專(zhuān)利名稱(chēng)：一種以溫度為直控參數(shù)的高速線材斯太爾摩線冷卻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金軋制領(lǐng)域，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種以溫度為直控參數(shù)的高速線材斯太爾摩(STE0M0R)冷卻方法。
背景技術(shù)：
在冶金軋制領(lǐng)域，對(duì)高速線材質(zhì)量要求更多的是必須滿足后部工序的使用性能。 一般線材交貨技術(shù)條件規(guī)定的質(zhì)量?jī)?nèi)容有外形及尺寸精度；表面質(zhì)量及氧化鐵皮；截面質(zhì)量及金相組織；化學(xué)成分及力學(xué)性能。高速線材軋機(jī)的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)可以概括為連續(xù)、高速、無(wú)扭和控冷。其中高速軋制是最主要的工藝特點(diǎn)。大盤(pán)重、高精度、性能優(yōu)越則是高速線材軋機(jī)的產(chǎn)品特點(diǎn)。高速無(wú)扭精軋工藝是現(xiàn)代線材生產(chǎn)的核心技術(shù)之一。高速軋機(jī)線材生產(chǎn)技術(shù)中 “高速”對(duì)工藝的要求一是保證實(shí)現(xiàn)高速的條件；二是解決高速實(shí)現(xiàn)后產(chǎn)生的問(wèn)題。通常把優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中碳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)不小于0. 45%的中高碳鋼軋制的線材稱(chēng)為硬線，我國(guó)硬線生產(chǎn)與國(guó)外相比尚有不小差距，主要表現(xiàn)在品種質(zhì)量上晶粒大小不均勻且級(jí)別偏低、一次冷拔率低、疲勞性能幾乎比國(guó)外同等產(chǎn)品低一個(gè)數(shù)量級(jí)，有些高技術(shù)含量、高性能的產(chǎn)品，如優(yōu)質(zhì)鋼簾線、PC線等還依賴于進(jìn)口。硬線的強(qiáng)度等性能問(wèn)題是困擾國(guó)內(nèi)高線經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵問(wèn)題，也是國(guó)內(nèi)重點(diǎn)工程的硬線市場(chǎng)被日本產(chǎn)品占領(lǐng)的原因所在。 因此研究和有效控制硬線產(chǎn)品的質(zhì)量和性能有著迫切和重要的意義。硬線中最具代表性的高等級(jí)產(chǎn)品就是預(yù)應(yīng)力鋼絲用鋼(SWRH82B-1)，該產(chǎn)品主要用于鋼絲繩、鋼絞線、斜拉索、跨江和跨海橋梁、大型建筑、水利等重要用途。在這些重要工程項(xiàng)目的施工中，預(yù)應(yīng)力鋼材均作為主筋承受其公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度的70%以上的載荷。由于預(yù)應(yīng)力鋼材等硬線產(chǎn)品要與錨夾片匹配使用，因此要求預(yù)應(yīng)力鋼材的強(qiáng)度要與錨夾片的強(qiáng)度相匹配，但目前國(guó)內(nèi)線材行業(yè)的硬線產(chǎn)品普遍存在強(qiáng)度波動(dòng)大的問(wèn)題，因此往往由于預(yù)應(yīng)力鋼材強(qiáng)度波動(dòng)大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)與錨夾片的最佳匹配而出現(xiàn)滑絲的質(zhì)量事故，對(duì)工程造成不利影響，也給用戶造成了巨大損失。隨著工程技術(shù)要求的不斷提高，用戶對(duì)硬線產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度指標(biāo)提出了更高要求，不但要求抗拉強(qiáng)度要滿足供貨標(biāo)準(zhǔn)，而且還要求強(qiáng)度具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。但硬線產(chǎn)品往往受到化學(xué)成分波動(dòng)和環(huán)境溫度波動(dòng)的直接影響而難以保持穩(wěn)定，形成了制約線材行業(yè)中硬線產(chǎn)品性能提高的質(zhì)量難題。因此，線材軋后的控制冷卻是整個(gè)線材生產(chǎn)中產(chǎn)品質(zhì)量控制的重要手段之一，它對(duì)線材成品的內(nèi)部組織、力學(xué)性能及二次氧化均有重要的影響?？刂评鋮s的實(shí)質(zhì)是利用軋件軋后的軋制余熱，以一定的控制手段控制其冷卻速度，從而獲得所需要的組織和性能，以達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。1964年，加拿大斯太爾柯鋼鐵公司和美國(guó)摩根公司聯(lián)合研制的高速線材軋機(jī)，首次采用了線材散卷控制冷卻工藝，稱(chēng)之為斯太爾摩控制冷卻方法。這是線材生產(chǎn)發(fā)展史上的重大技術(shù)革命之一，并在世界高速線材軋機(jī)控冷線上得到了廣泛的應(yīng)用。
斯太爾摩控制冷卻工藝為了適用不同鋼種的需要，具有三種冷卻形式。這三種類(lèi)型的水冷段相同，依據(jù)運(yùn)輸機(jī)的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)不同而分標(biāo)準(zhǔn)型冷卻、緩慢型冷卻和延遲型冷卻。標(biāo)準(zhǔn)型斯太爾摩冷卻工藝布置通常包括精軋機(jī)組、冷卻水箱、吐絲機(jī)、風(fēng)機(jī)、送風(fēng)室、集卷筒等。其運(yùn)輸速度為0. 25 1. 4m/s，冷卻速度為4 10°C /s，它適用于高碳鋼線材的冷卻。終軋溫度為1040°C 1080°C的線材從精軋機(jī)組出來(lái)后，立即進(jìn)入由多段水箱組成的水冷段進(jìn)行強(qiáng)制水冷至750 850°C，水冷時(shí)間控制在0. 6s，水冷后溫度較高，目的是防止線材表面出現(xiàn)淬火組織。在水冷區(qū)控制冷卻的目的在于延遲晶粒長(zhǎng)大，限制氧化鐵皮形成，并冷卻到接近但又明顯高于相變溫度的溫度。線材水冷后經(jīng)夾送輥夾送進(jìn)入吐絲機(jī)成圈，并呈散卷狀布放在連續(xù)運(yùn)行的斯太爾摩運(yùn)輸機(jī)上，運(yùn)輸機(jī)下方設(shè)有風(fēng)機(jī)可進(jìn)行鼓風(fēng)冷卻。經(jīng)風(fēng)冷后線材溫度約為350 400°C，然后進(jìn)入集卷筒集卷收集。緩慢型冷卻是為了滿足標(biāo)準(zhǔn)型冷卻無(wú)法滿足的低碳鋼和合金鋼之類(lèi)的低冷卻速度要求而設(shè)計(jì)的。它與標(biāo)準(zhǔn)型冷卻的不同之處是在運(yùn)輸機(jī)前部加了可移動(dòng)的帶有加熱燒嘴的保溫爐罩。由于采用了燒嘴加熱和慢速輸送，緩慢冷卻斯太爾摩運(yùn)輸機(jī)可使散卷線材以很緩慢的冷卻速度冷卻。它的運(yùn)輸速度為0. 05 1. 4m/s，冷卻速度為0. 25 10°C /s，它適用于處理低碳鋼、低合金鋼和合金鋼之類(lèi)的線材。延遲型冷卻是在標(biāo)準(zhǔn)型冷卻的基礎(chǔ)上，結(jié)合緩慢型冷卻的工藝特點(diǎn)加以改進(jìn)而成。它在運(yùn)輸機(jī)的兩側(cè)裝上隔熱的保溫層側(cè)墻，并在兩側(cè)保溫墻上方裝有可靈活開(kāi)閉的保溫罩蓋。當(dāng)保溫罩蓋打開(kāi)時(shí)，可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)型冷卻；若關(guān)閉保溫罩蓋，降低運(yùn)輸機(jī)速度，又能達(dá)到緩慢型冷卻效果。它的運(yùn)輸速度為0. 05 1. 4m/s，冷卻速度為1 10°C /s，它適用于碳鋼、低合金鋼和某些合金鋼線材?，F(xiàn)有的高速線材斯太爾摩冷卻是通過(guò)設(shè)定風(fēng)機(jī)風(fēng)量、輥道速度和保溫罩開(kāi)閉三類(lèi)工藝參數(shù)來(lái)控制線材的軋后冷卻，但該技術(shù)手段屬于間接式、開(kāi)式參數(shù)控制，無(wú)論是冷卻控制工藝還是軟硬件配置均存在很大缺陷，無(wú)法解決線材強(qiáng)度穩(wěn)定性差、組織性能難以優(yōu)化等質(zhì)量問(wèn)題，其不足主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面1、冷卻控制方法存在不足隨著線材在重大工程中的廣泛應(yīng)用，用戶對(duì)產(chǎn)品的強(qiáng)度穩(wěn)定性提出了更高要求， 已有研究表明化學(xué)成分和環(huán)境溫度是影響強(qiáng)度穩(wěn)定性的主要因素，但現(xiàn)有的工藝控制方式無(wú)法有效解決這些矛盾。化學(xué)成分和環(huán)境溫度不斷變化，但目前硬線產(chǎn)品的冷卻工藝中輥道速度、風(fēng)機(jī)風(fēng)量等參數(shù)基本不變，即使對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整也存在滯后或與成分和環(huán)境溫度變化無(wú)法正確匹配的現(xiàn)象。這主要由于調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量、輥道速度和保溫罩開(kāi)閉的最終目的是控制盤(pán)條在斯太爾摩線上的冷卻速度，但由于斯太爾摩線只有2個(gè)溫度點(diǎn)，且溫度測(cè)量又不準(zhǔn)確，不具有參考價(jià)值，所以調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量、輥道速度和保溫罩開(kāi)閉的實(shí)際效果難以快速準(zhǔn)確地判斷，只能等盤(pán)條最終的力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果。但試驗(yàn)結(jié)果又大大滯后，有的甚至滯后1-2天，等試驗(yàn)結(jié)果出來(lái)，該軋批早已生產(chǎn)完了，又造成不能形成閉環(huán)動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)，這一系列矛盾導(dǎo)致了現(xiàn)有的工藝控制方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)閉環(huán)的調(diào)節(jié)，也就無(wú)法避免化學(xué)成分和環(huán)境溫度對(duì)強(qiáng)度穩(wěn)定性造成的影響。
雖然，目前斯太爾摩線冷卻控制是通過(guò)風(fēng)機(jī)風(fēng)量和輥道速度來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是這種工藝參數(shù)的選擇也不合理，是一種間接控制方式。2、難以對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的組織性能進(jìn)行優(yōu)化原來(lái)斯太爾摩冷卻參數(shù)源于開(kāi)工時(shí)MORGAN提供的理論參考值，但并非最優(yōu)參數(shù)， 但目前沒(méi)有有效手段對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。其主要原因有如下幾方面1)數(shù)據(jù)采集不全，難以進(jìn)行系統(tǒng)全面的分析和研究，L2系統(tǒng)存儲(chǔ)的斯太爾摩線溫度的準(zhǔn)確性無(wú)法保證，存儲(chǔ)的字段不全面，且沒(méi)能把化學(xué)成分、斯太爾摩溫度和抗拉強(qiáng)度等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有機(jī)溝連，導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行系統(tǒng)全面地分析。2)硬件配置存在缺陷，斯太爾摩線原來(lái)只有兩臺(tái)測(cè)溫儀，測(cè)溫儀數(shù)量嚴(yán)重不足，無(wú)法反映各段的冷卻效果，而且測(cè)溫值為定時(shí)的隨機(jī)取值，經(jīng)常把盤(pán)條溫度與輥道溫度相混淆，無(wú)法反映出盤(pán)條的真實(shí)溫度。歷史事件也表明現(xiàn)有的測(cè)溫儀配置無(wú)法發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)故障等異常情況，導(dǎo)致批量性能不合格產(chǎn)品的出現(xiàn)，因此需要完善斯太爾摩線溫度檢測(cè)的硬件配置。3)缺乏控制模型，無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確控制，要想切實(shí)提高線材強(qiáng)度的穩(wěn)定性，就必須建立強(qiáng)度穩(wěn)定性的控制模型，找到強(qiáng)度與其主要影響因素(化學(xué)成分和環(huán)境溫度)間的定量關(guān)系，但由于缺乏專(zhuān)門(mén)研究，且數(shù)據(jù)不全，也無(wú)法建立這個(gè)模型；4)沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的軟件支持斯太爾摩工藝的研究和改進(jìn)，除了缺乏硬件，也缺乏專(zhuān)門(mén)的軟件進(jìn)行信息顯示、數(shù)據(jù)采集、模型分析、冷卻調(diào)節(jié)等工作，導(dǎo)致線材斯太爾摩線冷卻的改進(jìn)和產(chǎn)品組織性能的優(yōu)化難以進(jìn)行?！癈N200410050691.2”發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種高速線材軋機(jī)斯太爾摩線氣霧冷卻裝置及方法，可以在提高斯太爾摩線的冷卻強(qiáng)度的同時(shí)解決搭接點(diǎn)組織，性能不均的問(wèn)題。即在吐絲機(jī)后，斯太爾摩風(fēng)機(jī)前的一段空冷輥道的上方，兩側(cè)對(duì)稱(chēng)地設(shè)置氣霧冷卻器，先從線圈搭接點(diǎn)上方，重點(diǎn)向搭接點(diǎn)處噴霧冷卻，然后斯太爾摩風(fēng)冷線再?gòu)南路斤L(fēng)冷，并利用“佳靈裝置”重點(diǎn)向搭接點(diǎn)處吹風(fēng)。通過(guò)氣霧冷卻裝置的線材搭結(jié)點(diǎn)與非搭結(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度差降到 5 7MPa ；線材整體強(qiáng)度可提高20 25MPa ；可減少線材表面的氧化鐵皮，減少二次加工時(shí)的酸耗，改善表面質(zhì)量；同時(shí)降低了環(huán)境溫度，改善了操作環(huán)境。但是，如該專(zhuān)利所述，其目的在于提高斯太爾摩線的冷卻強(qiáng)度的同時(shí)解決搭接點(diǎn)組織，性能不均的問(wèn)題。目前斯太爾摩冷卻線廣泛用于高速線材生產(chǎn)線上，但該工藝的突出缺點(diǎn)是在風(fēng)冷線上，線圈疏密分布不均，搭接點(diǎn)處線材密度最大，線圈中心處線材密度最小，因而線圈搭接點(diǎn)處不僅較其他位置冷卻速度低，而且其相變起始位置和相變時(shí)間有不同程度的滯后。雖然通過(guò)調(diào)整佳靈裝置或改變輥道速度可改變這種不均勻程度，但線材同圈性能的差異仍較大。如寶鋼生產(chǎn)的82B線材，其抗拉強(qiáng)度同圈差為10 12MPa，國(guó)內(nèi)其他生產(chǎn)廠家一般為15 20MPa，而且線材直徑越大，該問(wèn)題越突出。因此，優(yōu)化線材產(chǎn)品的組織性能，提高線材強(qiáng)度的穩(wěn)定性，是當(dāng)前線材行業(yè)普遍存在的質(zhì)量難題。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種以溫度為直控參數(shù)的閉環(huán)式高速線材斯太爾摩線冷卻方法。本發(fā)明把溫度作為斯太爾摩冷卻的直接控制參數(shù)，突破了原來(lái)以風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)機(jī)開(kāi)閉數(shù)量和輥道速度的間接控制參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，一方面可以把CCT曲線直接應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)，減少試驗(yàn)等制造成本；同時(shí)，形成線材在斯太爾摩線上的冷卻曲線，通過(guò)保持冷卻曲線的穩(wěn)定性來(lái)提高強(qiáng)度的穩(wěn)定性，通過(guò)優(yōu)化冷卻曲線來(lái)實(shí)現(xiàn)線材軋后組織性能的優(yōu)化。本發(fā)明方案如下一種以溫度為直控參數(shù)的斯太爾摩線冷卻方法，其特征在于，所述冷卻方法包括以下步驟(1)在斯太爾摩線設(shè)7臺(tái)紅外測(cè)溫儀，即在斯太爾摩線的第1段、第2段、……、第 6段和集卷分別設(shè)置一臺(tái)紅外測(cè)溫儀，每二臺(tái)風(fēng)機(jī)構(gòu)成一段，另，設(shè)置環(huán)境溫濕度儀；(2)增設(shè)系統(tǒng)建立和安全運(yùn)行所需的相關(guān)硬件，所述相關(guān)硬件包括電信連接的計(jì)算機(jī)、接口、數(shù)據(jù)采集器、線纜等；(3)建立與所述相關(guān)硬件相配套的軟件系統(tǒng)，形成線材在斯太爾摩線上的標(biāo)準(zhǔn)冷卻曲線和實(shí)際冷卻曲線；(4)根據(jù)化學(xué)成分和環(huán)境溫度的變化，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立斯太爾摩線最佳冷卻曲線預(yù)測(cè)模型和斯太爾摩線風(fēng)機(jī)風(fēng)量設(shè)定預(yù)測(cè)模型；(5)運(yùn)用風(fēng)機(jī)風(fēng)量設(shè)定預(yù)測(cè)模型導(dǎo)出各臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量設(shè)定值，檢驗(yàn)實(shí)際冷卻曲線和標(biāo)準(zhǔn)冷卻曲線的差異；(6)通過(guò)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的調(diào)整實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際冷卻曲線的調(diào)節(jié)，消除實(shí)際冷卻曲線和標(biāo)準(zhǔn)冷卻曲線間的差異。根據(jù)本發(fā)明所述的以溫度為直控參數(shù)的斯太爾摩線冷卻方法，其特征在于，根據(jù)斯太爾摩線不同溫度區(qū)間進(jìn)行紅外測(cè)溫儀的選型。第一段600-1400°C第二、三、四、五、六段400-900°C集卷0-600°C溫濕度儀環(huán)境溫度-10°C -70°C 環(huán)境濕度0-100%。根據(jù)本發(fā)明所述的以溫度為直控參數(shù)的斯太爾摩線冷卻方法，其特征在于，測(cè)溫儀的取值采用最大值的取值方式，確保取到盤(pán)條的真實(shí)溫度，測(cè)溫儀的參數(shù)設(shè)定取值頻率1個(gè)/3秒。根據(jù)本發(fā)明所述的以溫度為直控參數(shù)的斯太爾摩線冷卻方法，其特征在于，在所述步驟(3)中，所述軟件包含五個(gè)功能模塊操控界面、信息跟蹤、規(guī)程調(diào)用、數(shù)據(jù)查詢、模型預(yù)測(cè)。根據(jù)本發(fā)明的所述軟件包含五個(gè)功能模塊的操控界面，既顯示出標(biāo)準(zhǔn)冷卻曲線， 又顯示出實(shí)際冷卻曲線；能夠顯示出各溫度點(diǎn)的設(shè)定值、實(shí)際值、模型預(yù)測(cè)值、實(shí)際值與設(shè)定值的溫差；可進(jìn)行超溫值的上限和下限設(shè)定，并在溫度超標(biāo)時(shí)能夠通過(guò)閃爍方式提示操作人員即時(shí)調(diào)控；能夠顯示出斯太爾摩各段輥道速度、風(fēng)機(jī)風(fēng)量、保溫罩開(kāi)閉狀態(tài)；能夠計(jì)算并顯示出各段的冷卻速率；能夠準(zhǔn)確顯示出當(dāng)前的物料信息爐號(hào)、軋批號(hào)、卷號(hào)、終軋速度；能夠顯示環(huán)境溫濕度；能夠動(dòng)態(tài)形象地模擬盤(pán)條在斯太爾摩線上的有無(wú)狀態(tài)和運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的所述軟件包含五個(gè)功能模塊的數(shù)據(jù)的采集與傳輸(通信功能)，能夠采集到L2級(jí)系統(tǒng)(生產(chǎn)控制系統(tǒng)為L(zhǎng)l級(jí)系統(tǒng)，生產(chǎn)管理系統(tǒng)為L(zhǎng)2級(jí)系統(tǒng))的日期、軋批號(hào)、爐號(hào)、規(guī)格、鋼種、化學(xué)成分(C、Si、Mn、P、S、Cr、Cu、Ni)、吐絲溫度、斯太爾摩輥道速度、保溫罩狀態(tài)、1#_14#風(fēng)機(jī)風(fēng)量、軋制速度、斯太爾摩原有兩個(gè)點(diǎn)的溫度、性能參數(shù)(抗拉強(qiáng)度、面縮率、延伸率)、新增的斯太爾摩1-6段的盤(pán)條溫度、集卷的盤(pán)條溫度、環(huán)境溫濕度。根據(jù)本發(fā)明的所述軟件包含五個(gè)功能模塊的數(shù)據(jù)的采集與傳輸(通信功能)，與 IPC實(shí)現(xiàn)通信，能夠允許IPC系統(tǒng)采集所需數(shù)據(jù)。通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡和程序調(diào)用的方法進(jìn)行所需數(shù)據(jù)的采集并運(yùn)用VB語(yǔ)言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的暢通。數(shù)據(jù)采集后形成完整的表單，通過(guò)提供數(shù)據(jù)采集接口，供IPC系統(tǒng)調(diào)用相應(yīng)數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明所述軟件包含五個(gè)功能模塊的信息跟蹤(如圖4)，能夠即時(shí)準(zhǔn)確地跟蹤并顯示出當(dāng)前生產(chǎn)的時(shí)間、爐號(hào)、軋批號(hào)、卷號(hào)，使溫度與產(chǎn)品信息一一對(duì)應(yīng)。因?yàn)?，斯太爾摩風(fēng)冷線上往往同時(shí)存在多卷盤(pán)條，因此必須將每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)(TO到 T7)的傳感器測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)正確的對(duì)應(yīng)到每一卷線材上，否則數(shù)據(jù)的記錄毫無(wú)意義。對(duì)于其中的一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)來(lái)說(shuō)，它的典型溫度曲線是一個(gè)先上升后下降的一個(gè)過(guò)程，當(dāng)線材通過(guò)這個(gè)測(cè)溫點(diǎn)時(shí)，溫度測(cè)量信號(hào)開(kāi)始上升，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，線材卷的末端通過(guò)此測(cè)量點(diǎn)，溫度測(cè)量信號(hào)開(kāi)始下降，從總體上看，形成一個(gè)很有規(guī)則的方波曲線(圖17)。由于TO到T7是依次排開(kāi)的，因此8條曲線的上升沿和下降沿也會(huì)是依次排開(kāi)，假設(shè)軟件系統(tǒng)是從斯太爾摩線上無(wú)線材卷時(shí)開(kāi)始的，那么TO是最先出現(xiàn)上升和下降沿的，而 T7是最后出現(xiàn)上升和下降沿的。我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)線材的先入先出隊(duì)列，當(dāng)一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的下降沿到達(dá)時(shí)，表示剛剛有一卷線材通過(guò)了此測(cè)溫點(diǎn)，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)將此測(cè)溫點(diǎn)的最大值相應(yīng)寫(xiě)入。根據(jù)本發(fā)明所述軟件的五個(gè)功能模塊中的規(guī)程調(diào)用(如圖幻，能夠進(jìn)行斯太爾摩冷卻規(guī)程的新建、編輯和存儲(chǔ)。能夠把已存好的規(guī)程調(diào)用到當(dāng)前的主畫(huà)面內(nèi)，顯示出標(biāo)準(zhǔn)溫度設(shè)定值；人工輸入標(biāo)準(zhǔn)溫度設(shè)定值并調(diào)用到當(dāng)前的主畫(huà)面內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明所述軟件包含的五個(gè)功能模塊中的數(shù)據(jù)查詢(如圖6)，能夠根據(jù)使用需要，按照時(shí)間和字段查到所要的歷史數(shù)據(jù)并生成EXCEL格式的文件，以便于進(jìn)一步深入分析。根據(jù)本發(fā)明所述軟件包含的五個(gè)功能模塊中的模型預(yù)測(cè)(如圖7)，能夠根據(jù)需要，查到所要的歷史數(shù)據(jù)并生成EXCEL格式的文件，進(jìn)行必要的統(tǒng)計(jì)分析直方圖、散點(diǎn)圖、 曲線圖、回歸分析等。能夠顯示出化學(xué)成分、T0-T7溫度、環(huán)境溫濕度和抗拉強(qiáng)度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)和規(guī)律。能夠計(jì)算出統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的最大值、最小值、平均值、方差和標(biāo)準(zhǔn)差并用正態(tài)曲線進(jìn)行圖形顯示。根據(jù)本發(fā)明所述的以溫度為直控參數(shù)的斯太爾摩線冷卻方法，所述模型精度要求按模型計(jì)算出的風(fēng)機(jī)風(fēng)量進(jìn)行設(shè)定，所得到的斯太爾摩線實(shí)際冷卻曲線與標(biāo)準(zhǔn)冷卻曲線在各點(diǎn)溫度上的差異小于15°C (7個(gè)點(diǎn)均滿足該要求)；響應(yīng)時(shí)間彡60S。根據(jù)本發(fā)明所述的以溫度為直控參數(shù)的斯太爾摩線冷卻方法，其特征在于，所述斯太爾摩線最佳冷卻曲線預(yù)測(cè)模型輸入變量為規(guī)格、鋼種、強(qiáng)度、及C、Mn、Cr含量；所述斯太爾摩線最佳冷卻曲線預(yù)測(cè)模型輸入變量為T(mén)0-T7點(diǎn)的溫度。
根據(jù)本發(fā)明所述的以溫度為直控參數(shù)的斯太爾摩線冷卻方法，所述斯太爾摩線風(fēng)機(jī)風(fēng)量設(shè)定預(yù)測(cè)模型的輸入變量為T(mén)0-T7點(diǎn)的溫度、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、終軋速度，所述斯太爾摩線最佳冷卻曲線預(yù)測(cè)模型輸出變量模型輸出變量為風(fēng)機(jī)風(fēng)量(注每2臺(tái)風(fēng)機(jī)為一個(gè)段，因此共有7個(gè)輸出變量)。根據(jù)化學(xué)成分和環(huán)境溫度的變化，建立斯太爾摩最佳冷卻曲線預(yù)測(cè)模型和斯太爾摩風(fēng)機(jī)風(fēng)量設(shè)定預(yù)測(cè)模型，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)操作人員進(jìn)行快速準(zhǔn)確地調(diào)控，使線材的抗拉強(qiáng)度不受化學(xué)成分和環(huán)境溫度的影響，始終保持穩(wěn)定。根據(jù)本發(fā)明，以溫度為直控參數(shù)的斯太爾摩線冷卻方法的系統(tǒng)圖如圖1。在斯太爾摩線增設(shè)7臺(tái)紅外測(cè)溫儀(分別安裝在斯太爾摩線第1段、第2段、……、第6段和集卷)和1臺(tái)環(huán)境溫濕度儀。根據(jù)不同溫度區(qū)間進(jìn)行測(cè)溫儀的選型。根據(jù)本發(fā)明，以溫度為直控參數(shù)的斯太爾摩線冷卻方法的硬件配置與安裝如圖 2，。增設(shè)系統(tǒng)建立和安全運(yùn)行所需的所有相關(guān)硬件計(jì)算機(jī)、接口、數(shù)據(jù)采集器、線纜等，實(shí)現(xiàn)所有硬件的整體合理安裝。S為斯太爾摩風(fēng)冷線，T為吐絲機(jī)，K為控制室，F(xiàn)1-F14分別為1_14#風(fēng)機(jī)，T0-T7點(diǎn)分別為斯太爾摩線的第1段、第2段、……、第6段和集卷段的溫度點(diǎn)，H為斯太爾摩線的第1段、第2段、……、第6段和集卷段的紅外測(cè)溫儀。根據(jù)本發(fā)明，以溫度為直控參數(shù)的斯太爾摩線冷卻方法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)如圖3。建立與硬件相配套的軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠采集到Ll級(jí)、L2級(jí)等相關(guān)數(shù)據(jù)，形成線材在斯太爾摩線上的標(biāo)準(zhǔn)冷卻曲線和實(shí)際冷卻曲線，還可以進(jìn)行必要的統(tǒng)計(jì)分析并提供全面、詳實(shí)和形象的信息，具有良好便捷的操作界面。軟件包含五個(gè)功能模塊操控界面、信息跟蹤、規(guī)程調(diào)用、數(shù)據(jù)查詢、模型預(yù)測(cè)。根據(jù)本發(fā)明，以溫度為直控參數(shù)的斯太爾摩線冷卻方法的預(yù)測(cè)模型的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)如圖5。根據(jù)化學(xué)成分和環(huán)境溫度的變化，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立斯太爾摩最佳冷卻曲線預(yù)測(cè)模型和斯太爾摩線風(fēng)機(jī)風(fēng)量設(shè)定預(yù)測(cè)模型，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)操作人員進(jìn)行快速準(zhǔn)確地調(diào)控，使線材的抗拉強(qiáng)度不受化學(xué)成分和環(huán)境溫度的影響，始終保持穩(wěn)定。本發(fā)明的有益效果為1、新的冷卻方法的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明斯太爾摩冷卻控制系統(tǒng)能夠有效識(shí)別環(huán)境溫度對(duì)盤(pán)條冷卻速率的影響，通過(guò)保持冷卻曲線的穩(wěn)定性就可以提高盤(pán)條力學(xué)性能的穩(wěn)定性， 而且可以對(duì)盤(pán)條的組織性能進(jìn)行更為深入地研究，并進(jìn)行更為“精確”地控制和改進(jìn)。2、在系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)上，對(duì)12. 5-13. 0SWRH82B-1的斯太爾摩冷卻工藝進(jìn)行了重大改進(jìn)，由原來(lái)通過(guò)設(shè)定風(fēng)機(jī)風(fēng)量和輥道速度的間接控制方式，改為通過(guò)設(shè)定各段溫度值的直接控制方式，溫度設(shè)定值可根據(jù)化學(xué)成分進(jìn)行效應(yīng)調(diào)整來(lái)避免成分的強(qiáng)度穩(wěn)定性的影響；在成分穩(wěn)定的前提下，為了保持各點(diǎn)溫度，可以根據(jù)當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度動(dòng)態(tài)調(diào)整風(fēng)機(jī)風(fēng)量和輥道速度來(lái)避免環(huán)境溫度對(duì)強(qiáng)度穩(wěn)定性的影響，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)的工藝制度。3、新的冷卻方法有效提高了 12. 5-13. 0SWRH82B-1的強(qiáng)度穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目目標(biāo)在不同溫度和成分波動(dòng)下，012. 5- 0 13. O規(guī)格SWRH82B-1盤(pán)條的強(qiáng)度控制在 1140-1230Mpa。試驗(yàn)結(jié)果表明強(qiáng)度可以控制在1170_1210Mpa。4、該技術(shù)成果具有創(chuàng)新性和較大的經(jīng)濟(jì)效益，可以避免以往由于風(fēng)機(jī)異常導(dǎo)致的線材組織異常事故，也可以在一定程度上改善近2年出現(xiàn)的網(wǎng)碳現(xiàn)象，在減少線材由于組織性能異常導(dǎo)致的改鋼和判次方面產(chǎn)生直接的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)對(duì)技術(shù)成果的更深更廣地應(yīng)
8用，可以提高線材產(chǎn)品的整體質(zhì)量，解決強(qiáng)度波動(dòng)等行業(yè)內(nèi)的共性質(zhì)量難題，使寶鋼的線材產(chǎn)品質(zhì)量適用于重要工程的需要，因此具有更大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。5、通過(guò)系統(tǒng)集成和技術(shù)開(kāi)發(fā)，直接以溫度曲線和冷卻速率作為控冷工藝參數(shù)在國(guó)內(nèi)尚屬首創(chuàng)，完成后，使線材的組織性能控制更為便捷和科學(xué)，也使得線材組織性能演變規(guī)律的研究更為深入。


圖1為本發(fā)明的工藝設(shè)計(jì)總圖；圖2為本發(fā)明中測(cè)溫儀安裝位置示意圖；圖3-圖7為本發(fā)明模型界面圖圖3-操控界面；圖4-信息跟蹤界面；圖5-規(guī)程調(diào)用界面；圖6-數(shù)據(jù)查詢界面；圖7-模型預(yù)測(cè)界面；圖8為物料信號(hào)圖；圖9本發(fā)明中斯太爾摩風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)整前的冷卻曲線差異圖；圖10為本發(fā)明中STE0M0R風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)整中的冷卻曲線差異圖；圖11為本發(fā)明中STE0M0R風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)整后的冷卻曲線差異圖；圖12A、B分別為本發(fā)明實(shí)施例中金相組織對(duì)比圖；圖12A為環(huán)境溫度22°C時(shí)的 12. 5SWRH82B-1金相組織12B為環(huán)境溫度12°C時(shí)工藝改進(jìn)后的金相組織圖。圖13為本發(fā)明實(shí)施例中強(qiáng)度指標(biāo)效果對(duì)比圖。圖中，S為斯太爾摩風(fēng)冷線，T為吐絲機(jī)，K為控制室，F(xiàn)1-F14分別為1_14#風(fēng)機(jī)， T0-T7點(diǎn)分別為斯太爾摩線的第1段、第2段、……、第6段和集卷段的溫度點(diǎn)，H為斯太爾摩線的第1段、第2段、……、第6段和集卷段的紅外測(cè)溫儀。圖9-圖10中，方塊點(diǎn)連接線為預(yù)測(cè)值，圓點(diǎn)連接線為實(shí)際值。
具體實(shí)施例方式以下用實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的描述。實(shí)施例本實(shí)施例以典型的硬線產(chǎn)品012. 5-013. O SWRH82B-1為代表，以優(yōu)化硬線產(chǎn)品的強(qiáng)度指標(biāo)和提高強(qiáng)度的穩(wěn)定性為目標(biāo)，通過(guò)增加斯太爾摩溫度檢測(cè)點(diǎn)、開(kāi)發(fā)操控軟件和預(yù)測(cè)模型，建立了斯太爾摩冷卻控制系統(tǒng)。即，建立斯太爾摩冷卻控制系統(tǒng)，消除化學(xué)成分和環(huán)境溫度等相關(guān)因素的影響，使產(chǎn)品在不同爐次和各個(gè)季節(jié)的生產(chǎn)過(guò)程中都能依靠該系統(tǒng)來(lái)確?？估瓘?qiáng)度的穩(wěn)定。通過(guò)使用斯太爾摩冷卻控制系統(tǒng)，使012. 5-013. 0規(guī)格SWRH82B-1 盤(pán)條的抗拉強(qiáng)度在不同成分和溫度波動(dòng)下，保持在1140-1230Mpa。本發(fā)明所述模型應(yīng)適用于所有高碳鋼產(chǎn)品。首先，斯太爾摩線冷卻控制系統(tǒng)的硬件配置與安裝。一 .在斯太爾摩線增設(shè)7臺(tái)紅外測(cè)溫儀，即在斯太爾摩線的第1段、第2段、……、第6段和集卷分別設(shè)置一臺(tái)紅外測(cè)溫儀，另，第十臺(tái)風(fēng)機(jī)處設(shè)一臺(tái)環(huán)境溫濕度儀。1. 1. 1)測(cè)溫儀的位置根據(jù)斯太爾摩線的風(fēng)機(jī)布置特點(diǎn)12臺(tái)風(fēng)機(jī)集中在前6段，每段下面布置了 2臺(tái)風(fēng)機(jī)，最后2臺(tái)風(fēng)機(jī)用于控制集卷溫度，所以測(cè)溫儀的位置定在第1段至第6段的末端，集卷處再配置1臺(tái)測(cè)溫儀。再在通風(fēng)效果較好的10號(hào)風(fēng)機(jī)處配置1臺(tái)環(huán)境溫濕度儀，用于測(cè)量冷卻介質(zhì)的溫濕度，這就使斯太爾摩線所有冷卻關(guān)鍵點(diǎn)都能得到全面的監(jiān)測(cè)。具體位置如圖2所示。1. 1. 2)測(cè)溫儀的數(shù)量根據(jù)配置需求，確定測(cè)溫儀的數(shù)量為紅外測(cè)溫儀7臺(tái)，環(huán)境溫濕度儀1臺(tái)。1. 1.3)測(cè)溫儀的選型為了提高測(cè)量精度，按照斯太爾摩各段的溫度范圍來(lái)選擇測(cè)溫儀的型號(hào)第一段600-1400°C第二、三、四、五、六段400-900°C集卷0-600°C溫濕度儀環(huán)境溫度-10°C -70°C 環(huán)境濕度0-100%1. 1.4)測(cè)溫儀的取值為了避免線圈間隙對(duì)測(cè)溫結(jié)果的影響，采用最大值的取值方式，確保取到盤(pán)條的
真實(shí)溫度。1.1.5)測(cè)溫儀的參數(shù)設(shè)定取值頻率1個(gè)/3秒。測(cè)溫儀的信號(hào)電纜紅外測(cè)溫儀為四芯屏蔽電纜、環(huán)境溫濕度儀為六芯屏蔽電纜。 測(cè)溫儀的電源J4VDC ；測(cè)溫儀具有冷卻裝置，可進(jìn)行水冷和氣冷，能耐315°C的環(huán)境溫度。 數(shù)據(jù)采集器ACL8216。1. 2)增加計(jì)算機(jī)，安裝軟件，實(shí)現(xiàn)圖形顯示、數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。二 .增設(shè)系統(tǒng)建立和安全運(yùn)行所需的相關(guān)硬件，所述相關(guān)硬件包括電信連接的計(jì)算機(jī)、接口、數(shù)據(jù)采集器、線纜等，并作整體安裝。2.1.1)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)安裝把7臺(tái)紅外測(cè)溫儀分別安裝在條鋼廠線材分廠斯太爾摩冷卻線第1段至第六段傳動(dòng)側(cè)的每段段末處，以及集卷的傳動(dòng)側(cè)，使測(cè)溫儀能夠準(zhǔn)確檢測(cè)到盤(pán)卷的表面溫度。把1臺(tái)環(huán)境測(cè)溫儀安裝在斯太爾摩冷卻線第10號(hào)風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口處。安裝水冷和風(fēng)冷管路，使7臺(tái)紅外測(cè)溫儀得到足夠的風(fēng)冷和水冷，能夠耐250°C的現(xiàn)場(chǎng)溫度。安裝適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的數(shù)據(jù)和信號(hào)傳輸線纜，使8臺(tái)測(cè)溫儀所采集的信號(hào)和數(shù)據(jù)能夠傳送到CP3操作室。2. 1. 2)提供相關(guān)部件，包括對(duì)測(cè)溫儀進(jìn)行風(fēng)冷和水冷所用的管路；測(cè)溫儀的信號(hào)和數(shù)據(jù)傳輸所用的線纜；電源部件等設(shè)備安裝所需的其他各種必須附屬部件。2. 1.3)實(shí)施過(guò)程測(cè)溫儀的冷卻-水和氣的管路敷設(shè)和對(duì)其他設(shè)備的影響分析
測(cè)溫儀的冷卻要求空氣吹掃器流量21354850LPH ；水冷卻壓力275_860Kpa；空氣冷卻壓力550_827Kpa。2. 2)數(shù)據(jù)的采集與傳輸(通信功能)采集到L2級(jí)系統(tǒng)的日期、軋批號(hào)、爐號(hào)、規(guī)格、鋼種、化學(xué)成分(C、Si、Mn、P、S、Cr、 Cu、Ni)、吐絲溫度、斯太爾摩輥道速度、保溫罩狀態(tài)、1#-14#風(fēng)機(jī)風(fēng)量、軋制速度、斯太爾摩原有兩個(gè)點(diǎn)的溫度、性能參數(shù)(抗拉強(qiáng)度、面縮率、延伸率)、新增的斯太爾摩1-6段的盤(pán)條溫度、集卷的盤(pán)條溫度、環(huán)境溫濕度。與IPC實(shí)現(xiàn)通信，能夠允許IPC系統(tǒng)采集所需數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)方法按功能需求，在硬件安裝完畢的基礎(chǔ)上，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡和程序調(diào)用的方法進(jìn)行所需數(shù)據(jù)的采集并運(yùn)用VB語(yǔ)言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的暢通。物料跟蹤斯太爾摩風(fēng)冷線上往往同時(shí)存在多卷盤(pán)條，因此必須將每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)(TO到T7)的傳感器測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)正確的對(duì)應(yīng)到每一卷線材上，否則數(shù)據(jù)的記錄毫無(wú)意義。對(duì)于其中的一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)來(lái)說(shuō)，它的典型溫度曲線是一個(gè)先上升后下降的一個(gè)過(guò)程，當(dāng)線材通過(guò)這個(gè)測(cè)溫點(diǎn)時(shí)，溫度測(cè)量信號(hào)開(kāi)始上升，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，線材卷的末端通過(guò)此測(cè)量點(diǎn)，溫度測(cè)量信號(hào)開(kāi)始下降，從總體上看，形成一個(gè)很有規(guī)則的方波曲線(圖17)。由于TO到T7是依次排開(kāi)的，因此8條曲線的上升沿和下降沿也會(huì)是依次排開(kāi)，假設(shè)軟件系統(tǒng)是從斯太爾摩線上無(wú)線材卷時(shí)開(kāi)始的，那么TO是最先出現(xiàn)上升和下降沿的，而 T7是最后出現(xiàn)上升和下降沿的。我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)線材的先入先出隊(duì)列，當(dāng)一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的下降沿到達(dá)時(shí)，表示剛剛有一卷線材通過(guò)了此測(cè)溫點(diǎn)，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)將此測(cè)溫點(diǎn)的最大值寫(xiě)入相應(yīng)隊(duì)列中第一個(gè)為0的存儲(chǔ)區(qū)域中，根據(jù)工藝特點(diǎn)，斯太爾摩線上最多可能5卷線材，因此隊(duì)列的長(zhǎng)度也設(shè)定為5。正常情況下，數(shù)據(jù)會(huì)依次從TO到T7，最后當(dāng)T7的下降沿到達(dá)時(shí)，說(shuō)明此線材的所有溫度點(diǎn)值已經(jīng)采集完成了，因此將隊(duì)列中所有此線材的相關(guān)溫度值寫(xiě)入內(nèi)存中公共變量空間。同時(shí)將隊(duì)列數(shù)據(jù)溢出一列。T7下降沿的到達(dá)是一個(gè)標(biāo)志，標(biāo)志著有一卷線材已經(jīng)到達(dá)集卷工藝部位，可以開(kāi)始從工廠局域網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取相關(guān)的各種參數(shù)，例如爐鋼號(hào)、軋批號(hào)等。這些數(shù)據(jù)會(huì)在內(nèi)存的公共變量空間匯集，并計(jì)算各種相關(guān)的其它中間參數(shù)，形成表單和數(shù)據(jù)庫(kù)的記錄，供用戶查詢和分析。根據(jù)上述原理，通過(guò)編程，實(shí)現(xiàn)了如圖18所示的信息跟蹤畫(huà)面，確保了溫度測(cè)量值與盤(pán)條信息的準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)。三.建立與所述相關(guān)硬件相配套的軟件系統(tǒng)，以采集到Ll級(jí)、L2級(jí)等相關(guān)數(shù)據(jù)， 形成線材在斯太爾摩線上的標(biāo)準(zhǔn)冷卻曲線和實(shí)際冷卻曲線。操控畫(huà)面如圖3，操控主畫(huà)面既顯示出標(biāo)準(zhǔn)冷卻曲線，又顯示出實(shí)際冷卻曲線；能夠顯示出各溫度點(diǎn)的設(shè)定值、實(shí)際值、模型預(yù)測(cè)值、實(shí)際值與設(shè)定值的溫差。主畫(huà)面可進(jìn)行超溫值的上限和下限設(shè)定，并在溫度超標(biāo)時(shí)能夠通過(guò)閃爍方式提示操作人員即時(shí)調(diào)控；能夠顯示出斯太爾摩各段輥道速度、風(fēng)機(jī)風(fēng)量、保溫罩開(kāi)閉狀態(tài)。主畫(huà)面能夠計(jì)算并顯示出各段的冷卻速率；準(zhǔn)確顯示出當(dāng)前的物料信息爐號(hào)、 軋批號(hào)、卷號(hào)、終軋速度；能夠顯示環(huán)境溫濕度；及能夠動(dòng)態(tài)形象地模擬盤(pán)條在斯太爾摩線上的有無(wú)狀態(tài)和運(yùn)行狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)方法在數(shù)據(jù)通信、物料跟蹤實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，按照功能需求，采用VB語(yǔ)言進(jìn)行編程，來(lái)實(shí)現(xiàn)上述各項(xiàng)功能。該畫(huà)面是整個(gè)系統(tǒng)的集成界面，〔溫度預(yù)測(cè)值〕顯示的是“最佳冷卻曲線預(yù)測(cè)模型” 的輸出結(jié)果，讓操作人員知道當(dāng)前產(chǎn)品的最佳冷卻溫度?！诧L(fēng)量預(yù)測(cè)值〕是“最佳風(fēng)量設(shè)定模型”的輸出結(jié)果，指導(dǎo)操作人員對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)量進(jìn)行快速準(zhǔn)確的調(diào)整，使實(shí)際冷卻曲線與模型輸出的“最佳冷卻曲線”吻合，實(shí)現(xiàn)盤(pán)條的最佳冷卻，同時(shí)也避免了盤(pán)條強(qiáng)度受化學(xué)成分和環(huán)境溫度的影響。原有的測(cè)溫方式是測(cè)溫儀檢測(cè)到線圈后延遲一定時(shí)間進(jìn)行溫度取值，由于斯太爾摩線圈之間存在間隙，因此這種溫度取值方式存在嚴(yán)重缺陷，往往取到輥道的溫度，溫度波動(dòng)很大，造成測(cè)量誤差，所取到的溫度值不具有參考性，也無(wú)法進(jìn)行技術(shù)分析。為了解決這一測(cè)量難題，我們根據(jù)盤(pán)條溫度始終高于輥道溫度的原理，采用了取最大測(cè)量值的方式，即每個(gè)測(cè)溫儀每3秒取值一次，當(dāng)盤(pán)條全部經(jīng)過(guò)后，對(duì)所有測(cè)量值進(jìn)行篩選，取出最大值作為該卷盤(pán)條在這個(gè)溫度點(diǎn)的最終測(cè)量溫度，這樣就保證取到盤(pán)條的真實(shí)溫度，同時(shí)測(cè)溫儀與盤(pán)條的夾角由原來(lái)的0度改進(jìn)為35度，測(cè)量角度更為合理，這樣就保證了盤(pán)條溫度測(cè)量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，也形成了穩(wěn)定準(zhǔn)確的實(shí)際冷卻曲線，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果良好。該項(xiàng)盤(pán)條溫度測(cè)量技術(shù)也被評(píng)為公司的技術(shù)秘密。信息跟蹤界面斯太爾摩風(fēng)冷線上往往同時(shí)存在多卷盤(pán)條，因此必須將每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)(TO到T7)的傳感器測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)正確的對(duì)應(yīng)到每一卷線材上，否則數(shù)據(jù)的記錄毫無(wú)意義。對(duì)于其中的一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)來(lái)說(shuō)，它的典型溫度曲線是一個(gè)先上升后下降的一個(gè)過(guò)程，當(dāng)線材通過(guò)這個(gè)測(cè)溫點(diǎn)時(shí)，溫度測(cè)量信號(hào)開(kāi)始上升，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，線材卷的末端通過(guò)此測(cè)量點(diǎn)，溫度測(cè)量信號(hào)開(kāi)始下降，從總體上看，形成一個(gè)很有規(guī)則的方波曲線(圖8)。由于TO到T7是依次排開(kāi)的，因此8條曲線的上升沿和下降沿也會(huì)是依次排開(kāi)，假設(shè)軟件系統(tǒng)是從斯太爾摩線上無(wú)線材卷時(shí)開(kāi)始的，那么TO是最先出現(xiàn)上升和下降沿的，而 T7是最后出現(xiàn)上升和下降沿的。我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)線材的先入先出隊(duì)列，當(dāng)一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的下降沿到達(dá)時(shí)，表示剛剛有一卷線材通過(guò)了此測(cè)溫點(diǎn)，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)將此測(cè)溫點(diǎn)的最大值寫(xiě)入相應(yīng)隊(duì)列中第一個(gè)為0的存儲(chǔ)區(qū)域中，根據(jù)工藝特點(diǎn)，斯太爾摩線上最多可能5卷線材，因此隊(duì)列的長(zhǎng)度也設(shè)定為5。正常情況下，數(shù)據(jù)會(huì)依次從TO到T7，最后當(dāng)T7的下降沿到達(dá)時(shí)， 說(shuō)明此線材的所有溫度點(diǎn)值已經(jīng)采集完成了，因此將隊(duì)列中所有此線材的相關(guān)溫度值寫(xiě)入內(nèi)存中公共變量空間。同時(shí)將隊(duì)列數(shù)據(jù)溢出一列。T7下降沿的到達(dá)是一個(gè)標(biāo)志，標(biāo)志著有一卷線材已經(jīng)到達(dá)集卷工藝部位，可以開(kāi)始從工廠局域網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取相關(guān)的各種參數(shù)，例如爐鋼號(hào)、軋批號(hào)等。這些數(shù)據(jù)會(huì)在內(nèi)存的公共變量空間匯集，并計(jì)算各種相關(guān)的其它中間參數(shù)，形成表單和數(shù)據(jù)庫(kù)的記錄，供用戶查詢和分析。
根據(jù)上述原理，通過(guò)編程，實(shí)現(xiàn)了如圖4所示的信息跟蹤畫(huà)面，確保了溫度測(cè)量值與盤(pán)條信息的準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)。規(guī)程調(diào)用界面如圖5 該界面能夠進(jìn)行斯太爾摩冷卻規(guī)程的新建、編輯和存儲(chǔ)；能夠把已存好的規(guī)程調(diào)用到當(dāng)前的主畫(huà)面內(nèi)，顯示出標(biāo)準(zhǔn)溫度設(shè)定值；能夠人工輸入標(biāo)準(zhǔn)溫度設(shè)定值并調(diào)用到當(dāng)前的主畫(huà)面內(nèi)。實(shí)現(xiàn)方法為了及時(shí)方便的根據(jù)不同鋼種和規(guī)格更新“最佳冷卻曲線”，運(yùn)用VB語(yǔ)言設(shè)計(jì)并制成了〔規(guī)程調(diào)用〕界面。該界面可供操作人員手工輸入T1-T7的溫度或者調(diào)用事先存儲(chǔ)好的不同產(chǎn)品T1-T7的標(biāo)準(zhǔn)溫度，然后根據(jù)當(dāng)前生產(chǎn)的產(chǎn)品把對(duì)應(yīng)的T1-T7的溫度值發(fā)送到〔系統(tǒng)主畫(huà)面〕，對(duì)〔溫度設(shè)定值〕進(jìn)行更新，指導(dǎo)操作人員通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量來(lái)確保各品種的線材強(qiáng)度不受環(huán)境溫度的影響。數(shù)據(jù)查詢界面如圖6 該界面能夠根據(jù)使用需要，按照時(shí)間和字段查到所要的歷史數(shù)據(jù)并生成 EXCEL格式的文件，以便于進(jìn)一步深入統(tǒng)計(jì)分析。根據(jù)需要，查到所要的歷史數(shù)據(jù)并生成 EXCEL格式的文件，進(jìn)行必要的統(tǒng)計(jì)分析直方圖、散點(diǎn)圖、曲線圖、回歸分析等。模型預(yù)測(cè)界面如圖7，本發(fā)明的目的是使12. 5-13. 0SWRH82B-1為代表的硬線產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度不受化學(xué)成分和環(huán)境溫度的影響而保持穩(wěn)定，同時(shí)強(qiáng)度還要保持在目標(biāo)值范圍內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，根據(jù)流程的先后次序煉鋼-軋制-冷卻，決定模型分為兩部分適應(yīng)化學(xué)成分變化的模型和適應(yīng)環(huán)境溫度變化的模型。適應(yīng)化學(xué)成分變化的模型-STELM0R冷卻曲線預(yù)測(cè)模型由于兩個(gè)模型的輸入變量和輸出變量較多且生產(chǎn)過(guò)程中又不斷受到各種隨機(jī)因素的干擾，因此12. 5-13. 0SWRH82B-1抗拉強(qiáng)度、化學(xué)成分和環(huán)境溫度的定量關(guān)系無(wú)法也不可能用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)公式準(zhǔn)確的表達(dá)出來(lái)，所以我們決定使用當(dāng)前在工業(yè)上應(yīng)用較多且取得了滿意結(jié)果的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模技術(shù)。在確定輸入變量中，由于SWRH82B-1化學(xué)成分眾多，為了提高模型預(yù)測(cè)的精度和速度，需要對(duì)化學(xué)成分進(jìn)行篩選。SWRH82B-1共包含11種化學(xué)成分C Si Mn P S Cr Mo Cu Ni H 0為了找出對(duì)強(qiáng)度有顯著影響的關(guān)鍵化學(xué)元素，我們進(jìn)行試驗(yàn)研究，采集大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和篩選，找出對(duì)強(qiáng)度有顯著影響的化學(xué)元素是C、Mn、Cr。根據(jù)化學(xué)成分對(duì)冷卻速率的機(jī)理分析并結(jié)合12. 5SWRH82B-1的CCT曲線，我們可以通過(guò)改變C、Mn、Cr的含量來(lái)控制和調(diào)節(jié)12. 5SWRH82B-1的強(qiáng)度指標(biāo)。綜合統(tǒng)計(jì)分析與機(jī)理分析的結(jié)果，我們確定出適應(yīng)化學(xué)成分變化的模型-斯太爾摩最佳冷卻曲線預(yù)測(cè)模型的輸入變量為規(guī)格、鋼種、強(qiáng)度、C、Mn、Cr的含量。確定輸出變量斯太爾摩T0-T7點(diǎn)的溫度設(shè)定值。模型輸出的T0-T7的溫度就是適應(yīng)化學(xué)成分變化(或者異常變化)的最佳冷卻曲線(最佳冷卻工藝)。
學(xué)習(xí)因子η和動(dòng)量因子α的選取根據(jù)機(jī)理要求和實(shí)際情況，取值為η = 0. 6，α =0.4隱層及單元數(shù)的選取根據(jù)機(jī)理要求和實(shí)際情況，取值為隱層數(shù)=3，隱層單元數(shù)=18。適應(yīng)環(huán)境溫度變化的模型-STELM0R風(fēng)量設(shè)定預(yù)測(cè)模型目標(biāo)根據(jù)當(dāng)前實(shí)際冷卻曲線與標(biāo)準(zhǔn)冷卻曲線的差異，計(jì)算出最佳的STELM0R各風(fēng)機(jī)的風(fēng)量設(shè)定值，指導(dǎo)操作人員快速消除冷卻曲線間的差異，進(jìn)而消除環(huán)境溫度(濕度)波動(dòng)對(duì)強(qiáng)度穩(wěn)定性造成的影響。確定輸入變量STELM0R Τ0-Τ7點(diǎn)的溫度、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、終軋速度確定輸出變量STELM0R 1#-14#的風(fēng)機(jī)風(fēng)量(注每2臺(tái)風(fēng)機(jī)為一個(gè)單位，因此共有7個(gè)輸出變量)學(xué)習(xí)因子η和動(dòng)量因子α的選取根據(jù)機(jī)理要求和實(shí)際情況，取值為η = 0. 6， α = 0. 4隱層及單元數(shù)的選取根據(jù)機(jī)理要求和實(shí)際情況，取值為隱層以溫度為直控參數(shù)的斯太爾摩線閉環(huán)冷卻方法的效果驗(yàn)證效果驗(yàn)證主要包括實(shí)際冷卻曲線與標(biāo)準(zhǔn)冷卻曲線能否吻合；驗(yàn)證 12. 5SWRH82B-1抗拉強(qiáng)度穩(wěn)定性能否得到提高。試驗(yàn)產(chǎn)品規(guī)格12.5出鋼記號(hào)GK428513軋批號(hào)586719(05年11月11日、環(huán)境溫度22度；濕度60% )587147 (05年12月13日、環(huán)境溫度12度；濕度56% )試驗(yàn)步驟如表1所示，根據(jù)12. 5SWRH82B-1的CCT曲線得出該產(chǎn)品的斯太爾摩線溫度冷卻工藝。表112. 5SWRH82B-1的標(biāo)準(zhǔn)冷卻曲線(C、Mn、Cr在正常范圍內(nèi)的冷卻工藝)
權(quán)利要求
1.一種以溫度為直控參數(shù)的斯太爾摩線冷卻方法，其特征在于，所述冷卻方法包括以下步驟(1)在斯太爾摩線增設(shè)7臺(tái)紅外測(cè)溫儀，即在斯太爾摩線的第1段、第2段、……、第6 段和集卷段分別設(shè)置一臺(tái)紅外測(cè)溫儀，另，設(shè)置環(huán)境溫濕度儀；(2)增設(shè)系統(tǒng)建立和安全運(yùn)行所需的相關(guān)硬件，所述相關(guān)硬件包括電信連接的計(jì)算機(jī)、 接口、數(shù)據(jù)采集器、線纜等，并作整體安裝；(3)建立與所述相關(guān)硬件相配套的軟件系統(tǒng)，形成線材在斯太爾摩線上的標(biāo)準(zhǔn)冷卻曲線和實(shí)際冷卻曲線；(4)根據(jù)化學(xué)成分和環(huán)境溫度的變化，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立斯太爾摩線最佳冷卻曲線預(yù)測(cè)模型和斯太爾摩線風(fēng)機(jī)風(fēng)量設(shè)定預(yù)測(cè)模型；由斯太爾摩線最佳冷卻曲線預(yù)測(cè)模型導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)冷卻曲線；(5)運(yùn)用風(fēng)機(jī)風(fēng)量設(shè)定預(yù)測(cè)模型導(dǎo)出各臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量設(shè)定值，檢驗(yàn)實(shí)際冷卻曲線和標(biāo)準(zhǔn)冷卻曲線的差異，各點(diǎn)溫度上的差異小于15°C。(6)通過(guò)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的調(diào)整實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際冷卻曲線的調(diào)節(jié)，消除實(shí)際冷卻曲線和標(biāo)準(zhǔn)冷卻曲線間的差異。
2.如權(quán)利要求1所述的以溫度為直控參數(shù)的斯太爾摩線冷卻方法，其特征在于，根據(jù)斯太爾摩線不同溫度區(qū)間進(jìn)行紅外測(cè)溫儀的選型，第一段:600-1400°C第二、三、四、五、六段400-900°C集卷0-600°C溫濕度儀環(huán)境溫度-10°C -70°C環(huán)境濕度0-100%。
3.如權(quán)利要求1所述的以溫度為直控參數(shù)的斯太爾摩線冷卻方法，其特征在于，測(cè)溫儀的取值采用最大值的取值方式，確保取到盤(pán)條的真實(shí)溫度，測(cè)溫儀的參數(shù)設(shè)定 取值頻率1個(gè)/3秒。
4.如權(quán)利要求1所述的以溫度為直控參數(shù)的斯太爾摩線冷卻方法，其特征在于，在所述步驟(3)中，所述軟件包含五個(gè)功能模塊操控界面、信息跟蹤、規(guī)程調(diào)用、數(shù)據(jù)查詢、模型預(yù)測(cè)。
5.如權(quán)利要求1所述的以溫度為直控參數(shù)的斯太爾摩線冷卻方法，其特征在于，所述模型精度要求按模型計(jì)算出的風(fēng)機(jī)風(fēng)量進(jìn)行設(shè)定，所得到的斯太爾摩線實(shí)際冷卻曲線與標(biāo)準(zhǔn)冷卻曲線在各點(diǎn)溫度上的差異小于15°C。
6.如權(quán)利要求1所述的以溫度為直控參數(shù)的斯太爾摩線冷卻方法，其特征在于，所述斯太爾摩線最佳冷卻曲線預(yù)測(cè)模型輸入變量為規(guī)格、鋼種、強(qiáng)度、及C、Mn、Cr含量、輸出變量為斯太爾摩線T0-T7點(diǎn)的溫度。
7.如權(quán)利要求1所述的以溫度為直控參數(shù)的斯太爾摩線冷卻方法，其特征在于，所述斯太爾摩線風(fēng)機(jī)風(fēng)量設(shè)定預(yù)測(cè)模型的輸入變量為斯太爾摩線的第1段、第2段、……、第6 段和集卷段，即T0-T7點(diǎn)的溫度、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、終軋速度；輸出變量為風(fēng)機(jī)風(fēng)量。
8.如權(quán)利要求1所述的以溫度為直控參數(shù)的斯太爾摩線冷卻方法，其特征在于，在第十臺(tái)風(fēng)機(jī)處設(shè)一臺(tái)環(huán)境溫濕度儀。
全文摘要
一種以溫度為直控參數(shù)的斯太爾摩線冷卻方法，包括步驟(1)分別在斯太爾摩線的第1、2…、6段和集卷設(shè)7臺(tái)紅外測(cè)溫儀，增設(shè)1臺(tái)環(huán)境溫濕度儀；(2)增設(shè)計(jì)算機(jī)、接口、數(shù)據(jù)采集器、線纜等，實(shí)現(xiàn)整體合理安裝；(3)建立配套的軟件系統(tǒng)，形成線材在斯太爾摩線上的標(biāo)準(zhǔn)冷卻曲線和實(shí)際冷卻曲線；(4)運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立斯太爾摩最佳冷卻曲線預(yù)測(cè)模型和斯太爾摩線風(fēng)機(jī)風(fēng)量設(shè)定預(yù)測(cè)模型；(5)導(dǎo)出各臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量設(shè)定值；(6)消除實(shí)際冷卻曲線和標(biāo)準(zhǔn)冷卻曲線間的差異。本發(fā)明建立了斯太爾摩動(dòng)態(tài)閉環(huán)式冷卻控制系統(tǒng)，消除了化學(xué)成分和環(huán)境溫度波動(dòng)對(duì)強(qiáng)度的不良影響，可優(yōu)化各類(lèi)線材產(chǎn)品的組織性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)線材產(chǎn)品組織性能的精確控制。
文檔編號(hào)B21B45/02GK102151704SQ20101011028
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者朱興安 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司