用于单机架轧机高温轧制的板温控制方法

摘要

本发明公开了一种用于单机架轧机高温轧制的板温控制方法，包括如下步骤：步骤S100，当轧制过程中的带钢头部行进至该带钢入口侧喷口的喷射位置时，开启该入口侧喷口，以利用乳化液进行喷射，该入口侧喷口的喷射流量和轧制速度成正比；步骤S200，当带钢头部行进至带钢出口侧喷口的喷射位置时，开启该出口侧喷口，并以初始流量利用乳化液进行喷射；步骤S300，对经过步骤S200喷射的带钢头部的温度进行检测，得出实际温度；步骤S400，根据该实际温度和目标温度的差值，利用下式计算补偿流量。使用本发明的用于单机架轧机高温轧制的板温控制方法，可对带钢的出口板温进行精确控制。

说明书

技术领域

本发明涉及带钢轧制中的温度控制，更具体地，是一种用于单机 架轧机高温轧制的板温控制方法。

背景技术

单机架轧机（包括4辊、6辊及20辊等不同布置形式）由于具有 机架刚度大、最小可轧厚度小、板形控制能力强等特点，特别适合于 高强度、极薄规格带钢的生产，可用于特殊钢、不锈钢、硅钢等高等 级钢种领域。

在单机架轧机中配置有冷却管路，用于利用乳化液喷射对带钢进 行降温处理，冷却管路在带钢入口侧和出口侧均布置有喷射口。为适 应不同钢种的轧制工艺要求，单机架轧机包括低温轧制和高温轧制两 种乳化液喷射模式。其中高温轧制采用轧制方向入口喷射乳化液、出 口闭油方式（即带钢入口侧喷射口打开，出口侧喷射口关闭），乳化液 为大流量。乳化液喷射位置1、2、3、4如图1所示，为简便起见，图 中只标出了与板温控制相关的工作辊10的冷却和带钢20的冷却两路 乳化液喷射位置。其中，位置1为左侧带钢冷却喷射位置，位置2为 左侧工作辊冷却喷射位置，位置3为右侧工作辊冷却喷射位置，位置4 为右侧带钢冷却喷射位置。

高温轧制方式，是用于某些具有高温轧制要求的钢种，要求轧制 方向出口板温在150℃以上。对高温轧制方式，采用的是轧制方向出口 闭油方式，以带钢轧制方向由左至右为例，此时乳化液只打开位置2， 即左侧辊冷却喷射位置，利用轧制变形热实现带钢的快速升温，以满 足工艺对带钢高温轧制的要求。由右至左轧制乳化液喷射位置则相反， 乳化液打开位置3，即右侧辊冷却喷射位置。

从高温轧制实际控制过程来看，轧制速度是控制出口板温的主要 手段，轧制速度越快，单位时间的变形热越多，出口板温越高。因此， 现有的温度控制采用了乳化液喷射流量与轧制速度匹配的工艺方式。 设定特定曲线，以轧制速度为输入量，乳化液喷射流量为输出量，以 这种方式，在正常生产情况下，通过设定各道次合适的升温阶梯及合 适的流量随轧制速度增加曲线，可将高温轧制出口板温控制在一定范 围内。但是，依靠该种控制方式，不能达到精确控制带钢板温的目的。 在实际生产中，可导致带钢长度方向上头尾板温超标率较高等问题。

发明内容

本发明的目的，在于解决现有的用于单机架轧机在高温轧制时对 带钢板温控制方面的上述不足，从而提供了一种创新的用于单机架轧 机高温轧制的板温控制方法。

本发明用于单机架轧机高温轧制的板温控制方法，用于单机架轧 机对带钢进行高温轧制时的板温进行控制，其中，该单机架轧机配置 有冷却管道，该冷却管道在该单机架轧机的带钢入口侧和带钢出口侧 设置有喷口，并可通过该喷口对喷射乳化液，以对带钢进行降温处理， 该方法包括如下步骤：

步骤S100，当轧制过程中的带钢头部行进至该带钢入口侧喷口的 喷射位置时，开启该入口侧喷口，以利用乳化液进行喷射，该入口侧 喷口的喷射流量和轧制速度成正比；

步骤S200，当带钢头部行进至带钢出口侧喷口的喷射位置时，开 启该出口侧喷口，并以初始流量利用乳化液进行喷射；

步骤S300，对经过步骤S200喷射的带钢头部的温度进行检测，得 出实际温度；

步骤S400，根据该实际温度和目标温度的差值ΔT，利用下式计算 补偿流量ΔV：

$\mathrm{\Delta V}=-{\int C}_{\mathrm{FB}}·g_s·\mathrm{\Delta T}·\mathrm{dt},$

$g_s=\frac{g_m}{T_L},$

$T_L=\frac{L_d}{V_s·(1+f)},$

其中，C_FB为比例系数，g_s为积分时间系数，g_m为时间常量，T_L为带钢从出口侧喷射位置至温度测量点之间的时间，L_d为带钢从出口 侧喷射位置至温度测量点之间的距离，V_s为轧制速度，f为前滑系数；

步骤S500，根据该补偿流量，对带钢出口侧喷口的喷射流量进行 调整。

上述入口侧喷口为工作辊冷却喷口。上述出口侧喷口为带钢冷 却喷口或工作辊冷却喷口。

使用本发明的用于单机架轧机高温轧制的板温控制方法，可对带 钢的出口板温进行精确控制，从而达到提高产品质量、满足生产工艺 控制、确保生产稳定运行的目的。

附图说明

图1为利用单机架轧机对带钢进行轧制的工艺示意图；

图2为本发明的用于单机架轧机高温轧制的板温控制方法的流程 示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式，对本发明的用于单机架轧机高温 轧制的板温控制方法的步骤、工作原理和实质性特点进行更详细说明。

总体而言，本发明用于单机架轧机对带钢进行高温轧制时的板温 进行控制，其中，该单机架轧机配置有冷却管道，该冷却管道在该单 机架轧机的带钢入口侧和带钢出口侧设置有喷口（如图1所示，当轧 制方向为从左向右时，位置1、2为入口侧喷口，位置3、4为出口侧 喷口），并可通过该喷口喷射乳化液，以对带钢进行降温处理，本发明 主要是在单机架轧机高温轧制中冷却管路的入口侧喷口开启基础上， 增加轧制方向上出口侧冷却，即利用出口侧喷口喷射乳化液进行冷却 处理，并且出口侧喷射流量可根据实测温度进行补偿调节，最终使得 实测温度达到目标温度，实现闭环自动温度控制。

结合图2，本发明大致上包括步骤S100-S500，其中，在步骤S100 中，当轧制过程中的带钢头部行进至该带钢入口侧喷口的喷射位置时， 开启该入口侧喷口，以利用乳化液进行喷射；在步骤S200中，当带钢 头部行进至带钢出口侧喷口的喷射位置时，开启该出口侧喷口，并以 初始流量速度利用乳化液进行喷射；在步骤S300中，对经过步骤S200 喷射的带钢头部的温度进行检测，得出实际温度；在步骤S400中，根 据该实际温度和目标温度，计算补偿流量；在步骤S500中，根据该补 偿流量，对带钢出口侧喷口的喷射流量进行调整。

以下对上述各步骤进行更详细说明。

步骤S100。

结合图1，在该步骤中，开始对带钢20的轧制，并且，当带钢20 头部行进至该带钢入口侧喷口的喷射位置时，开启该入口侧喷口，以 利用乳化液进行喷射。如图1所示，当轧制方向为从左至右时，该入 口侧喷口为工作辊冷却喷口（如图1中所示的位置2）。在入口侧进行 冷却降温时，乳化液喷射的喷射流量（即单位时间内的喷射量）和轧 制速度相关。具体地，喷射流量V_入口和轧制速度V_轧制成正比，可表示如 下：

V_入口=a×V_轧制+b；        （公式1）

其中，a、b为设定常数，用于决定乳化液的初始喷射量以及随轧制 速度升高而增加的斜率。

喷射流量可根据冷却管道的比例阀的开度来进行调节。容易理解， 当比例阀开度增加时，喷射流量增加；当比例阀开度减少时，喷射流 量减少。另外，喷射流量也可以通过马达的转速来调节。

当然，容易理解，入口侧喷射流量的设定，也可根据稳定轧制后 每道次的轧制速度设定固定的预设值，这样可将经入口侧喷射处理后 的带钢的温度控制在一定范围内，从而实现板温控制的粗调。

步骤S200。

当带钢20的头部经过工作辊10轧制到达出口侧并行进至带钢出 口侧喷口的喷射位置时，可开启该出口侧喷口，并以初始流量利用乳 化液进行喷射，以对带钢进行降温处理。该初始流量可根据较早轧制 的同批次带钢的出口侧流量确定。和步骤S100入口侧喷口的位置类似， 出口侧喷口可以为带钢冷却喷口，即图1中的位置4，也可以为工作辊 冷却喷口，即图1中的位置3。

步骤S300。

当步骤S100、S200的射冷却操作完成后，对带钢头部的温度进行 检测，得出实际温度。结合图1，温度检测利用设置于Pt点的测温计 来完成。该实际温度用于接下来的步骤中反馈给流量控制系统。该流 量系统可以使单轧机所固有的机组控制系统。它可以根据输入信号， 对冷却管路的各喷口所对应的比例阀的开度进行调整控制，从而达到 控制各喷口乳化液流量的目的。

步骤S400。

该步骤中，根据该实际温度和目标温度的差值ΔT，利用下式计算 补偿流量ΔV：

$\mathrm{\Delta V}=-{\int C}_{\mathrm{FB}}·g_s·\mathrm{\Delta T}·\mathrm{dt},$        （公式2）

$g_s=\frac{g_m}{T_L},$       （公式3）

$T_L=\frac{L_d}{V_s·(1+f)},$      （公式4）

其中，C_FB为比例系数，g_s为积分时间系数，g_m为时间常量，T_L为 带钢从出口侧喷射位置至温度测量点之间的时间，L_d为带钢从出口侧 喷射位置至温度测量点之间的距离，V_s为轧制速度，f为前滑系数。

上述参数中，前滑系数是表征轧制过程稳定性的一个关键参数， 前滑值为负值，说明轧辊和带钢之间出现了打滑在轧制过程中轧辊有 转动的线速度，带钢有入口速度和出口速度，正常情况下带钢出口速 度比轧辊速度略高，前滑系数=（带钢出口速度-轧辊速度）/轧辊速度。

由此，通过目标温度和实际温度的差值，计算出在T_L的时间区间 内积分计算得出流量的调节量ΔV，通过积分计算，可得出补偿流量。

步骤S500。

该步骤中，根据该补偿流量，对带钢出口侧喷口的喷射流量进行 调整。

在利用上述步骤S400计算出补偿流量以后，系统将该补偿流量发 送给单机架轧机固有的PLC系统执行，PLC系统进而根据该补偿流量 置，对带钢出口侧的喷口所对应的比例阀的开度进行调整，从而对出 口侧喷口的喷射流量进行调节。以使带钢温度接近甚至达到预定的目 标温度值。

此后，在接下来的带钢轧制中，重复上述步骤S400至S500，以组 成闭环的控制反馈，从而将带钢温度稳定地控制在目标温度所允许的 误差范围内。容易理解，闭环反馈的次数越多，经过出口侧乳化液喷 射后的带钢的带钢温度将越接近甚至达到目标温度值，从而实现了对 出口板温的精确调制。

综上所述，使用本发明的用于单机架轧机高温轧制的板温控制方 法，可对带钢的出口板温进行精确控制，从而达到提高产品质量、满 足生产工艺控制、确保生产稳定运行的目的。并且，本发明的方法不 需要额外添加硬件配置，避免了生产成本的增加。