控制冷卻系統(tǒng)邊部遮擋技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、控制冷卻系統(tǒng)中流量控制&邊部遮檔技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)岳臨萍 摘要本文介紹了控制冷卻系統(tǒng)(ACC)中兩個關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。一是流量調(diào)節(jié)閥的控制，一是鋼板邊部遮檔技術(shù)的設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)思想，設(shè)備組成原理以及算法方面均給出了詳細(xì)的說明和解釋。關(guān)鍵詞 控制冷卻 調(diào)節(jié)閥 邊部遮檔 流量減速比The design and realize with the flow crown valves control & the plate edge masking in ACC systemYue linping, Sun dehong, Wang tao ，Cong rongkui, Jin zhao

2、lu (The heavy plate mill of Jigang)前言控軋控冷工藝是一項(xiàng)節(jié)約合金、簡化工序、節(jié)約能源消耗的先進(jìn)軋鋼技術(shù)，它能通過工藝手段充分挖掘鋼材潛力，大幅度提高鋼材綜合性能，給企業(yè)和社會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。熱軋鋼材軋后控制冷卻能改善鋼材組織，提高鋼材性能，縮短熱軋鋼材的冷卻時間，提高軋機(jī)的生產(chǎn)能力，還可以防止鋼材在冷卻過程中由于不均勻而產(chǎn)生的扭曲和彎曲，同時還可以減少氧化鐵皮損失。1、 關(guān)鍵技術(shù)問題的提出 當(dāng)鋼板從精軋機(jī)軋制完成輸送到控冷系統(tǒng)中時，鋼板從900°左右的溫度可以直接冷卻到400°左右，冷卻溫降速率較大，容易造成鋼板的變形及扭曲。主要有幾

3、個方面的問題：1、 由于水流量的速率及水量影響到溫降，鋼板頭部和尾部接受的水量應(yīng)適當(dāng)減少，以免出現(xiàn)頭尾部過冷的現(xiàn)象，造成鋼板上翹。這就要求控制頭部和尾部開始冷卻的長度。2、 在鋼板長度軸方向的鋼板邊部易積水，造成邊部水量過多而過冷出現(xiàn)卷邊。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，在長度方向的冷卻箱體上部安裝遮檔板，控制邊部的水量。由一級PLC控制檔板的移動位置。3、 流量的控制就需要設(shè)置必要的流量調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥的開口度大小與流量、水溫以及噴嘴數(shù)量都有著直接的關(guān)系和影響。二、流量調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)與控制 控制冷卻系統(tǒng)可以冷卻一定寬度和長度的鋼板，水噴射到鋼板的上表面。如果整個鋼板的上表面水流量密度一樣時，鋼板的邊部會出

4、現(xiàn)過冷卻。為了避免這種狀況將噴嘴的上箱體分為三個部分，如下圖1所示：圖1：冷卻區(qū)域分布 如上圖1中所示，閥組的位置安排實(shí)現(xiàn)了頭部和尾部區(qū)域的水量比中心區(qū)域的水量少的效果。當(dāng)水噴射到鋼板上表面時，鋼板邊部的水量要相應(yīng)的控制減小，由控制邊部流量的閥門即流量調(diào)節(jié)閥來實(shí)現(xiàn)。1、 流量減速比的設(shè)計(jì) 流量調(diào)節(jié)閥要經(jīng)過一系列的校準(zhǔn)測試。主要就是要確定鋼板中心到邊部的水流量速率。校準(zhǔn)測試的目的就是要確定水流量調(diào)節(jié)閥的修正因數(shù)CF，公式表示如下式（1）：-（1） 在上式中A2和A3是模型參數(shù)，“W”表示鋼板的寬度，單位是m，Hw表示上噴嘴箱體的寬度，單位是m。 因此從鋼板中心到邊部的水流量速率計(jì)算如公式（2）：

5、-（2） A0和A1是模型參數(shù)，其中qc是在標(biāo)準(zhǔn)水溫和箱體高度下的鋼板上表面的水流量速率。 A0到A3模型參數(shù)存儲在系統(tǒng)參數(shù)表中，這些參數(shù)決定了流量的減速比，設(shè)定見表一：表一：模型參數(shù)設(shè)置表項(xiàng)目參數(shù)名稱數(shù)值A(chǔ)0ACDQ.PARMTR.COEFF.waterFlowRateCrownCorr00.2A1ACDQ.PARMTR.COEFF.waterFlowRateCrownCorr15.0A2ACDQ.PARMTR.COEFF.waterFlowRateCrownCorr20.2A3ACDQ.PARMTR.COEFF.waterFlowRateCrownCorr32.3 水流量速率RF決定了調(diào)節(jié)

6、閥的開口度，控制設(shè)計(jì)描述如下： 調(diào)節(jié)閥部開口度是由流量速率RF決定的。計(jì)算公式如下式（3）-（3） 在上式中RF表示水流速率，NT表示上箱體總的噴嘴數(shù)量，NC表示中心部分噴嘴的數(shù)量，NE表示傳動側(cè)的噴嘴數(shù)量，NT-NC表示非傳動側(cè)后區(qū)的噴嘴數(shù)量。2、 調(diào)節(jié)閥的開口度控制 經(jīng)驗(yàn)測試表明，上部中心噴嘴的壓力與流量密度qc的平方成正比，如公式（4）所示：-（4） 在上式中“PC”表示中心區(qū)域的壓力，“CH”表示校準(zhǔn)常數(shù)。通常"qc"表示為l/(m2.s),“PC單位是MPa。因此，調(diào)節(jié)閥全部打開時的中心壓力為：-（5） 上式中Q表示水流量，單位是l/s。 每部分噴嘴區(qū)域是1米長，

7、3.6 米寬，由公式（4）和（5）可以得出常數(shù)CH=0.0001387MPa/(l/(m2.s)2。 假設(shè)鋼板邊部的流動速率是減少的,則邊部的水流壓力如公式(6)所示:-（6） 其中RF，同公式（2）中的定義，表示鋼板邊部的水流量速率。為了達(dá)到中心位置的流量密度qc 和邊部的水流速率RF，則邊部的水流壓力應(yīng)遵循下列公式（7）：-（7） 調(diào)節(jié)閥壓力差的計(jì)算公式如式（8）：-（8） 合并公式（4）和公式（7）可得：-（9） 流量修正參數(shù)CV的計(jì)算如下：-（10） 在上式中AE表示噴嘴末端區(qū)域的面積。它由末端和中心區(qū)域的噴嘴數(shù)量決定的。在本設(shè)計(jì)中中心區(qū)域的噴嘴是654個，末端區(qū)域是108個，得出AE

8、的值為：-（11） CV和調(diào)節(jié)閥口度VA的關(guān)系通常表示如下：-（12） 式中A4=4.8028 A5=0.3833三、邊部遮擋板的設(shè)計(jì) 在上箱體的兩側(cè)安裝兩個檔板，當(dāng)鋼板從精軋機(jī)軋制完成后通過輥道運(yùn)輸?shù)嚼鋮s系統(tǒng)區(qū)域時，檔板的目的就是將上噴嘴噴到鋼板的水避開鋼板的邊部， 這樣可以保證了鋼板上表面的邊部和中心是同樣的水流量密度，這就是冷卻系統(tǒng)的邊部遮檔技術(shù)，如下圖2所示：圖2：邊部遮擋示意圖1、遮擋板位置設(shè)計(jì)及算法 遮檔板的內(nèi)邊和外邊是由設(shè)定模型確定的。邊部遮檔板的位置是由L1控制執(zhí)行的。設(shè)置包括相關(guān)的位置參考點(diǎn)，通常工作在軋機(jī)的長度中心線或檔板內(nèi)邊的位置全部縮回在停機(jī)位置。如圖3所示：圖3：邊部

9、遮檔板的位置圖根據(jù)經(jīng)驗(yàn)結(jié)果得出下列表達(dá)式：-（13） 其中：A0=0.057(m) ， A1=-0.00092(m/m) ，A2=0.01285(m/m)，A3=0.002(m/l/(m2.s) 在上式中，A0，A1，A2，A3都是模型參數(shù)；T和W分別代表鋼板的厚度和寬度，單位是m；Q是上表面的水流量，單位是l/m2。 在本系統(tǒng)中邊部遮檔板的初始位置在輥道的中心線上，在上圖中左側(cè)標(biāo)出的X位置處。上圖中左側(cè)標(biāo)出的X表示運(yùn)輸輥道的長度軸中心線，右側(cè)標(biāo)出的X表示當(dāng)檔板處于停機(jī)位置時內(nèi)邊的位置。 中心線位置X見公式（14）： -（14） 停機(jī)位置見公式（15）-（15）2、頭部尾部遮擋長度的計(jì)算及鋼板

10、上下表參數(shù)設(shè)置 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中考慮到了兩種類型的遮檔技術(shù)參數(shù)，一種是頭-尾，另一種是上表-下表。這些參數(shù)是考慮鋼板的長度（頭部或尾部）的水流量的減少。頭部或尾部的長度影響到了減少的流量，LM給出下列公式：-（16） 減少的流量計(jì)算如公式（17）：-（17） 系統(tǒng)中定義了獨(dú)立的參數(shù)項(xiàng)A和B，分別表示頭部和尾部，上表和下表的遮檔，具體設(shè)置見下表二。 表二：頭-尾遮擋的長度設(shè)置和頭-尾遮擋的流量減速設(shè)置長度設(shè)置 頭部遮擋尾部遮擋A0（m)A1(m/(l/m2.s)A2(m/m)A0（m)A1(m/(l/m2.s)A2(m/m)上表0.250.0250.250.250.0250.25下表0.250.0250.250.250.0250.25流量設(shè)置 頭部遮擋尾部遮擋B0（%)B1(%/(l/m2.s)B2(%/m)B0（%)B1(%/(l/m2.s)B2(%/m)上表25.01.001.0025.01.001.00下表25.01.001.0025.01.001.00四、小結(jié) 控制冷