本文選題：熱軋板帶鋼　切入點：軋后冷卻　出處：《東北大學》2014年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：在社會倡導“綠色制造與制造綠色”的大背景下,以超快速冷卻技術(shù)為核心的新一代TMCP技術(shù)應用到熱軋板帶鋼生產(chǎn)中,可實現(xiàn)以減量化的成分設計生產(chǎn)性能優(yōu)良的鋼鐵產(chǎn)品,實現(xiàn)節(jié)省資源和能源、降低生產(chǎn)成本、挖掘鋼材潛力,形成系統(tǒng)完整的綠色制造工藝。本文以國家“十二五”科技支撐計劃中“鋼鐵行業(yè)綠色生產(chǎn)工藝技術(shù)與應用示范”項目子課題“熱軋板帶鋼新一代TMCP裝備及工藝技術(shù)開發(fā)與應用”為背景,圍繞鋼鐵產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)“新一代TMCP工藝技術(shù)”,通過開發(fā)基于超快速冷卻的熱軋帶鋼軋后冷卻控制系統(tǒng),旨在加快突破鋼鐵產(chǎn)業(yè)核心關(guān)鍵技術(shù)。本文對基于超快速冷卻的多目標溫度計算模型、多目標溫度的解耦控制策略、提高多目標溫度控制精度策略、冷卻介質(zhì)高精度控制策略和升速軋制下溫度高精度控制策略進行了系統(tǒng)研究,在此基礎上,開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“基于超快速冷卻的熱軋帶鋼軋后冷卻控制系統(tǒng)”并應用于現(xiàn)場生產(chǎn),取得了良好效果。 (1)針對新增軋后超快冷的實際冷卻工藝需求,建立了軋后多目標冷卻控制系統(tǒng)。針對現(xiàn)場應用過程需求,對超快速冷卻系統(tǒng)與層流冷卻系統(tǒng)無縫銜接做了相關(guān)研究,提出超快冷柔性化控制模式；基于柔性化冷卻模式對系統(tǒng)的要求,對多級控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點的研究,優(yōu)化設計了系統(tǒng)控制功能時序,實現(xiàn)了系統(tǒng)各功能之間合理分工協(xié)作。 (2)針對超快速冷卻過程特點,推導了基于超快冷的軋后冷卻多目標溫度控制模型,創(chuàng)建了水冷換熱系數(shù)自適應模型。首先,通過對軋后冷卻換熱過程的分析,推導了軋后冷卻溫度計算模型；其次,通過對影響水冷換熱效率因素的研究,回歸獲取了超快速冷卻段水冷換熱系數(shù)模型以及層流冷卻段水冷換熱系數(shù)模型；之后,針對復雜的水冷換熱過程,以消除溫度計算偏差、提高系統(tǒng)自適應能力為宗旨,建立了水冷換熱系數(shù)自適應模型,提高了水冷溫度計算的穩(wěn)定性、計算過程的收斂性以及軋后冷卻多目標溫度計算模型的準確性。 (3)采用專家系統(tǒng)PID與Fuzzy-PID控制策略,對冷卻介質(zhì)壓力與流量進行解耦控制,該系統(tǒng)具有響應速度快、抗干擾能力強和穩(wěn)定性好等特點。為了實現(xiàn)供水系統(tǒng)穩(wěn)定性控制,提出軋線控制系統(tǒng)與泵站供水系統(tǒng)解耦控制策略；針對高壓模式與低壓模式冷卻介質(zhì)壓力變化特性,采用專家系統(tǒng)調(diào)節(jié)PID控制參數(shù)的控制策略,實現(xiàn)了冷卻介質(zhì)壓力的精度控制；針對不同類型冷卻集管的流量變化特征,采用PID參數(shù)模糊自整定控制策略,實現(xiàn)各類型冷卻集管流量的精度控制；針對冷卻介質(zhì)壓力與流量的強耦合關(guān)系,采用冷卻介質(zhì)壓力與流量解耦控制策略。在實際應用過程中解決了高壓水控制過程中壓力與流量、軋線水系統(tǒng)與泵站水系統(tǒng)強耦合的問題。 (4)通過對軋后冷卻不同位置工藝溫度控制特征的研究,開發(fā)了超快冷條件下多目標溫度高精度控制策略。針對控制過程中UFCT與CT之間控制特點及工藝需求,開發(fā)了UFCT與CT解耦控制策略、多元計算策略；為實現(xiàn)UFCT精確控制,開發(fā)了卷內(nèi)自學習控制策略；針對超快冷冷卻速率高的特點,依據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù),對典型厚度規(guī)格的帶鋼在超快速冷卻過程厚度方向的溫度分布進行了研究；為消除超快速冷卻過程對CT精度控制的影響,開發(fā)溫度計算補償策略；針對反饋控制滯后的問題,設計了帶滯后補償?shù)臏囟萈ID反饋控制策略；通過對帶鋼長度方向多目標溫度均勻性控制的研究,在帶鋼長度方向采用5點自學習策略、UFCT與CT自學習控制策略獨立并存方案。系統(tǒng)實現(xiàn)了多目標溫度的精確控制,提高了帶鋼長度方向溫度均勻性、增強了系統(tǒng)自適應能力及系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。 (5)針對熱軋帶鋼軋制過程速度變化不規(guī)則的特點,開發(fā)了帶鋼及樣本TVD曲線的計算算法及在線循環(huán)修正策略,消除了速度波動對溫度控制的影響。研究了帶鋼速度變化對帶鋼表面換熱系數(shù)和帶鋼運行時間的影響；在研究不同長度的帶鋼在軋后冷卻區(qū)運行過程中TVD曲線特征的基礎上,提出了帶鋼整體TVD曲線運行制度算法、Sk段速度運行制度算法和樣本速度計算策略；針對帶鋼運行速度不規(guī)則變化特征,提出帶鋼速度在線循環(huán)修正策略；上述速度運行制度算法、計算策略及修正策略實現(xiàn)了帶鋼樣本在各微元冷卻區(qū)運行歷程的精確計算,并消除了速度波動對溫度計算的影響。 (6)所建立的軋后冷卻多目標控制系統(tǒng),已應用于現(xiàn)場生產(chǎn),實現(xiàn)了軋后冷卻UFCT與CT的高精度控制；在此基礎上開發(fā)的低合金普碳鋼與低合金管線鋼,很好的實現(xiàn)了主要合金元素的減量化生產(chǎn),且在大批量生產(chǎn)過程中,系統(tǒng)運行穩(wěn)定,控制效果良好。為企業(yè)提質(zhì)增效與降本增效做出了突出貢獻,為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：東北大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TG334.9

【參考文獻】

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本文編號：1619470