带钢连续热处理过程的强制控制

带钢连续热处理过程的强制控制攀枝花钢铁公司冷轧厂胡红邓雨录姜雪梅【摘要】本文主要探讨了攀钢冷轧厂连续热镀锌机组CGL退火炉的带钢热处理强制控制的原理、参数确定及其实现过程。【关键词】CGL强制原理参数攀钢冷轧厂连续热镀锌机组CGL的退火炉是一个进行带钢连续热处理的设备。带钢在机组入口焊接完成后,连续不断地从炉门进入退火炉的各段进行预热、加热、退火、冷却,最后出炉进行热浸镀锌表面处理,因此退火炉按工艺设置了废气预热段RWP、无氧化加热段NOF、辐射管加热段RTH、缓冷段SC、喷气冷却段GJS和低温保持段LTH,其中NOF和RTH又各分为三小段1Z、2Z、3Z,GJS又分为两小段1Z、2Z,其概图如图1退火炉的控制是由日本横河电机公司的LXL集散控制系统简称为DCS完成,此系统有六个相对独立的现场控制单元控制现场设备,其中四个现场控制单元分别控制退火炉的各个工艺段。图1CGL退火炉概图带钢是由各种不同规格或不同材质的钢卷头尾焊接而连成一线,而连续不断地进入退火炉进行热处理对于规格或材质不同的带钢,在带钢焊接接合部即焊点前后会存在热负荷的差异,这就要求在带钢焊点前后进行最短时间的平滑热处理过渡,使得在保证带钢不断和维持良好设备状态前提下,焊点前后两卷带钢的不合格品长度最短,达到有效利用设备、能源及连续生产的目的,因此在退火炉的热处理控制中增加了带钢强制控制FORCINGCONTROL功能。1强制控制的原理及参数确定111强制控制原理退火炉一旦安装调试完成后,其热效率即有效能量与供给能量之比是一定的因而将带钢从某温度加热到另一温度所需要的热量即有效能量是与退火炉的供给热量即供给能量相对应的,退火炉的供给热量可由炉温来控制,因此控制带钢温度就变成了控制炉温,炉温控制FCETIC的目标值SV可与带钢的平衡状态燃烧热量相对应。假设先行带钢的平衡燃烧热量为QMT1,后行带钢的平衡燃烧热量为QMT2,252001年第2期则先行带钢与后行带钢的平衡状态燃烧热量差为QMTQMT1QMT2。如果QMT为正,则表示后行带钢将处于过热状态如QMT为负,则表示后行带钢将处于欠热状态。后行带钢所要求的平衡燃烧热量可对应于FCETIC输出值MV,先行带钢与后行带钢的平衡燃烧热量差可对应于FCETIC输出值增益MV与此增益延时时间T。在前后带钢的平衡燃烧热量从QMT1到QMT2变化时,FCETICSV从TF1到TF2变化,如果采用通常PID控制,会使得炉温变化曲线如图2中1那样变化,其炉温整定时间为T1如果在通常PID控制基础上,在T时间内强制给予FCETICMV增加一个变化量MV,会使得炉温变化曲线如图二中2那样变化,其炉温整定时间为T2T2MV0时,下卷带钢强制控制的启动会导致热量Q1MV1T1T的不足,因此要在下卷带钢强制控制中补足热量Q1,如图7。图7MV1MV0时的处理2MV1MV0时,下卷带钢强制控制的启动会导致热量Q1MV1T1T的过剩,因此要在下卷带钢强制控制中扣除热量Q1,如图8。2强制控制过程的实现211获得带钢钢卷信息带钢在整个机组的入口焊机处焊接完成后,机组入口PLC启动与DCS的通讯程序,向退火炉DCS传送后行带钢钢卷信息,同时机组入口PLC对焊点进行跟踪。带钢钢卷信息由带钢钢号8位、带钢钢卷代码8位、带钢厚度4位、带钢宽度5位、带钢长度6位、运行速度设定值4位、优先级信号1位组成。其中带钢钢卷代码作为检索关键字是唯一的优先级信号452001年第2期图8MV1MV0时的处理有先行带钢优先P代表、后行带钢优先F代表或其它非P非F的符号代表。212计算强制控制位置FDNDCS获得新的带钢信息后,根据其优先级信号,立即进行相应的强制控制位置计算。将退火炉炉门入口作为坐标原点,设各段的入口与坐标原点距离为LHEN,出口与坐标原点距离为LEXN,则各段的强制控制位置FDN可接以下情况进行计算1优先信号为P时,各段的强制控制位置为各段的结束处对RTH段,强制控制位置是SC的出口处。FDNLEXN2优先信号为F或其它时,DCS根据带钢信息确定出强制控制参数的强制控制时间T,再将之乘以运行设定速度,得到距离LTLS,最后确定出强制控制位置为FDNLHENL213确定强制控制的各项设定值根据带钢钢卷信息和经调试期间形成的带钢钢卷主文件确定出各工艺段的带钢温度控制设定值、炉温控制设定值、后行带钢辐射率E及各PID控制参数P、I、D等。214强制控制的启动在DCS计算出全部强制控制位置后,立即启动与机组入口PLC的通讯程序将各段的FDN传送给PLC由于PLC一直在对焊点进行跟踪,当焊点到达某段的强制控制位置时,将PLC就自动触发一个“强制控制位置到”的信号,进入DCS相应的现场控制单元,启动该段的强制控制。215强制控制的执行强制控制的执行过程分以下几步完成1设定值切换进行相应段的带钢温度控制设定值、炉温控制设定值、后行带钢辐射率E及各PID控制参数P、I、D等切换。2确定出强制控制参数MV、MV和T根据各段炉温SV值计算钢卷的含热量,进而计算出QMT,结合强制主信息文件,确定出MV、MV和T。3下装数据,开始强制控制将各SV、E、P、I、D、MV、MV、T等数据下装到各段对应现场控制单元的各内部控制仪表和顺序逻辑控制表DDCSEQ中,进行强制控制,同时开始计时。4结束强制控制当计时时间达到强制控制时间T后,即解除强制控制,进入正常运转。3结束语做为CGL退火炉的一个典型控制,带钢的强制控制在最短时间内实现不同规格及材质带钢的平滑热处理使得攀钢冷轧CGL退火炉自试运行和投产以来,成材率一直保持在高水平状态,得到了很好