您好,欢迎访问三七文档
当前位置:首页 > 商业/管理/HR > 质量控制/管理 > 中厚板轧后冷却过程控制系统介绍.
RAL中厚板轧后冷却过程控制系统东北大学:王丙兴轧制技术及连轧自动化国家重点实验室2010年8月轧制技术及连轧自动化国家重点实验室RAL主要内容第一部分控制冷却思想简介第二部分中厚板轧后冷却过程控制系统第三部分过程控制系统中的数学模型第四部分高精度、均匀性控制方法RAL第一部分控制冷却思想简介RAL控制冷却思想简介钢的强化机制晶界强化相变强化沉淀强化固溶强化位错强化亚晶强化RAL控制冷却作用—晶界强化RAL控制冷却作用—相变强化RAL控制冷却作用—相变强化时间,s钢板温度,℃奥氏体区域珠光体区域贝氏体区域马氏体区域温度,℃终轧A终冷时间,sFAPABAM温度,℃终轧A终冷时间,sFAPAB温度,℃终轧A终冷时间,sFAPABAM图1.15TRIP钢、焊瓶钢、双相钢的冷却工艺路径示意图Fig.1.15ThecoolingprofileofTRIPsteel,HPsteelandDPsteel(a)TRIP钢(b)焊瓶钢(c)双相钢(b)(c)(a)RAL控制冷却作用—沉淀强化RAL第二部分中厚板轧后冷却过程控制系统RAL中厚板轧后冷却过程控制系统冷却设备布置RAL冷却控制系统结构及数据流图冷却设备及相关检测仪表基础自动化人机界面过程跟踪及数据通讯一级系统二级系统冷却过程模型设定数据库操作员输入冷却报表操作员规程设定规程实测数据实测数据检测信号PDI数据②冷却结果设定规程设定规程冷却结果实测数据实测数据检测信号PDI数据①②设定规程PDI数据①部分控制、触发信号操作员规程RAL多阶段冷却过程控制系统冷却核心控制参数一元控制二元控制多元控制终冷温度终冷温度+冷却速度多级温度路径控制===冷却模式IC:间歇式冷却ACC:加速冷却SC:缓慢冷却DQ:直接淬火摆动式冷却方式通过式冷却方式UFC+ACC:超快冷+层冷冷却模式RAL系统时序触发机制MaterialflowPlateMillACCUFCFURPYROFX1TBLUEPYROFX5HMD-FX51BLS-UEPYROUXTPYROUXBHMD-FX52BLS-UXHMDHE1HMDHE2PYROHE2BPYROHE2Plateposition0√PDIsendtoACCOutoffurnarePlateposition1√PDIsendtoACC√PreCale√StartlastpassBeforelastpassPlateposition2√Platetemperaturemeasuring√EdgemaskingadjustStartSequencePlateposition3EntrycoolingüCoolingheadersuccessivelyONPlatecoolingCoolingüDynamicsetpointsPlateposition4ExitcoolingüCoolingheadersuccessivelyOFFPlateposition5EndsequenceüPlatetemperaturemeasuringüPostCalcüAdaptationRAL过程控制—预计算根据PDI数据、轧制设备、冷却设备、矫直设备以及冷却工艺要求确定辊道速度开始微调ACC集管水流密度和相应的冷却速度结束根据ACC冷却速度要求以及钢板尺寸规格,设定集管水流密度根据集管水流密度和ACC终冷温度要求,计算ACC冷却时间,从而设定集管开启组数初始数据准备读取冷却策略和物理参数根据钢板尺寸读取水量信息修正冷却速度计算水冷前空冷工艺规程确定头尾/边部遮蔽量水流密度确定辊道速度确定集管状态确定冷却均匀性控制RAL过程控制系统—在线计算根据钢板的实测终轧温度和厚度对预设定计算给出的冷却规程进行修正触发时刻:精轧机给出末道次信号时刻,在钢板头部经过精轧机后测温仪及测厚仪之后Y完全空冷是否满足YNN水冷能力满足确定层别参数水冷计算计算结果输出结束空冷计算读入PDI数据和实际终轧温度、厚度并进行合理性校核不合理报警报警开始|T终轧PDI-T终轧mea|50合理以PDI给定终轧温度为准以实测的终轧温度为准NYRAL过程控制系统—后计算开始结束参数信息初始化,基本信息的读取与输出传感器状态设定测量结果信息整理跟踪信息处理进行后计算自学习计算11nisniaififaiLLs(1)fgfgf短期自学习系数:长期自学习系数:a过大a过小轧件数计算值实测值学习系数冷却速度自学习:crmeacal/CRCR换热系数自学习:hrmeacal/TTRAL第三部分冷却控制系统中的数学模型RAL导热微分方程PTTTTCqxxyyzz根据傅立叶定律和能量守恒定律,经过数学推导,可得到具有内热源瞬态三维非稳态导热微分方程,表示为:(0,/2)2(0,/2)20(0,0)0(0,0)wwtdxtttcxwxtdytttcyhytxxtyy边界条件:,()(,,0)(0,0,0)ijfttijinjm初始条件:RAL相变潜热计算r3size757.72637.4%Nb2.397.34%0.378GACRA相变开始温度:相变转变量:F1F111expnXkTt0TPTHCdT1nnXXQHHXt相变潜热计算:奥氏体比热容5050.1PAcT铁素体比热容2634220.9310.0021432.6410PFcTTT平均比热容%%PpApFccAcFRAL比热和热传导率曲线300400500600700800900100011000.100.120.140.160.180.200.220.240.260.280.300.320.340.360.380.40specificheat (kcal/kg℃)steelplatetemperature (℃)0.06%C0.08%C0.23%C0.4%CSi-Mn典型钢种的比热值曲线同样是用线性插值方法求得对应含碳量和任一时刻温度的比热值特点:将相变潜热考虑到平均比热中(可以对热传导偏微分方程简化)RAL比热和热传导率曲线4005006007008009001000202224262830323436384042heatconductivity (kcal/m·h℃) steelplatetemperature (℃)0.06%C0.08%C0.23%C0.4%CSi-Mn用线性插值方法可求得对应含碳量和任一时刻温度的导热系数特点:在差分某一节点范围内导热系数是常数(满足差分形式成立的条件)典型钢种的导热系数值曲线RAL44()aqTT22()()aaaATTTT+根据斯蒂芬-波尔茨曼定律:a-空冷换热系数;式中,A-自学习系数;1-钢板的黑度,;-斯蒂芬-波尔茨曼常数;T-钢板表面温度;aT-空气介质的温度。确定空冷换热系数主要依赖于值的确定参考牛顿冷却公式形式给出:RALbcTwwvwAafqe(1)该模型主要考虑了水流密度和钢板表面温度的影响;(2)根据实测温度数据用回归法确定a、b、c、fv。式中,Aw-自学习系数;qw-水流密度;T-钢板表面温度;fv-速度修正系数;a-按钢板规格确定的系数;b、c-模型常数系数。采用回归模型:RAL宽向轴y(mm)x(mm)τ(s)(i,j)(i,j-1)(i,j+1)(i-1,j)(i+1,j)xixi-1Δxyj-1yj0xnymΔτΔy厚向轴kk+1时间轴11111,,1,,1,,1,,22111222211,,1,,1,,1,,22221221kkkkkkkkijijijijijijijijkkkkkkkkijijijijijijijijttttttttaxyttttttttaxy交替方向隐式差分形式:(无条件稳定、追赶法求解)RAL温度场有限元解析方法温度场有限元解析模型泛函:刚度矩阵:32222112d()d22PVSTTTTIkqCTVhTTSxyzt123eeeeeTtKKTKpi,宽向1n23me(2,3)j,厚向e(2,2)e(2,1)局部坐标系-11-11高斯积分点图8有限单元区域离散化RAL温度场有限元解析方法有限单元网格划分非对称问题:对称问题:44331nod222iiiLnn44331nodiiiLnn时间步长确定空冷基本时间步长:aird1000.0/3tL水冷基本时间步长:迭代时间步长:watd100.0/1tLCRwatdd1.010.00.0125ittiRAL第四部分冷却过程中的均匀性控制RAL流体系统的高精度控制高精度流量控制流量-开口度控制模型流量设定值R(s)PID调节器流量实测值调节阀开口度设定值U0(z)开口度修正量△U(z)开口度实际输出U(z)E(z)-+1015202530354050100150200250300流量,m3/h流量调节阀开口度,%下调上调下调拟合曲线上调拟合曲线RAL加速冷却阶段上下水比控制1002003004005002.22.42.62.83.03.23.43.63.8实测水比水比趋势上下水量比水流密度,l/(m2·min)钢板厚度方向冷却均匀性控制层流冲击换热区汽膜换热区蒸汽膜汽膜换热区射流冲击换热区辐射换热区辐射换热区RAL凸型水量分布边部遮蔽(3000以上的宽板效果明显)钢板宽度方向冷却均匀性控制RAL(a)理想的遮蔽形式(b)局部使用集管的遮蔽形式(c)实际采用的遮蔽形式(连续使用集管时)(d)实际采用的遮蔽形式(间隔使用集管时)边部温度陡降位置遮蔽挡板钢板边部钢板边部边部温度陡降位置钢板边部钢板边部边部温度陡降位置钢板边部钢板边部边部温度陡降位置钢板边部钢板边部钢板宽度方向冷却均匀性控制RAL加速冷却阶段横向均匀性控制策略0246810121416540560580600620640660680温度,℃钢板宽度方向采样点方案A未使用遮蔽装置方案B使用遮蔽装置Bw570.9212.8500.12MHWq最优边部遮蔽量:正弦凸度遮蔽方式:B0Asin2iiLMML钢板宽度方向冷却均匀性控制RAL粗冷区精冷区加热炉测温仪测温仪测温仪出炉,建立微跟踪数据区预设定计算末道次,微跟踪触发修正设定计算控冷区前,微跟踪区域修正设定计算冷却后,模型自学习图5.7钢板微跟踪控制示意图Fig.5.7Sketchdiagramofplatemicro-trackingcontrolRAL钢板厚度方向冷却均匀性控制辊道速度纵向温度分布辊道微加速控制头尾遮蔽控制RAL头尾遮蔽模拟RAL头尾遮蔽模拟RAL头尾遮蔽模拟RAL头尾遮蔽模拟RAL头尾遮蔽模拟RAL头尾遮蔽模拟RAL头尾遮蔽模拟RAL头尾遮蔽模拟RAL头尾遮蔽模拟RAL头尾遮蔽模拟RAL头尾遮蔽模拟RAL头尾遮蔽模拟RAL头尾遮蔽模拟RAL头尾遮蔽模拟RAL头尾遮蔽模拟RAL头尾遮蔽模拟RAL头尾遮蔽模拟RAL日期:2010年8月轧制技术及连轧自动化国家重点实验室研究生:王丙兴
本文标题:中厚板轧后冷却过程控制系统介绍.
链接地址:https://www.777doc.com/doc-2761552 .html