[发明专利]热轧带钢层流冷却过程板带温度监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冶金工业技术领域的温度监测方法，特别涉及一种热轧带钢层流冷却过程板带温度监测方法。 

背景技术

随着新型材料的不断出现，汽车行业需要更轻便，但又能保证一定强度和韧性的钢板。为了提高钢材性能的办法，除了加入合金以外，轧后控制冷却技术对钢材的性能起到至关重要的作用。因此，在热轧层流冷却过程中亟需一种具有高柔性，高精度的控制方法。为了能够得到较高的控制精度，克服冷却过程的扰动，首先需要知道冷却区内板带温度。然而，在热轧带钢的层流冷却过程，由于水冷区内冷却水和蒸汽的存在，无法检测冷却过程冷却区内钢板温度的实时数据。因此，如何监测水冷区内板带温度分布是一个亟待解决的问题。 

经对现有技术文献的检索发现，Mukhopadhyay A.等在《Journal ofMaterials Processing Technology》(材料处理技术)(2005年，第169期，164-172页)，上发表的“Implementation of an on-line run-out table modelin a hot strip mill”(一种在线冷却模型在热轧带钢中的应用)采用一维传热模型预测板带温度。然而，这种方法是一个前向的估计方法，模型没有体现各带点之间的关系，也没有反馈矫正，模型精度要求严格。Xie H.B等在《Journalof Materials Processing Technology》(材料处理技术)(2006年，第177期，121-125页)，上发表的“Prediction of coiling temperature on run-out tableof hot strip mill using data mining”(应用数据挖掘预测热轧带钢卷曲温度)提出了采用神经网络预测板带卷曲温度，然而，这种方法不能预测板带在水冷区内的暂态温度。 

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提出了一种热轧带钢层流冷却过程板带温度监测方法。本发明采用精轧机出口到卷曲机前这一开口系的热平衡方程预 测冷却装置各位置处的温度分布，并采用卷曲温度传感器的实测数据修正模型预测得到的板带温度分布，作为最终监测结果。本发明应用简单，适用于多个钢种。监测结果为冷却装置固定位置处钢板厚度方向的温度分布，而不是固定带点厚度方向的温度分布，可直接用于冷却过程的动态控制，无需进行转换。另外，本发明通过反馈卷曲温度矫正板带温度预测值，得到的板带温度，提高了监测精度，对模型精度的要求降低。 

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明针对热轧带钢层流冷却过程，监测从精轧机出口到卷曲温度测量点之间各位置处板带温度分布。本发明利用板带物性参数和冷却装置参数直接写出状态空间形式的板带温度模型初步预测板带温度分布；根据板带上下表面卷曲温度，采用扩展卡尔曼滤波方法对初步预测值进行修正，得到板带温度监测值。 

本发明方法包括如下步骤： 

步骤一、将精轧机出口到卷取温度检测点和板带上下表面为边界的开口系划分为多个单元格，每个单元格是能够监测的监测点，然后设置板带各单元格的初始温度分布，为板带温度模型构建提供初始板带温度分布。 

本步骤中，根据用户所需要监测的板带温度分布的密度，板带几何尺寸以及冷却区喷嘴布局合理划分以精轧机出口到卷取温度检测点和板带上下表面为边界的开口系。厚度方向根据板带厚度均匀分为m层，长度方向分为n段，共m×n个单元格。在长度方向上要根据冷却水喷嘴尺寸进行划分，使每组喷嘴覆盖范围为各段长度的整数倍，利于构建板带温度模型，进而预测板带温度。每个单元格即为监测方法能够监测的监测点，单元格大小决定了本发明的温度分布监测方法监测的温度分布的密度。 

步骤二、根据按步骤一所述划分的单元格，确定板带温度模型的阶数为m×n，其中m是板带在厚度方向上划分的单元格数，n为板带在长度方向上划分的单元格数。将输入的板带各单元格温度分布、板带物性参数、表面换热系数、卷曲速度、环境温度、以及实测水流量、水温带入板带温度模型系数的计算公式，直接确定温度模型系数，完成板带温度模型的构建工作。在每个采样周期根据环境变化重新构建板带温度模型。 

步骤三、根据当前板带温度分布，采用步骤二得到的板带温度模型预测下 一时刻步骤一所述的开口系内板带的温度分布，也就是步骤一所述各单元格的温度，并将板带温度预测值输出给板带温度修正调用。