热轧带钢层流冷却温度优化控制策略研究

在热轧带钢生产过程中,卷取温度是影响成品带钢性能的重要参数之一,其精度的高低对带钢质量至关重要.为保证产品具有良好的性能,采用层流冷却装置对热轧后的板带进行冷却控制,喷水系统的设定是层流冷却过程控制的关键.在冷却过程中带钢的温度不能在线连续检测,其过程具有强非线性和时变性,而且在冷却过程中存在相变,因此难以建立精确的数学模型去描述这一冷却过程.随着带钢厚度,精轧出口温度和轧制速度的变化,单独的前馈/反馈控制很难满足高精度的温度控制需要.在本文的研究中,一系列层流冷却控制策略被采用,包括前馈/反馈控制,自适应算法,以及控制带钢整体温度的均匀性策略.实践应用表明这些控制策略得到很好的检验,能有效地提高卷取温度的控制精度和均匀性.     

冷却工艺对热轧高强带钢残余应力的影响

为分析不同层流冷却工艺对热轧高强带钢残余应力的影响规律,以ABAQUS有限元软件为基础,采用FORTRAN语言编写用户子程序,建立热轧高强带钢快速冷却过程的有限元模型,对带钢层流冷却过程中温度场、组织及应力场的演变规律进行耦合计算。针对现场工艺,设计并实施过冷奥氏体连续冷却转变(CCT)试验和残余应力测试等试验对模型进行校正。以校正后的模型作为基础模型,修改基础模型的初始条件和边界条件,建立与边部遮挡、稀疏冷却、后段冷却、降低初始温差等4种层流冷却工艺对应的有限元模型,以定量分析4种工艺对减小带钢残余应力的效果。研究结果表明:原来无应力的带钢,经过层流冷却后,带钢宽度方向的应力分布变为边部有较大的压应力,中部有较小的拉应力。4种工艺都能有效减小残余应力,降幅从高到低依次为降低带钢横向初始温差、稀疏冷却、边部遮挡、后段冷却。     

热轧带钢的冷却参数与翘曲关系

针对卷取温度为500℃的12 mm厚X70管线钢热轧带钢,利用MARC有限元软件建立层流冷却过程中的热-力-相变耦合的数学模型,计算两种下上冷却水比时层流冷却过程中温度场、应力、应变、相变体积分数和翘曲度随时间的变化.结果表明:1.25水比的冷却过程中,厚度方向上各面的冷却速度不一致,导致水冷前期带钢上下表面应变不同,带钢会产生向上的翘曲,冷却过程中边部最大的翘曲量达到21.84mm;水冷后期带钢板形会逐渐恢复平直,但由于水冷过程中发生塑性变形,终冷时厚度方向上贝氏体含量的差异,卷取时带钢边部依然有-9 mm的翘曲量.上下表面的不均匀冷却是引起翘曲的根本原因.在保证X70管线钢性能条件下,采用1.58的下上水比工艺,卷取时边部翘曲量仅为-0.58 mm,合适的下上水比能大幅度减小层流冷却过程中带钢的横向翘曲.     

热轧带钢《无惯性瀑式层流冷却系统》的设计

热轧带钢层流冷却,对带钢的综合性机械性能的优劣起着决定性作用。本文以现代轧机水平为起点进行了设计、试验、分析、探讨,对日本 IHI 设计、制造的层流冷却系统的有关参数提出疑问和实验数据,发现了层流流束滴流现象。本文以我厂自行设计制造前两套1700热带钢连轧机为基础,以 IHI 设计制造的为根据,以大幅度提高轧制速度而无需增长冷却输出辊道和加设冷却设备,节约大量基建投资和设备费用为立足点,大胆地探讨了最新的冷却系统《无惯性瀑式层流冷却系统》。本文介绍了这种系统的构成及其工作原理。二级电子计算机控制,建立温度反馈。冷却水耗量及主要自控程序参数曲线。瀑式射流咀流量公式,瀑式层流压力的分析与理论推导及该琐工程的经济意义等。     

天铁1750热轧层冷模型的调整和优化

天铁1750mm热轧生产线投产以来,二级层流冷却模型系统存在缺陷,不能涵盖所有钢种和规格的冷却策略,造成带钢卷取温度命中率较低、带钢头尾性能不一致等问题。通过对该控制系统参数的优化,大大提高了带钢头尾温度命中率,层流冷却模型更加适应现场的实际情况。     

酒钢不锈钢厂热轧层流冷却控制系统的数学模型

目前酒钢不锈钢厂热轧工序层流冷却系统对板带温度控制的精确度不够,导致带钢性能不符合要求。为了提高目标卷取温度的精度,获得组织性能和机械性能优良的带钢,对酒钢不锈钢热轧厂设备进行改造,通过分析层流冷却控制系统的变量和几种控制模型,并结合本厂实际情况建立了控制系统的数学模型。     

含相变内热源的带钢层冷温度建模及自适应

研究分析带钢在层流冷却过程中的传热,采用厚度方向的有限元差分温度模型,替换原温度设定系统中计算误差较大的指数模型．同时,采用可加性法则建立空冷区和水冷区相变率和潜热计算模型,构建了以相变潜热为内热源的层流冷却厚度分布温度模型．在高精度的新温度设定系统基础上,将神经元网络引入现场自适应系统,根据现场数据采集系统的实测数据对模型中的换热系数进行在线参数调整．结果表明,改造后的层冷温度设定系统比原系统精度高,在变钢种变规格轧制时误差波动小．     

热连轧带钢层流冷却过程温度场模拟

轧后冷却过程中,卷取温度对带钢最终的微观组织和力学性能有重要影响。针对带钢轧后的层流冷却过程,分别采用有限差分法和有限元法,建立了带钢厚度方向的温度场模型,并将模型计算值与实测值进行对比。结果表明,两种方法建立的模型均能较准确地反映层流冷却过程中带钢的瞬态温度分布,为进一步分析带钢的微观组织转变和力学性能提供了依据。     

基于密集冷却工艺的700 MPa级高强带钢减小残余应力研究

目前密集冷却工艺已广泛用于生产高强度带钢,但是该技术冷却速率较快的特点易造成带钢冷却不均匀等问题,导致带钢残余应力过大,进而产生边浪等板形缺陷。本文利用有限元方法,使用ABAQUS有限元软件建立某700 MPa级高强度带钢在密集冷却工艺下的模型,实现温度-相变-应力耦合计算,并进行多个实验验证了模型的准确性。通过修改有限元模型边界条件和初始条件,研究边部遮挡和初始温差对带钢层流冷却阶段产生的残余应力分布的影响规律。对于减小带钢层流冷却过程中产生的残余应力,减小带钢进入层流冷却前的初始温差更加有效。本研究成果经过现场试验验证,可靠性较高,可用于指导该种类型高强带钢生产,以减少带钢的残余应力,提高带钢板形质量。     

利用神经网络提高热轧带钢卷取温度的控制精度

针对热轧带钢层流冷却过程的复杂性,以国内某热轧厂层流冷却系统为例,分析了层流冷却系统的组成以及相应的空冷和水冷数学模型.采用神经网络与数学模型相结合的方法,对带钢实测卷取温度与目标值的偏差进行了预报,证明利用神经网络能较好预测卷取温度的偏差值,进而对数学模型中的参数进行调整,实现高精度的卷取温度控制.结果表明,卷取温度比传统数学模型控制的标准差降低了21.94%.     

热轧带钢层流冷却系统的技术开发与应用

热轧带钢层流冷却过程的卷取温度精度直接影响带钢的组织性能和力学性能,是保证板带质量和板形良好的关键因素。所以对热轧带钢卷取温度的控制,成为热轧生产中的重要环节,对其过程进行分析和研究具有深远的现实意义。以国内某热轧厂经过改造后的板带层流冷却系统为背景,对如何提高层流冷却过程的卷却温度精度及钢板内外温度均匀性从控制方法上入手进行了较深入系统的研究。     

热轧带钢层流冷却过程混合智能控制方法

现有热轧带钢层流冷却过程缺少对卷取温度的直接反馈机制,难以将卷取温度控制在一定范围内.将机理模型与案例推理智能技术相结合,提出了由冷却区喷水集管开启阀门总数预设定模型、卷取温度预报模型、前馈补偿模型与反馈补偿模型四个模块组成的混合智能控制方法,并利用某钢厂的实际运行数据进行实验研究.实验结果表明即使在工况条件频繁变化时,提出的层流冷却混合智能控制方法也能够及时、自动调整喷水集管阀门开启总数的设定值,最终将实际卷取温度控制在工艺要求的范围内,从而提高热轧带钢的组织性能.     

厚规格热轧带钢高精度卷取温度控制模型

卷取温度是影响带钢组织性能的重要工艺参数.在生产实践中，如何提高厚规格带钢卷取温度的控制精度是一个难点.针对厚规格带钢在层流冷却过程中的工况特点，提出了温度场计算模型和对流换热系数模型的改进方法，并开发了一种全新的基于相似策略的自适应模型，以改善卷取温度前馈控制效果.经现场应用证明，本文提出的方案能有效提高厚规格带钢的卷取温度控制精度，其中厚度大于12 mm的带钢平均命中率可达到94.9%.     

传热与相变耦合的卷取温度模型自适应方法

为实现卷取温度模型水冷换热学习系数和奥氏体相变速率学习系数的在线实时滚动优化,采用数学方法对带钢段间温度自适应进行研究.首先,构建一个以带钢段初始学习系数为重心的等边三角形,基于各顶点对应的学习系数,分别利用带钢温度模型预报卷取温度,从而获得学习系数对卷取温度的一阶偏导数增益;接着,根据带钢段实测卷取温度与模型预报值的偏差计算学习系数增量部分的瞬时值,并依据学习速率进行学习计算、有效性检查和平滑处理.最后,将学习系数增量值应用于卷取温度动态设定模型,对冷却区内的所有带钢段的冷却规程进行更新.实际应用表明,卷取温度段间自适应方法能够快速响应轧制速度的变化,对卷取温度进行高精度控制.     

进化算法优化GBDT的带钢卷取温度预测

针对B钢厂2250 mm热轧生产线层流冷却系统卷取温度预报命中率低的问题,采用差分进化算法优化后的梯度提升决策树建立带钢卷取温度预测模型(DE-GBDT),并对DE-GBDT预测模型与3个基础预测模型(梯度提升决策树(GBDT)、支持向量机(SVM)、小波神经网络(WNN)预测模型)以及差分进化算法优化后的支持向量机(...     

热轧带钢轧后冷却控制系统优化

为提高热轧带钢超快冷出口温度和卷取温度控制精度,针对超快冷生产调试过程中出现的问题,对轧后冷却控制系统进行了优化.针对超快冷出口纵向温度偏差较大的问题,提出超快冷换热系数多点自学习方法;采用有限差分方法,分析带钢超快速冷却后的返红现象,并在此基础上提出一种超快冷出口返红补偿方法;提出了对进入冷却区的带钢样本段进行温度再计算的方法,来消除速度波动对轧后冷却温度控制精度的影响.现场应用结果表明,优化后超快冷出口温度和卷取温度控制精度均明显提高.