轧后冷却计算机控制系统研究与应用

摘要

控制轧制和控制冷却技术是20世纪冶金工业最伟大的科技进步成果之一，现已成为国内外中厚钢板生产的主导工艺。中厚板轧后控制冷却可显著改善钢材的综合性能，实现钢板的细晶强化、相变强化和析出强化。与常规的层流冷却技术相比，新一代中厚板轧后超快速冷却技术具有超常快速冷却能力，可显著提高产品的强度等级和改善其综合性能。国内某中厚板厂的层流冷却控制系统由德国西马克公司设计和制造，但是其冷却速度不能达到新钢种的工艺要求，迫切需要投产新的冷却能力更强的冷却设备。本文依托该厂的ACC层流冷却系统改造项目，结合新一代TMCP技术—轧后进行超快速冷却，设计了轧后超快速冷却系统并投入了在线应用。
　　在查阅国内外相关文献的基础上，本文从课题的研究背景入手，对中厚板轧后冷却计算机控制系统的发展历程进行了综述，一并介绍了控制冷却技术、控制冷却设备的演变趋势以及新一代TMCP工艺的基本原理。本文的主要工作和结论如下:
　　(1)解析某厂现有的层流冷却控制系统，打破外方“二级自动模型的黑箱屏蔽”，消化和吸收该系统的架构、通讯流程以及各功能模块，为实现与新添超快冷控制系统的有机结合找到接口;
　　(2)针对某厂新增的超快速冷却设备，设计了其计算机控制系统。该系统由零级自动化系统、基础自动化系统和过程自动化系统组成。该系统实现了对新增超快速冷却设备的独立控制功能，并保持了原ACC系统的独立性和完整性;
　　(3)针对所设计的计算机控制系统，对该系统的数据流进行了剖分并采用Socket进行通讯。该通讯模块不仅实现了与原ACC系统以及西门子轧机二级系统的兼容，而且采用共享内存存储数据，提高了数据传递的效率;
　　(4)针对所设计的计算机控制系统，对各子系统的功能进行了设计。为了确保钢板纵向温度的均匀性，建立了在线辊道速度优化模型，实现了变加速度控制。该策略成功应用于层流冷却系统;
　　(5)在线应用表明，所设计的中厚板轧后超快速冷却计算机系统可实时跟踪并响应超快冷过程中的任何事件，控制效果良好。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 以超快速冷却为核心的新一代TMCP工艺

1．3 中厚板轧后冷却技术的发展

1．3．1 国外轧后冷却技术的发展

1．3．2 国内轧后冷却技术的发展

1．4 控制冷却设备的发展

1．5 轧后冷却自动控制系统研究综述

1．5．1 轧后冷却系统的组成和功能

1．5．2 轧后冷却控制系统的精度指标

1．6 轧后冷却自动控制系统的关键控制点

1．7 课题的研究内容与意义

1．8 本章小结

第2章 中厚板厂ACC控制系统

2．1 中厚板厂生产线工艺流程及主要技术参数

2．1．1 加热炉生产工艺流程

2．1．2 除鳞工艺流程

2．1．3 轧制过程工艺流程

2．1．4 ACC冷却过程工艺流程

2．1．5 热矫直机工艺流程

2．2 中厚板厂ACC控制系统解析

2．2．1 ACC基础自动化系统功能

2．2．2 ACC过程自动化系统功能

2．2．3 ACC控冷系统过程控制模块解析

2．2．4 ACC控制系统的优缺点

2．3 本章小结

第3章 新一代中厚板轧后冷却计算机系统设计

3．1 中厚板厂ACC系统的改造方案

3．2 计算机控制系统的设计原则

3．3 超快速冷却计算机系统组成

3．3．1 仪表的布置

3．3．2 基础自动化系统

3．3．3 过程自动化系统

3．3．4 MES系统

3．4 本章小结

第4章 超快冷控制软件系统的优化

4．1 超快冷控制软件系统的结构设计与优化

4．2 超快冷控制系统通讯模块的设计原则

4．3 超快冷控制系统通讯模块中数据流的设计与优化

4．3．1 中厚板轧后超快冷系统控制模式的设计

4．3．2 超快冷控制系统各种模式下数据流的设计与优化

4．4 本章小结

第5章 超快冷自动化系统的功能设计与调优

5．1 基础自动化系统功能

5．2 过程自动化系统功能

5．2．1 预计算模块

5．2．2 修正计算模块

5．2．3 后计算模块

5．3 本章小结

第6章 新一代中厚板轧后冷却系统的应用

6．1 超快冷控制系统的现场应用

6．1．1 超快冷规程的设定

6．1．2 现场应用

6．1．3 超快冷过程数据监控

6．2 超快冷系统的现场应用效果

6．3 本章小结

第7章 结论

参考文献

致谢

硕士研究生就读期间完成的主要工作