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连轧棒材穿水轧制工艺的温度控制 第2期总第162期 2006年4月 冶金丛刊 METALLURGICALC0LLECT10NS Stim.162NO.2 April2006 连轧棒材穿水轧制工艺的温度控制 蔡鹏 (广钢股份有限公司连轧厂) 摘要本文介绍了穿水轧制工艺的控制流程,重点介绍了钢材回火温度的信号检测,处理以及控制. 关键词连轧;穿水轧制;温度控制 中图分类号:TG335.13文献标识码:A文章编号:1671—3818(2006)O2—004l—O2 TEMPERATURECoNTRoLFoRSTEEL-BARQUENCHRoLLING PRoCESSINCoNTINUoUSRoLLINGMILLoFGISC CaiPeng (ContinuousRollingMillofGISC) AbstractThearticleintroducesthecontrolingprocessofquenchrollingtechnology,focusingonthesig- naldetection,disposalandcontrolfortempertemperation. Keywordscontinuousquenchrolling;temperaturecontrol 1??-l刖置 钢材通过穿水轧制工艺(也叫水淬工艺,水冷 材生产技术等),可以利用二级钢材的钢坯,生产出 机械性能达到三级材性能的钢材.该工艺在确保钢 筋机械性能满足标准要求的基础上,以低价合金元 素替代高价合金元素,达到降低钢筋成本的目的. 根据合金价格的不同,降本幅度可以达到50—200 元/吨材,主要用于生产出口材,是冶金行业降成本 的一项高新技术. 该技术的关键在于水冷线水流量,压力,钢材回 火温度的控制.不同钢种,不同规格钢筋有不同的 水流量,压力,钢材回火温度要求.本文主要讨论穿 水轧制工艺中钢材温度的采集处理以及控制. 2穿水轧制工艺的控制流程 穿水轧制工艺是在轧后进行的.水冷线布置在 终轧轧机后和倍尺飞剪之间.主要的检测和控制设 备包括: (1)水压力检测.检测增压泵后供给水冷线的 供水总管压力,一般采用压力变送器; (2)水流量检测.检测增压泵后供给水冷线的 供水总管流量,一般采用电磁流量计等; (3)开轧温度检测.一般布置在第一道轧机 前,检测钢坯的开轧温度; (4)终轧温度检测.布置在终轧轧机后,检测 钢材的终轧温度,也就是水冷前的钢材温度; (5)回火温度检测.一般布置在冷床人口,检 测水冷材的回火温度. 所有温度检测均采用红外测温仪. 控制设备一般包括水冷线供水总管的自动(气动 或电动)调节阀以及水冷线各分管的手动调节阀. 控制过程:通过调节自动调节阀以及手动调节 阀,调节水冷线总管的水流量和压力,以控制钢材的 最终回火温度或者终轧温度和回火温度差,它表征 了轧后钢材的穿水效果.一般来说,轧制工艺稳定 后,开轧温度和终轧温度是基本恒定的,那么上述过 程就简化为控制钢材的最终回火温度.这是一个典 型的串级控制系统,控制原理框图见图I. 图1棒材穿水轧制工艺的控制原理框图 3控制过程的难点与解决办法… 根据上述穿水轧制工艺的控制流程可知,控制 的对象是水冷线,操纵量是水冷线总管的水流量 (或压力,一般控制水流量),被控量是终轧温度和 最终回火温度差(如上分析,一定条件下可以简化 ? 42?冶金丛刊总第162期 为最终回火温度). 由于是在钢材的连续轧制过程中检测运动钢材 的温度,只能采用非接触式的红外测温仪.接触式 测温是连续缓变信号,信号处理比较简单.非接触 式测温是突变的,非连续的,由于棒材截面积小,运 动速度快,目标抖动,非连续,要识别多种无效检测 情况,信号处理难度大. 见图2,图中曲线A是红外测温仪实际目标的 温度,其中①是同一根钢坯在轧制过程中由于倍尺 剪剪切以及裙板运动,所产生的温度曲线波谷;②是 不同钢坯之间的间隙以及裙板运动产生的温度曲线 波谷.显然,被控量是不能这样简单地作为控制回 路的输入的,否则根本不能控制.即使采用手动控 制.由于检测值不断变化,也难以得到稳定的参考 值.对于一个被控对象,假设没有其它干扰,被控量 应该与操纵量有单值对应关系. 图2温度曲线 如何找到能反应穿水工况的测量值呢?一般的 红外测温仪都提供了相关的一些常用于红外测温的 信号处理手段,比如:高值保持,低值保持和平均值. 高值保持是仪表输出一定时间内所测得的最高值, 低值保持是仪表输出一定时间内所测得的最低值, 平均值是仪表输出一定时间内所测得的平均值.然 而.对于穿水轧制控温的要求,这些手段是不够的, 必须加入一些更加智能的处理手段. 高值保持,低值保持和平均值都是针对一定 时间而言的,由于同一根钢坯轧制出来的钢材沿 长度方向的温度分