[00837596]热轧超薄带钢卷取温度控制及其仿真

该项目的研究意义：研究带钢卷取温度控制系统的模型及算法对研究自动控制理论，以及其在实际中的应用具有非常大的科学价值和实际意义。由于热轧板材生产是钢铁生产中适销对路的产品，需求市场很大，而且是汽车工业等主干工业的支柱产品，因而得到钢铁企业高度重视，被称之为钢铁工业中的“明珠”。热轧带钢生产中有一个非常重要而复杂的环节就是在带钢被卷取前的冷却环节，其卷取温度控制精度直接影响了产品的成材率。提高卷取温度控制精度就必须掌握设备配置、工艺要求以及对物理学、热力学、控制理论等诸多学科知识的熟悉，同时，为了实现计算机过程控制还将依据大量系统的软、硬件知识。目前国内拥有这套系统的钢厂这些特大型钢厂，它们的卷取温度控制精度都不高，宝钢是这些钢厂中控制精度最高的，也不过控制精度在±”之内时，薄板命中率为85％，厚板仅为70％弱。这与国外薄板95％，厚板85％的命中率相比差得很多。造成这些问题的主要原因是模型及算法落后，难以适应产品种类增多，市场需求的不断变化。一旦改进模型及算法后，有望大幅度提高控制精度，这将获得明显的经济效益。另外，在消化进口技术的基础上，研制仿真软件，利于指导实际生产，研制新产品、培训操作工。研究内容和已取得的成果：内容包括：1.消化改进旧模型，建立描述冷却物理过程的高精度数学模型；除了要考虑带钢在冷却辊道沿运行方向上的温度分布外，还应考虑厚带钢沿厚度方向上的温度分布。2.确定冷却控制策略，策略中考虑不对称热交换、带钢钢种、厚度、运行速度等因素采取的喷水冷却方式、还有为便于卷取机卷取带钢头部目标温度应设置的高度及对应的长度等等。3.确定鲁棒、精确的控制算法，增加智能控制算法，优化模型中参数；4.研制高可视化的仿真软件，指导实际生产，培训操作工。已取得的成果：1.在清华大学学报、北京科技大学学报、燕山大学学报、河北理工学院学报基础自动化、电气传动自动化、计算机仿真等期刊上发表相关文献十余篇；2.省教委、省科委鉴定相关课题两项，均属国内领先，获市科技进步二等奖一次。拟采用的研究方法和技术路线：针对该项目研究内容，研究工作应分为三步：第一步、预研阶段由于层流冷却控制系统国内尚无成形的一套理论和实用方法，整套系统都需要全盘引进，所以应和过去引进这类系统的热轧厂协作，共同消化、吸收，这是展开该项目研究工作的关键。同时，努力搜集这方面为数不多的文献资料，作为研究工作的基础加以整理。结合运动学确定带钢运行情况：结合加工工艺学确定冷却策略；结合热力学确定介质热交换过程参数，数据达到一定量后，可以考虑使用神经网络训练；结合优化理论确定参数寻优的问题；结合控制理论引入自适应控制克服不可预知的干扰。深入实际生产现场，了解设备配置、工艺要求以及各种技术指标的要求等，尽量获取最大量的各种实测数据。第二步、实质研究阶段在第一步预研的基础上，进行深入地分析研究，主要完成以下重点工作；1.确定输入输出量。输入量应包括精轧机组提供的各种带钢信息量，如带钢厚度、速度、加速度、长度、前滑量等；生产工艺提供的钢种、目标卷取温度等；冷却区入口测量室提供的带钢实测速度、厚度、温度等；冷却区出口测量室提供的实测卷取温度。输出量包括控制计算中得到的量，如喷水阀门开度以及对应的冷却计算温度等。2.确定冷却策略，如不对称冷却时，初始阀门的确定、喷水方式的确定、喷水区的合理划分等，进而研究符合实际的模型及算法。3.确定最优的冷却设备配置，使冷模及算法得以实现。4.对带钢运行情况进行研究，确定带钢每段的运行时间，并计算每段需要的冷却时间。5.对热交换、热传导系数进行研究，利用智能控制理论使计算精度得到保证。第三步、计算机仿真上的实现及实际应用阶段：在第二步基础上，编制仿真程序，实现计算机仿真。利用实际数据不断修正模型参数，同时，分析工艺参数对计算精度的影响，为实际应用做准备，指导现场生产，提供不断改进系统的新途径。最后争取在现场得以应用，结合仿真情况和实际运行情况，不断完善模型和算法。最后，鉴定并争取报奖。项目分工由现场技术人员和该院教师组成课题组，现场提供必要的技术资料和数据，该院提供技术支持、研究方案、改进措施、建模仿真。