卷取溫度控制系統是熱連軋系統的重要組成部分,直接關系到最終產品質量,特別是帶鋼的組織結構和力學性能的好壞,進而影響其產品在市場上的競爭力。
層冷控制系統由L2過程控制系統和L1基礎自動化控制體統組成。L2級系統完成數學模型計算、自適應控制、動態設定、冷卻策略的選擇和冷卻速率控制等功能;L1級系統完成頭尾跟蹤、故障閥設定、開關閥控制和頭尾微冷控制等功能。
工作模式有三種:全自動模式、手動模式、測試模式。
控制冷卻系統設備:上高密度集管、下高密度集管、集管控制閥組、傾翻機構和閥組、車間高位水箱、高壓側噴裝置、壓縮空氣吹掃裝置等組成。
層流冷卻下帶鋼的傳熱過程十分復雜。首先,整個冷卻過程中溫降大,鋼板的對流換熱系數及其熱物性參數必然隨溫度產生顯著的變化。其次,高溫鋼板的層流冷卻,較其他冷卻方式更為復雜。高密度管層流噴出的水流在一定壓力下沖擊到鋼板表面,在沖擊區鋼板表面不形成水蒸氣膜,因此,產生強烈冷卻效果。沿鋼板長度方向,在近沖擊區一定范圍內,冷卻水呈層流區,在較遠處呈紊流區,在層流區和紊流區之間形成過渡區。在垂直板面方向,除了水流沖擊區以外的其它區域,從板面向上,同樣出現層流區、過渡區和紊流區。因此,就整體層流冷卻來看,經歷了膜態沸騰、過渡沸騰和核沸騰冷卻階段,鋼板傳熱過程是非穩態的。
根據層流冷卻實際生產工藝情況,應用傳熱學原理,對帶鋼在時間和厚度方向差分,建立有限差分模型,計算帶鋼在整個冷卻區的開閥和關閥狀況,確定帶鋼在每個集管下是空冷還是水冷,從而控制帶鋼在冷卻區的溫度。由于模型的建立是基于機理性的,所以模型計算具有比較高的精度,包括:預設定模型、動態設定模型、鋼種物性參數模型,包括導熱系數和比熱容計算模型、水冷時對流換熱系數計算模型、自適應模型等。
根據不同鋼種的工藝要求,系統提供多種冷卻方式供選擇,包括:全長冷卻、頭部不冷、尾部不冷、前向冷卻、后向冷卻、頭部微冷、尾部微冷、稀疏冷卻、非對稱冷卻等。
該系統已經成功穩定的應用在日鋼1580熱連軋生產線并取得了的很好的控制效果,還將應用于武鋼1700mm熱連軋、西南不銹1450mm熱連軋、重鋼1780mm熱連軋等多條生產線。
該項目適用于所有的新建和欲改造的板帶軋機的層流冷卻設備。同時,通過技術集成和轉移,可為軋鋼技術裝備國產化作出較大貢獻。
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