【正文】 頭尾特殊處理 在帶鋼冷卻過程中，為了控制帶鋼頭部和尾部的溫 度均勻性，方便卷取控制，保證卷取的卷形質(zhì)量，對(duì)于一些硬質(zhì)帶鋼及厚帶鋼（約 8mm以上） ，需要對(duì)帶鋼的頭尾進(jìn)行特殊的處理。 在這種冷卻方式 下，帶鋼在剛進(jìn)入冷卻區(qū)時(shí)將會(huì)空冷一段距離，然后再快速冷卻到目標(biāo)卷 取溫度。 冷卻 方向 在軋制不同的鋼種時(shí)，為了更好的控制冷卻速率，根據(jù)工藝制度，需要確定不同的冷卻方向，以獲取不同的組織成分。主要是利用控制點(diǎn)之間的自學(xué)習(xí) 所得到的系數(shù) Ki ，在 Ki 中選取平均計(jì)算的結(jié)果作為自學(xué)習(xí)系數(shù) β ，讀取上一塊的結(jié)果 βold ，利用指數(shù)平滑法計(jì)算 βnew： 圖 32 自學(xué)習(xí)模型原理圖 1/n iiKn???? () ()ne w old old? ? ? ? ?? ? ? () 自學(xué)習(xí)模 型原理圖如圖 32所示： 第 I+1 塊鋼 第 I 塊鋼 第 L段 第 M段 第 N段 FT CT h 粗調(diào) 動(dòng)態(tài)設(shè)定 修正后的 集管組態(tài) 修正后的 集管組態(tài) 精 調(diào) 動(dòng)態(tài)設(shè)定 實(shí)測(cè) 卷取溫度 計(jì)算模型 卷取溫度 對(duì)流 換熱系數(shù) 實(shí)際 閥門組態(tài) 實(shí)測(cè) 帶鋼速度 自學(xué)習(xí)修正 帶鋼段之間的自學(xué)習(xí) 預(yù)設(shè)定 預(yù)設(shè)定的 集管組態(tài) 帶鋼之間的自學(xué)習(xí) 短期自學(xué)習(xí) 長(zhǎng)期自學(xué)習(xí) 第 M段 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 22 數(shù)據(jù)庫模型 當(dāng)帶鋼冷卻結(jié)束后，過程自動(dòng)化控制級(jí) L2級(jí)將該帶鋼的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括日期時(shí)間、鋼卷號(hào)、目標(biāo)數(shù)據(jù)、設(shè)定數(shù)據(jù)以及測(cè)量數(shù)據(jù)添加到本地工程記錄數(shù)據(jù)庫中。因此，為了提高計(jì)算精度，增強(qiáng)控制模型的適應(yīng)性，模型的設(shè)計(jì)需要考慮自學(xué)習(xí)功能，通過學(xué)習(xí)可以獲得用于修正溫度預(yù)報(bào)模型的自學(xué)習(xí)系數(shù)，即模型具有根據(jù)自身經(jīng)歷不斷修正以提高精度的學(xué)習(xí)能力。分為兩 部分調(diào)節(jié)，一是當(dāng)帶鋼的頭部到達(dá)層流冷卻系統(tǒng)出口高溫計(jì)溫度檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，如果檢測(cè)的溫度與通過模型計(jì)算的溫度值產(chǎn)生誤差時(shí)，則通過反饋控制對(duì)所產(chǎn)生的誤差值進(jìn)行修正；二是當(dāng)帶鋼頭部到達(dá)卷取溫度檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，若所測(cè)卷取溫度與設(shè)定的卷取溫度產(chǎn)生誤差時(shí)，則通過反饋控制對(duì)所產(chǎn)生的誤差進(jìn)行集管開啟修正控制。前饋控制冷卻水段數(shù)采用下列公式計(jì)算： 12{ ( ) [ ( ) ( ) ] }FF i i s FA FS C A C AS hvN P R v v a T T T T T aQ? ? ? ? ? ? ? ? ? () 式中 NFF — 前饋控制冷卻 噴 水段數(shù)； TFA — 終軋溫度目標(biāo)值 ， ℃ ； ΔT — 轉(zhuǎn)移控制所需要的溫度修正值 ， ℃ 。最大冷卻能力校核是以 PDI（原始數(shù)據(jù)輸入模型）的稀疏模式檢查冷卻能力，如果最大冷卻能力不足，則把稀疏模式進(jìn)行提升，如果提升后冷卻能力還不夠，則把所有閥門都開啟，并且報(bào)警；最小冷卻能力校核是把所有閥門都關(guān)閉，如果此時(shí)卷取溫度偏低， 說明來料的溫度偏低 ，需要報(bào)警 。由于隱節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)不定，所以網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時(shí)碼串長(zhǎng)度是可變的，這樣會(huì)給遺傳算子的操作帶來不便。變異算子是對(duì)群體中的個(gè)體的碼串隨機(jī)挑選一個(gè)或多個(gè)基因座上的基因值做變動(dòng)的操作。利用大量的神經(jīng)元相互連接就 構(gòu)成了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)實(shí)際輸出與期望輸出不符時(shí)，進(jìn)入誤差的反向傳播階段。 用下式表示： 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 12 21 2 11[]()CP hK h kA A B k K? ?? () 式中 C — 導(dǎo)溫系數(shù)； K — 帶鋼導(dǎo)熱系數(shù)； B — 水溫、水壓和帶鋼的熱交換系數(shù)； A1 — 上噴水與帶鋼的熱交換系數(shù)； A2 — 上噴水與帶鋼的熱交換系數(shù)； h — 帶鋼厚度， m。水冷區(qū)的對(duì)流溫降 ΔTd 可以按下列公式計(jì)算： 00 2[ ( ) e xp ( ) ]d W W LT T T T T C ???? ? ? ? ? () 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 11 式中 ΔTd — 層流冷卻溫降， ℃ ； To — 帶鋼進(jìn)入水冷區(qū)的溫度， ℃ ； TW — 層流冷卻水的溫度 ， ℃ ； α — 對(duì)流換熱系數(shù)； L — 水冷段長(zhǎng)度， m； C — 比熱容， J/( )； γ — 密度， kg/m3； 上述計(jì)算中的關(guān)鍵參數(shù) 是對(duì)流換熱系數(shù) α 值。層流冷卻的控制結(jié)構(gòu) 圖 如圖 23所示，基礎(chǔ)自動(dòng)化 L1級(jí)控制器圖如圖 24，過程自動(dòng)化 L2級(jí)服務(wù)器圖如圖 25所示： 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 7 圖 23 層流冷卻的控制結(jié)構(gòu) 圖 圖 24 基礎(chǔ)自動(dòng)化控制 L1級(jí)控制器圖 閥門開閉延時(shí)處理 測(cè)量值處理 帶鋼 段跟蹤 動(dòng)態(tài)設(shè)定 頭尾跟蹤 預(yù)設(shè)定 冷卻模型 FT h Qw、 Tw 精軋?jiān)O(shè)定數(shù)據(jù) PDI、工藝參數(shù) 自適應(yīng) 測(cè)量值處 理 帶鋼 段跟蹤 Qw、 Tw CT 閉環(huán)控制 前饋控制 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 8 圖 25 過程自動(dòng)化控制 L2級(jí)服務(wù)器圖 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 9 本章小結(jié) 本章 首先 介紹了 層流冷卻 系統(tǒng)的設(shè)備布置 ， 并給出了設(shè)備布置 的原理 圖 和實(shí)物圖 ；然后對(duì)層流冷卻系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)以及各個(gè)結(jié)構(gòu)之間的相互協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行了描述 ，并給出了層流冷卻控制結(jié)構(gòu)圖、基礎(chǔ)自動(dòng)化控制 L1級(jí)控制器圖和過程自動(dòng)化控制級(jí) L2服務(wù)器圖。 在控制過程中，過程自動(dòng)化控制 L2級(jí)對(duì)整個(gè)冷卻過程進(jìn)行跟蹤、控制、參數(shù)計(jì)算和設(shè)定。也就是說，上部冷卻系統(tǒng)由 120根集管構(gòu)成，下部冷卻系統(tǒng)由 240根集管構(gòu)成。 第三章對(duì)層流冷卻系統(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)庫模型。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。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。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。 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。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。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 我國鋼鐵行業(yè)走向世界的必經(jīng)之路 [2]。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。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。安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 I 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。 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?、縮印、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?文的部分或全部?jī)?nèi)容。 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 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 IV Abstract Being 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 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 V 目錄 摘要 ..........................................................................................................................................................................II Abstract..................................................................................