【正文】 統(tǒng)的控制模型進(jìn)行了研究，控制模型主要包括溫降模型、卷取溫度預(yù)報(bào)模型、預(yù)設(shè)定模型、前饋控制模型、反饋控制模型和自學(xué)習(xí)模型以及數(shù)據(jù)庫(kù)模型。并根據(jù)這些理論，繪制了層流冷卻的控制畫面。例如：唐山鋼鐵公司從理論和工藝的角度分析了控冷過程中換層別后自適應(yīng)能力差、尾部溫差大以及低目標(biāo)卷取溫度精度低等問題產(chǎn)生的原因，提出了虛擬檢測(cè)水溫、反推速減點(diǎn)、細(xì)化層別等對(duì)應(yīng)的優(yōu)化策略。當(dāng)帶鋼和冷卻輥道分段越細(xì)，帶鋼長(zhǎng)度方向上的冷卻控制越均勻，控制精度越高，但控制也將越復(fù)雜。以往的層流冷卻溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型往往是實(shí)際冷卻過程的簡(jiǎn)化形式，這樣可大大減少計(jì)算時(shí)間，容易實(shí)現(xiàn)，但同時(shí)可能對(duì)冷卻效果帶來不利的影響。 研究現(xiàn)狀卷取溫度控制是層流冷卻系統(tǒng)的核心任務(wù)，而溫度控制的精度在很大程度上取決于過程數(shù)學(xué)模型的精度。雖然水幕冷卻具有最強(qiáng)的冷卻能力，但據(jù)西德克虜伯公司對(duì)層流、水幕和噴射3種冷卻方式的對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，層流冷卻方式的冷卻均勻性最高，而冷卻強(qiáng)度只比水幕冷卻稍低，因此層流冷卻是多數(shù)帶鋼熱連軋生產(chǎn)線的主要冷卻方式。可調(diào)節(jié)冷卻速度范圍較小層流冷卻水流以恒定低壓的柱狀水流沖擊鋼板，形成核沸騰，冷卻能力強(qiáng)，冷卻均勻。需要較高的壓力，調(diào)節(jié)冷卻能力范圍小，對(duì)水質(zhì)要求較高。用水量大，飛濺嚴(yán)重，冷卻不均勻；對(duì)水質(zhì)要求較高，噴嘴易堵塞；水的利用率低。一般而言，常用的控制方法有：高壓噴嘴冷卻、板湍流冷卻、噴淋冷卻、霧化冷卻、水幕冷卻、層流冷卻等。因此，將帶鋼卷取溫度控制在由鋼的內(nèi)部金相組織所確定的范圍內(nèi)，是帶鋼質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)鍵控制措施。調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、提高技術(shù)含量、增加產(chǎn)品附加值將是我國(guó)鋼鐵行業(yè)走向世界的必經(jīng)之路[2]。隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的加速，交通、能源等基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模建設(shè)，以及制造業(yè)尤其是汽車、家電等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，鋼材需求將會(huì)大量增加[1]。模擬測(cè)試結(jié)果表明，這些控制策略和控制模型功能完善、性能穩(wěn)定、控制精度高。而熱連軋帶鋼的實(shí)際卷取溫度能否控制在要求的范圍內(nèi) ,則主要取決于精軋機(jī)架后層流冷卻控制系統(tǒng)。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。（4）掌握層流冷卻中用到的控制策略的原理。安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙安徽工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書課題名稱層流冷卻的策略和控制模型學(xué) 院 專業(yè)班級(jí)姓 名學(xué) 號(hào)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容:（1）根據(jù)課題內(nèi)容，查閱搜索相關(guān)文獻(xiàn)資料，并翻譯不少于5000字的相關(guān)英文文獻(xiàn)資料。（5）對(duì)完成的工作進(jìn)行總結(jié)，按格式撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，準(zhǔn)時(shí)參加答辯。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。本文以某大型鋼鐵集團(tuán)的帶鋼熱連軋生產(chǎn)線為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一套具有實(shí)際應(yīng)用意義的層流冷卻控制策略和控制模型。關(guān)鍵字：帶鋼熱連軋 層流冷卻 卷取溫度控制 控制策略 控制模型AbstractBeing one of the important craft parameters, coiling temperature decides the machining performance, the mechanical performance and the physical performance of finished strip product, and has influence on strip’s metallographic phase. In order to get highquality product and good coil shape, the strip coiling temperature must be controlled at a proper the actual coiling temperature of hot rolling strip can be controlled within the required range mainly depends on the laminar cooling control system after the finishing stands.In the paper, a set of control strategies and control models of the laminar cooling control system with practical application significance for a hot strip rolling production line of a large iron and steel enterprise is designed. At the same time, the control pictures for laminar cooling are designed and drawn with the software WinCC of Siemens. All of these achieve the automatic control of the whole system. Simulation test results show that the control strategies and control models have perfect function, stable performance and high control accuracy.Key Words: strip steel hot strip laminar cooling coiling temperature control control strategy control model 目錄摘要 IIAbstract III目錄 IV1 緒論 1 研究背景及意義 1 研究現(xiàn)狀 2 章節(jié)安排 32 層流冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)介 5 層流冷卻系統(tǒng)設(shè)備布置 5 層流冷卻系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 6 本章小結(jié) 93 層流冷卻的控制模型 10 溫降模型 10 空冷區(qū)溫降模型 10 水冷區(qū)溫降模型 10 卷取溫度預(yù)報(bào)模型 11 傳統(tǒng)卷取溫度預(yù)報(bào)模型 11 基于遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的卷取溫度預(yù)報(bào)模型 12 預(yù)設(shè)定模型 16 前饋控制模型 18 反饋控制模型 19 自學(xué)習(xí)模型 20 短期自學(xué)習(xí) 21 長(zhǎng)期自學(xué)習(xí) 21 數(shù)據(jù)庫(kù)模型 22 本章小結(jié) 224 層流冷卻的控制策略 24 冷卻策略 24 上下開閥的起始位置 24 冷卻方向 24 集管稀疏模式 25 頭尾特殊處理 25 臨界溫度的確定 25 帶鋼分段控制 26 冷卻區(qū)分段控制 26 冷卻速度控制 26 側(cè)噴和吹掃控制 28 上下集管水比的配置 28 本章小結(jié) 295 實(shí)驗(yàn)部分 30結(jié)論 38參考文獻(xiàn) 39致謝 40 39 1 緒論鋼鐵是現(xiàn)代社會(huì)最重要的原材料，其產(chǎn)量和質(zhì)量是一個(gè)國(guó)家發(fā)達(dá)程度和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的重要標(biāo)志。近年來，隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，低合金高強(qiáng)度、高韌性并具有良好的焊接性能的鋼材已經(jīng)在社會(huì)上得到了廣泛的應(yīng)用。在帶鋼熱連軋工藝中，卷取溫度對(duì)帶鋼的金相組織影響很大，是決定成品帶鋼加工性能、力學(xué)性能和物理性能的重要工藝參數(shù)之一[3]。層流冷卻系統(tǒng)位于帶鋼熱連軋生產(chǎn)線的精軋機(jī)與卷取機(jī)之間，是控制卷取溫度的一種方式，其目的是將帶鋼從終軋后的溫度冷卻到相變后的卷取溫度。各種冷卻方式都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，幾種冷卻方式的優(yōu)缺點(diǎn)如表11[4]。板湍流冷卻軋后鋼板直接進(jìn)入水中進(jìn)行淬火和快速冷卻，冷卻速度可達(dá)30℃/s。霧化冷卻用加壓的空氣使水流成霧狀冷卻鋼板，冷卻均勻，冷卻速度調(diào)節(jié)范圍大，可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)風(fēng)冷、弱水冷和強(qiáng)水冷。冷卻區(qū)距離長(zhǎng)，對(duì)水質(zhì)要求較高，噴嘴易堵塞，維護(hù)量大。由此可見，研究層流冷卻卷取溫度的優(yōu)化控制即研究層流冷卻的策略及控制模型對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低廢品率，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。早期，對(duì)層流冷卻控制系統(tǒng)的技術(shù)改造主要集中在工藝設(shè)備的改進(jìn)方面。例如：應(yīng)用于攀鋼的意大利ANSALDO INDUSTRIA公司開發(fā)的數(shù)學(xué)模型比較簡(jiǎn)單，但對(duì)流換熱系數(shù)的確定不夠精確[5]；應(yīng)用于鞍鋼熱軋廠、本鋼1700熱軋廠的由德國(guó)SIMENS公司開發(fā)的數(shù)學(xué)模型沒有考慮帶鋼與環(huán)境的熱輻射，也沒有考慮水溫、帶鋼運(yùn)行速度、終軋溫度對(duì)模型參數(shù)的影響，而且模型中的時(shí)間常數(shù)描述的是帶鋼表面溫度，對(duì)厚規(guī)格帶鋼的控制效果不理想，模型精度受到了限制[6]；應(yīng)用于寶鋼1580mm熱軋廠的由日本三菱電器開發(fā)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)各種對(duì)流換熱因素考慮的較為全面，是一種較先進(jìn)的層流冷卻控制模型，但還需要對(duì)許多參數(shù)進(jìn)行回歸，按照厚度層別等做出一系列控制表[7]。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的迅猛發(fā)展，帶鋼熱連軋技術(shù)已經(jīng)成為多學(xué)科結(jié)合的應(yīng)用技術(shù)。另外，智能控制理論的發(fā)展，為描述與控制不確定、非線性的復(fù)雜過程提供了理論基礎(chǔ)，也使得智能控制在層流冷卻中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。實(shí)踐證明這些控制策略和控制模型是有效的、實(shí)用的。著重分析了改進(jìn)后的卷取溫度預(yù)報(bào)模型。上部和下部冷卻系統(tǒng)各分成60個(gè)冷卻控制段，每4個(gè)控制段為一組，一共15組，前9組用于粗調(diào)，后6組用于精調(diào)。側(cè)噴吹掃系統(tǒng)分布在輸出輥道的兩側(cè)，而且交叉分布，共有9個(gè)側(cè)噴嘴，其中有2個(gè)為高壓氣噴，以吹散霧氣，防止對(duì)軋線控制儀表的干擾。機(jī)械系統(tǒng)包括供水系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、水量分配系統(tǒng)、層流系統(tǒng)、側(cè)噴和前后吹掃系統(tǒng)。其中設(shè)定過程，主要根據(jù)PDI的目標(biāo)參數(shù)、終軋參數(shù)、HMI參數(shù)和設(shè)備參數(shù)為層冷區(qū)的各種生產(chǎn)設(shè)備提供設(shè)定值或設(shè)定方式，并以工藝規(guī)定的時(shí)序?qū)⒃O(shè)定結(jié)果傳送給基礎(chǔ)自動(dòng)化控制L1級(jí)。同時(shí)，L2級(jí)啟動(dòng)動(dòng)態(tài)修正，修正由于終軋速度、終軋溫度和終軋厚度對(duì)開閥數(shù)的影響，動(dòng)態(tài)修正計(jì)算是控制系統(tǒng)的前饋控制；當(dāng)有帶鋼段出層流區(qū)的高溫計(jì)時(shí)，L2級(jí)會(huì)進(jìn)行帶鋼段之間的自適應(yīng)，對(duì)模型計(jì)算進(jìn)行