第３８卷第５期 金属材料与冶金工程 ＭＥＴＡＬ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＶＯ１．３８ ＮＯ．５ ０ｃｔ ２０ｌ０ ２０１０年１０月 热轧带钢卷取温度精度优化 孙明军，卞皓谭，耘 宇，袁 军 （梅山钢铁公司，江苏 南京２１００３９） 摘 要：结合梅钢１ ４２２ ｍｒｎ热轧机卷取温度控制的实际情况，对现有ＣＴＣ模型存在的不足进行了分析， 提出了优化ＣＴＣ模型族的划分、层流冷却控制方式以及精轧机组轧制速度等，从而提高了轧线的卷取温 度控制精度。尤其提高了卷取目标温度差异大的温度控制精度。 关键词：卷取温度；冷却控制方式；轧制速度 中图分类号：ＴＧ３３５．５＋６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００５—６０８４（２０１０）０５—００２７—０３ Ａｃｃｕｒａｃｙ Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ Ｃｏｉｌｉｎｇ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ Ｈｏｔ Ｒｏｌｌｉｎｇ Ｓｔｒｉｐ ＳＵＮ Ｍｉｎｇ－ｊｕｎ，ＢＩＡＮ Ｈａｏ—ｔａｎ，ＹＵＮ ｙｕ，ＹＵＡＮ Ｊｕｎ （Ｍｅｉｓｈａｎ Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．，Ｌ碰，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００３９，Ｃｈｉｎａ） ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｕｎｉｔｅｄ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｉｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｆｏｒ Ｍｅｉｇａｎｇ １ ４２２ ｉｎｌＴｌ ｈｏｔ—ｒｏｌｌｉｎｇ ｍｉｌｌ，ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇ ｔｏ ａｖａｉｌａｂｌｅ ＣＴＣ ｐａｔｔｅｒｎ，ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｄｉｖｉｄｉｎｇ ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｅ ＣＴＣ ｐａｔｔｅｒｎ，ｔｈｅ ｌａｍｉｎａｒ ｆｌｏｗ ｃｏｏｌｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｗａｙ ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｆｉｎｉｓｈ ｒｏｌｌｉｎｇ ｓｅｔ ｒｏｌｌｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ，ｔｈｅｒｅｂｙ ｅｎｈａｎｃｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｉｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ａ ｇｒｅａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｉｌｉｎｇ ｔａｒｇｅｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ． ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ：ｃｏｉｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｃｏｏｌｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ；ｒｏｌｌｉｎｇ ｓｐｅｅｄ 热轧带钢卷取温度是影响成品带钢组织和 性能的重要参数之一，卷取温度是通过轧后的 １ 影响轧线卷取温度控制精度的原 因分析 １．１ 模型分族的影响 层流冷却来实现的。其目的是使带钢温度从精 轧出口较高的终轧温度冷却至工艺要求的目标 卷取温度，使带钢获得良好的组织和力学性能。 层流冷却控制要求具有较好的冷却均匀性以及 Ｌ２原有模型的分族，是将１８０多个出钢记 较高的冷却控制精度。梅钢１４２２热连轧产线的 卷取温度控制。采用美国ＧＥ公司的ＣＴＣ模型 控制技术，温度控制精度较高，但随着热轧带 钢品种、规格以及工艺制度的不断增加．相应 的模型控制问题也逐渐暴露出来，现有的ＣＴＣ 号带钢依据其强度等级分成６个家族及１５个厚 度等级，没有充分考虑带钢的材质特性，这样 对于出口厚度相同而材质不同的钢常常使用同 一参数，容易出现一个钢稀ＣＴ精度较好，而另 个钢种ＣＴ精度低的现象。这主要是由于 一模型需要进一步完善和优化［】］。 收稿日期：２０１０—０８—１２ ＣＴＣ模型中对多个钢种分族方式宽泛，自学习 作者简介：孙明军（１９７８一），男，助理工程师，主要从事热轧生产工艺技术研究。 ２８ 金属材料与冶金工程 ＶＯ１．３８ ＮＯ．５ 参数产生相互遗传控制，导致ＣＴＣ模型对卷取 温度的控制精度不高。 １．２卷取目标温度差异大的影响 随着热轧带钢品种、规格及用途的不断拓 展，相同出钢记号的带钢，为满足不同带钢的 组织和性能需要，在Ｌ４的质量设计中会有不同 的终轧和卷取目标温度。当目标卷取温度由高 向低（或由低向高）变化时（多时相差１３Ｏ℃）， 带钢的传热过程将发生较大变化，同一套模型 参数就不能满足冷却控制的要求，而这些参数 基本是通过多元线性回归得到的，但实际回归 时并不能保证某种钢种、某种厚度下其目标卷 取温度是服从等区问分布。这样相同出钢记号 带钢如果卷取目标温度相差较大且交叉轧制时， ＣＴＣ模型自学习参数相互遗传控制就会出现卷取 温度控制波动大以及温度控制超标，造成温度 超限切损量大，产品冈性能不合而产生降级等。 １＿３冷却控制方式的影响 热轧生产厚度≤２．０３ ｍｍ以下规格带钢时， 冷却控制方式是前段上表或后段上表冷却方式， 即层流冷却只开上喷，关闭下喷。这种冷却方 式的目的是采用上喷冷却水将带钢压住，防止 带钢在层流辊道上抖动、飘浮甚至产生叠轧。 但在实际生产中，由于带钢单位面积上的自重 较小，当带钢轧制速度超过一定范围时，仍然 会出现在层流辊道上抖动、飘浮及表面积水现 象，造成卷取高温计检测及反馈控制不准，卷 取温度控制波动大，精度低。 带钢卷取过程中，由于钢卷内外圈冷却速 度快，导致带钢头尾强度高、塑性低，而采用 “Ｕ型”冷却方式提高钢卷头尾的卷取温度，可 以减缓带钢首尾在高温区的冷却速度，延长相 变前奥氏体在高温区的停留时问，提高整个钢 卷头尾的冲压成型性和成材率 。原ＣＴＣ模型 中通过温度、速度、距离图（ＴＶＤ图）米预测 带钢长度，南于ＴＶＤ里多计算了两段长度，冈 此无法准确预测带钢长度。如果采州ＰＤＩ长度 预测带钢长度误差也较大，不能满足Ｕ型冷却 的精度要求。 １．４轧制速度及节奏的影响 带钢的控制冷却实际上是在很大的空间范 围内对处于变速及高速运动的带钢沿长度方向 逐点进行控制的一个过程。带钢设定速度与实 际速度的差异，现场轧制条件的变化是导致卷 取温度波动的普遍问题。由于加速轧制技术的 采用，带钢各点通过层流冷却区的时间差异也 很大，造成带钢温度控制波动大。尤其是薄规 格、高速轧制的带钢，在穿带及抛钢的过程中． 带钢头、尾速度会产生剧烈波动，导致速度的 预测值与实测值偏差较大，从而使带钢头、尾 部温度控制精度低 。 现场轧制节奏过快时，经常会导致上一块 带钢卷取高温计未抛钢，下一块带钢已轧过精 轧Ｆ０，使其无法获取现场层流冷却设备控制权， 而继续沿用上一块带钢冷却控制条件．往往导 致陔卷钢的卷取温度精度差或温度超标。 ２ 解决方法 ２．１细化钢种的分族 按钢种和强度等级，完善１８Ｏ个山钢记号 带钢族的细化。由６个族细化为ｌ２个族，相似 钢种或同一系列的钢种单独划族，增强族内温 度模型自学习精度。同时，在ＨＴＴ模型中开发 ＩＮ—ＢＡＲ自学习功能模块，在Ｃｏｕｒｓｅ２设定的 计算上．精轧入口再进行一次计算与设定，提 高换批、换规第】块带钢头部温度设定精度。 ２．２卷取目标温度分区间自学习 针对相同钢种、厚度等级带钢，如卷取目 标温度差异大时（最大相差１３０ ｏｃ），根据ＣＴＣ 模型控制的特点及效果，在卷取目标温度上加 以区分．ＣＴＣ模型中增加卷取目标温度分区间 自学习。在钢种、厚度等级相同的情况下，统 计轧线所有带钢卷取目标温度控制范围，通过 对ＣＴＣ模型程序调整及优化，按卷取目标温度 Ｆｈ低到高划山６个区间进行自学习 （见附表）， 附表 卷取目标温度分区间划分 ２０１０年第５期 孙明军等：热轧带钢卷取温度精度优化 ２９ 有效地减少或消除了它们之间的相互制约。附 图为出钢记号为ＤＱ０７５０Ａ１的ＭＲＴ２按卷取目 标温度分区间自学习后，卷取温度控制正常。 附图 ＭＲＴ２卷取温度分区间自学习 前后卷取温度控制曲线 ａ一卷取温度分区间白学习前： ｂ一卷取温度分区间自学习后 ２．３优化冷却控制方式 针对厚度≤２．０３ ｍｍ带钢，开发了一种新 的层流冷却方式：分段上表冷却。这种冷却方 式对带钢头部的冷却与传统的前段和后段集中 冷却不同，将原有的冷却水集中开放改变为分 段问隔开放，在全长上将带钢压住。这样在输 出辊道上，依次间隔的打开上喷层流水，利用 分段冷却水将带钢压在层流输出辊道上，提高 了轧制稳定性，防止了带钢抖动和漂浮，卷取 高温计采点更准确，控制更稳定。 针对“Ｕ型”冷却对带钢长度计算不准而 导致带钢头尾的冷却温度、长度计算和控制不 准的情况，采刚中间坏长度、厚度加上切头切 尾的修正量米预测带钢长度。设计不同的“Ｕ 型”冷却控制代码，满足不同带钢的“Ｕ型” 冷却控制要求 ２．４优化轧制速度 针对原模型中精轧机组穿带速度只依据来 料的精轧入口温度和产品的终轧温度米进行速 度设定，导致带钢速度变化、跳跃大，卷取温 度控制偏差大的问题。在模型中针对钢种族及 厚度等级对机组穿带速度进行了优化，并形成 了适合现场实际生产情况的精轧机组穿带速度． 并配置于模型当中。同时，在相应的钢种族和 厚度等级中，以Ｆ１轧机的抛钢速度作为抛钢起 始点．以目标卷取速度为抛钢终止点，并配置 了相应的抛钢减速率，减少了带钢尾部速度的 剧烈波动，保证了尾部卷取温度控制的稳定性。 通过对带钢轧制速度进行优化，保证了卷 取温度全长控制的稳定性，带钢头尾的卷取温 度精度也得到提高。 ３ 实施效果 通过对ＣＴＣ模型不断进行优化，带钢的卷 取温度命中率从２００７年的月均９６．２３％提高到 ２００８年的月均９８．２１％。温度控制精度提升显 著，从而保证了产品的组织和性能，提高了热 轧带钢产品的质量并稳定了生产。 ４ 结 语 在结合现场生产工艺和ＣＴＣ模型控制的基 础上，提出的优化钢种族的划分、层流冷却控 制方式、精轧机组轧制速度等，大大提高了层 流冷却模型的预报、控制和自学习精度，从而 提高了卷取温度控制精度。由于带钢的层流冷 却过程是难以刚精确的数学模型描述的复杂过 程，如何不断地优化冷却工艺，提高卷取模型 控制精度是今后需不断研究的课题。 参考文献： ［１］谢海波，余广夫，等．热轧带钢层流冷却设定模型 的开发与实现［Ｊ］．东北大学学报，２００４，２５（１０）： ９６１． ［２］赵迪，郑 中，等．本钢热轧带钢卷取温度优化 研究［Ｊ］．轧钢，２００７，２４（１）：２５． ［３］蔡晓辉，张殿华，等．层流冷却中卷取温度精度的 优化［Ｊ］．东北大学学报，２００２，２３（４）：３６８—３７０． ［４］谭耘守，张永雩，等．梅钢热轧层流冷却热交换模 型的分析与应用［Ｊ］．梅山科技，２００６，（３）：２７—２８．
