專利名稱：：一種厚板軋后控制冷卻預(yù)計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及板材軋后控制冷卻的一種預(yù)計(jì)算方法，特別涉及一種厚板軋后控制冷卻預(yù)計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
：厚板的軋后冷卻過程的控制系統(tǒng)一般分兩層，上層為監(jiān)督控制層，根據(jù)控制目標(biāo)要求預(yù)先給出冷卻每塊鋼板所需的冷卻水流量密度、輥道速度等控制變量的設(shè)定值。底層為現(xiàn)場(chǎng)回路控制層，根據(jù)設(shè)定值對(duì)各底層回路進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制。上層的監(jiān)督控制部分，也可以叫做預(yù)計(jì)算部分。由于在厚板軋后冷卻過程中，除了冷卻水流量、輥道速度、冷卻段開啟個(gè)數(shù)等控制變量對(duì)板終冷溫度和冷卻速率有直接影響外，鋼板終軋溫度、鋼板厚度、冷卻水溫度等也對(duì)鋼板的冷卻有較大影響。各影響因素與控制量之間為強(qiáng)烈的非線性關(guān)系，并且各變量之間存在強(qiáng)耦合。因此，在冷卻過程中準(zhǔn)確計(jì)算冷卻水流量密度、鋼板速度等設(shè)定值的是一個(gè)難點(diǎn)。GuanS,LiHX,TsoSK.等在((Process,IEEETransactionsonControlSystemsTechnology))(控制系統(tǒng)技術(shù))(2001，9(2):348_356)上發(fā)表的“MultivariableFuzzySupervisoryControlforLaminarCooling”(層流冷卻多變量監(jiān)督控制方法)，介紹了換熱計(jì)算的數(shù)學(xué)模型，該模型可以用于計(jì)算冷卻水流量等控制量，但該文章沒有給出具體的實(shí)現(xiàn)方法，特別是沒有給出控制量的具體尋優(yōu)方法。龔彩軍等在《東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)》(2005，26(2):604_608)中發(fā)表的《中厚板軋后冷卻的過程控制》采用物理模型，計(jì)算冷卻水流量等控制量的設(shè)定值，但未提供具體如何尋優(yōu)設(shè)定值的方法，也未討論如何克服各變量之間的耦合關(guān)系。日本專利公開號(hào)JP5026871A提供的鋼板材料的預(yù)測(cè)方法，即在每個(gè)過程對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)計(jì)算，通過連鑄模型計(jì)算結(jié)晶，晶體間隔狀態(tài)，用熱傳導(dǎo)模型計(jì)算鋼板進(jìn)入加熱爐的歷史溫度曲線，用軋鋼模型和熱處理模型計(jì)算軋制過程和連續(xù)冷卻過程中鋼鋼板的結(jié)晶擴(kuò)散狀況、過熱度、溫度保持時(shí)間、軋制和相變，應(yīng)用材質(zhì)紋理模型計(jì)算鋼板應(yīng)力，硬度等指標(biāo)。從現(xiàn)有的專利表明，以上專利都沒有涉及到厚板在線控制冷卻系統(tǒng)的預(yù)計(jì)算方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種厚板軋后控制冷卻的預(yù)計(jì)算方法，這種預(yù)計(jì)算方法能夠?yàn)楹癜寮铀倮鋮s過程提供精確的控制量設(shè)定值，從而能夠適應(yīng)各種鋼材的生產(chǎn)需求。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思本計(jì)算方法包括三個(gè)模塊分別為鋼板平均速度和開閥個(gè)數(shù)設(shè)定值計(jì)算模塊，冷卻水流量設(shè)定值計(jì)算模塊，“位置_溫度”曲線設(shè)定值計(jì)算模塊。在求鋼板平均速度設(shè)定值和開閥個(gè)數(shù)方面在計(jì)算鋼板平均速度設(shè)定值和開閥Nh=.權(quán)利要求一種厚板軋后控制冷卻預(yù)計(jì)算方法，其特征在于包含以下步驟步驟1初始化，得到鋼板厚度d、鋼種信息及成分，測(cè)量得到當(dāng)前冷卻水溫度Tw；步驟2利用下式計(jì)算開閥個(gè)數(shù)和鋼板平均速度設(shè)定值<mrow><mi>t</mi><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mover><mi>T</mi><mo>^</mo></mover><mn>0</mn></msub><mo>-</mo><msubsup><mi>T</mi><mi>e</mi><mi>o</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><msup><mi>CR</mi><mi>o</mi></msup></mrow><mrow><msub><mi>N</mi><mi>h</mi></msub><mo>=</mo><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mi>N</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>]</mo><mo>,</mo></mtd><mtd><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mrow><mo>|</mo><mi>t</mi><mo>×</mo><msub><mi>v</mi><mi>B</mi></msub><mo>|</mo></mrow><msub><mi>l</mi><mi>h</mi></msub></mfrac><mo>]</mo><mo><</mo><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mi>N</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>]</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mrow><mo>|</mo><mi>t</mi><mo>×</mo><msub><mi>v</mi><mi>B</mi></msub><mo>|</mo></mrow><msub><mi>l</mi><mi>h</mi></msub></mfrac><mo>]</mo><mo>,</mo></mtd><mtd><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mi>N</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>]</mo><mo>≤</mo><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mrow><mo>|</mo><mi>t</mi><mo>×</mo><msub><mi>v</mi><mi>B</mi></msub><mo>|</mo></mrow><msub><mi>l</mi><mi>h</mi></msub></mfrac><mo>]</mo><mo><</mo><mi>N</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>N</mi><mo>,</mo></mtd><mtd><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mi>N</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>]</mo><mo>≤</mo><mi>int</mi><mo>[</mo><mfrac><mrow><mo>|</mo><mi>t</mi><mo>×</mo><msub><mi>v</mi><mi>B</mi></msub><mo>|</mo></mrow><msub><mi>l</mi><mi>h</mi></msub></mfrac><mo>]</mo></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow><mrow><msub><mi>v</mi><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>N</mi><mi>h</mi></msub><mo>×</mo><msub><mi>l</mi><mi>h</mi></msub></mrow><mi>t</mi></mfrac></mrow>其中，lh為集管組間距，Nh為開閥個(gè)數(shù)，v0為鋼板平均速度設(shè)定值，t為鋼板經(jīng)過冷卻區(qū)的時(shí)間，和CRo分別為目標(biāo)終冷溫度和目標(biāo)冷卻速率，為目標(biāo)開冷溫度；步驟3選取冷卻水流量Q0(任意選取設(shè)備允許流量的最小值)，并令k＝1，Q(k)＝Q0；步驟4通過步驟1得到的初始化信息，以及鋼板的上下表面邊界條件、空冷換熱系數(shù)αair、水冷換熱系數(shù)αw，利用熱傳導(dǎo)方程計(jì)算得到鋼板厚度方向的溫度分布，以及在初始溫度為時(shí)，經(jīng)過時(shí)間t后鋼板冷卻溫度T′e；令eCR＝(TeoT′e)/t如果，|eCR|＜ε，其中ε為極小偏差≤0.0001，則Q0＝Q(k)，計(jì)算結(jié)束；否則進(jìn)入步驟5；步驟5令k＝k+1，(0＜α＜1)，α為權(quán)系數(shù)；轉(zhuǎn)步驟4。F200910054249XC0000014.tif,F200910054249XC0000015.tif,F200910054249XC0000016.tif,F200910054249XC0000021.tif2.如權(quán)利要求1所述的厚板軋后控制冷卻預(yù)計(jì)算方法，其特征在于所述步驟4中熱傳導(dǎo)方程的計(jì)算過程如下測(cè)量得到P、cp、λ^p和々K，利用下式其中Τ為鋼板溫度，y為鋼板厚度方向坐標(biāo)；P為密度；cp為鋼板比熱容；λ為熱傳導(dǎo)系數(shù)j為奧氏體相轉(zhuǎn)換速率；hY為奧氏體的熱焓；ha為鐵素體的熱焓；鋼板的上下表面邊界條件為浮=-ocJT-TJdy其中，a代表鋼板表面的換熱系數(shù)，分別代表不同冷卻條件下的空冷換熱系數(shù)或水冷換熱系數(shù)CipT00為環(huán)境溫度，空冷換熱系數(shù)由下面公式求得αα,=σ0ε(Τ4-Τ:)/(Τ-Τα)其中，=5.67X10_8為黑體輻射常數(shù)，ε為鋼鐵表面輻射率，且ε<1，T00為環(huán)境溫度；令Q=Q(k)，代入下式計(jì)算水冷換熱系數(shù)αw3.如權(quán)利要求1或2所述的厚板軋后控制冷卻預(yù)計(jì)算方法，其特征在于還包括步驟6計(jì)算位置-溫度曲線設(shè)定值應(yīng)用步驟2和步驟5計(jì)算得到的控制參數(shù)Vtl，Qtl，代入公式(4)-(7)中的ν和Q，求解可得到鋼板表面溫度和中心溫度的“時(shí)間-溫度”曲線，在沿輥道方向取η個(gè)點(diǎn)，令每點(diǎn)坐標(biāo)為Xj(j=1，...，η)，鋼板行進(jìn)到對(duì)應(yīng)位置處的表面溫度和中心溫度分別為Tlj和T2j；采用公式全文摘要本發(fā)明公開了一種厚板軋后控制冷卻預(yù)計(jì)算方法，通過(1)初始化，得到鋼板厚度d、鋼種信息及成分，測(cè)量得到當(dāng)前冷卻水溫度Tw；(2)用公式計(jì)算得到開閥個(gè)數(shù)Nh和鋼板平均速度設(shè)定值v0；(3)選取冷卻水流量Q0，令k＝1，Q(k)＝Q0；(4)用步驟(1)中初始化信息及系數(shù)，步驟(2)得到的控制參數(shù)v0和步驟(3)流量Q(k)，求解公式(4)-(7)，計(jì)算在初始溫度下，經(jīng)過時(shí)間t后鋼板冷卻溫度，并記此計(jì)算得到鋼板冷卻溫度為T′e，令如果，|eCR|＜ε，ε≤0.0001，則Q0＝Q(k)計(jì)算結(jié)束，否則進(jìn)入下一步驟；(5)令k＝k+1，(0＜α＜1)，α為權(quán)系數(shù)，轉(zhuǎn)步驟(4)；(6)計(jì)算位置-溫度曲線設(shè)定值。本發(fā)明可以推廣到國內(nèi)外各鋼廠用于中厚板軋后控制冷卻中的預(yù)計(jì)算，具備良好的推廣及應(yīng)用前景。文檔編號(hào)B21B45/02GK101934295SQ200910054249公開日2011年1月5日申請(qǐng)日期2009年6月30日優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日發(fā)明者劉曄,吳扣根,王笑波,賀達(dá)倫申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司