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前言

    MULPIC快速冷卻系統安裝在精軋機后，在奧氏體向鐵素體相變的溫度區域進行某種程度的快速冷卻，使相變組織比單純控制軋制更加細微化，以獲得更高強度的鋼板質量。濟鋼寬厚板廠新上MULPIC快速冷卻裝置有利于提高鋼板質量和品種優化，節省能源降低了成本，為品種開發提供了有力保障。

1、系統設計

    軋機自動控制系統從MES或L3信息管理層獲取軋制鋼板的鋼種、成份、厚度、長度、寬度、開終軋溫度等基礎數據后，依據軋制策略自動進行鋼板的軋制。在軋制完成后輸送鋼板進入MULPIC冷卻區域。由MULPIC控制系統進行策略分析和自動控制，完成鋼板的智能冷卻。

    MULPIC過程控制系統分為控制部分和非控制部分幾個子過程。這些子過程序之間通過CORBA報文傳送數據，控制部分包含了數學模型來描述冷卻過程。主要有4個子過程：MULPIC模型監控器、冷卻前計算冷卻設定值、冷卻中計算冷卻設定值、冷卻后適應模型參數等；非控制部分包含了產生其它所有事件和數據來使控制部分工作，主要有7個子過程：MULPIC區域物料跟蹤、MULPIC區域設定值數據處理、控制區域自適應過程，MULPIC應用項目具體環境計算、MULPIC區域初始數據處理、MULPIC區域設定值控制、MULPIC區域生產數據管理等程序。架構關聯如圖1所示：

（圖1：MULPIC控制系統架構示意圖）

2、鋼板冷卻策略

    為取得預期的最佳效果，每塊鋼板根據要求的等級必需冷卻到不同比例，可分為快速冷卻、直接淬火和振蕩冷卻三種方式，鋼板的冷卻策略由鋼板的冷卻模型來控制實施。MULPIC過程控制程序接收冷卻模型的指令來實現，鋼板冷卻模型由設定值計算程序計算出冷卻控制各階段的設置，這些過程值包括通過冷卻劑強制對流產生的鋼板溫度演變，輻射產生的熱損和階段變形產生的熱發生等變量，模型的輸入包括鋼板PDI，冷卻設備參數和冷卻時的測量收集等。

    快速冷卻是指所有冷卻區域由高位水槽進行控制，直接淬火增壓泵不運行，最大的水密度是151/s/m2；直接淬火是指直接淬火增壓泵將運行，分不同的冷卻區域和水流量進行冷卻控制。如A區由直接淬火增壓泵控制。A區最大水密度是331/s/m2。B,C,D區由高位水槽控制，最大水密度是151/s/m2，來獲得不同的冷卻效果。

    為了獲得特殊鋼板的冷卻目標，有必要選擇振蕩冷卻策略。當選擇振蕩策略，振蕩時，加速比例，減速比例和速度將設置在模型參數表。振蕩數量和總的冷卻時間由模型計算以便達到所需冷卻目標。為了在整個鋼板長度中盡可能使冷卻比例恒定，每個振蕩從上次的位置偏移，這樣在加速和減速中的冷卻不會集中到鋼板的某個特殊部分。

3、功能模塊設計

    3.1鋼板跟蹤計算

    在冷卻過程中，鋼板在分段中跟蹤，用于建立鋼板整個長度的動態冷卻數據。HMD檢測到鋼板位置，高溫計和軋輥輥道速度的信息由1級MULPICBA系統獲得并傳給MULPIC過程計算器。然后將建立一個跟蹤圖來表現在跟蹤區域鋼板的位置。

    二級跟蹤軟件系統跟蹤從精軋機架出口處出來的鋼板，直到鋼板通過熱矯直機出口處的高溫計下，高溫計計量矯直最終溫度。產跟蹤包括由以下設備或測量儀器限定的區域：精軋機、精軋機輸出、MULPIC、MULPIC出口、熱矯直機、矯直機出口；

    3.1.1冷卻中的跟蹤計算

    MULPIC過程計算器將計算每個跟蹤信號，完成跟蹤設備提取誤差和跟蹤設備釋放誤差的計算。

    跟蹤設備提取誤差公式為：

    （其中dHEAD=設備提取時計算的板頭位置dDEV=跟蹤設備位置）

    跟蹤設備釋放誤差公式為：

    （其中dHEAD=設備提取時計算的板頭位置dDEV=跟蹤設備位置l=板長）

    3.1.2冷卻后的跟蹤計算

    MULPIC過程計算器將每個計算出的長度與從鋼板PDI所預計的板長及所有出發信號的平均計算長度相比較。由于這些信號，板長誤差比規定值增大，因此警報增加。在軋機出口處、冷卻機器入口和熱矯直機出口處，對于控制高溫計顯示出的一個或多個計算出的鋼板長度，如果板長誤差在允許值以內，對當前鋼板不進行調節，如果誤差超出允許誤差，則系統進行修正。

    3.2初始設定值計算

    對于每個鋼板，當鋼板PDI首先接收時，初始設定值計算由MUPLIC過程計算器執行，以便建立冷卻設定值。如果操作員在軋制前改變鋼板目標值，初始的設定值將重新計算。作為初始設定值計算的一部分，框架高度值必須確定并且將數據傳送到MULPIC數據存儲器中，所以在冷卻區域的下一塊鋼板來臨前，有充足的時間來調整框架高度。初始設定值還包括冷卻水流動比例和冷卻機器的速度參考。

    3.3設定值計算

    在軋制時和軋制后，因為在整個冷卻區域內跟蹤鋼板的位置，所以基于軋機的速度，MULPIC程序計算器根據軋機出口鋼板溫度和厚度的實際測量值來重新計算水量流動比例。這些更新的設定值將傳送到1級MULPIC數據存儲器系統中。如果鋼板冷卻沒有達到實際鋼板溫度，系統會通知操作員。

    設定值產生算法對計算冷卻流動水量，降低鋼板溫度和所需冷卻比例的目標值負責。產生的設定值還包括速度參數，冷卻集管框架高度設定，邊部遮擋設定，水凸度閥設定值，頭/尾遮擋設定值和從頭至尾流量比例等數據的計算。

    3.4前饋控制

    前饋控制是假設鋼板縱向溫度恒定和目標鋼板厚度來控制鋼板的初始設定值計算。現實中，鋼板縱向溫度不是恒定的，并且根據軋機再加熱和軋制過程進行變化，所以鋼板厚度會偏離目標值。

    為了補償這些變化，需要一個前饋控制。MULPIC程序計算器進行前饋計算。鋼板厚度和溫度的實際測量用來重新計算冷卻區域設定值。將計算各鋼板的厚度、軋機出口處平均表面溫度、當鋼板中心在MULPIC入口的高溫計下的頭部位置、板速等。當獲得了各鋼板的參數時，模型服務器來執行前饋模板計算并為各MULPIC冷卻區域反饋計算出的水量流速，前饋計算結束時，更新的流速數據傳送到MULPICPLC中。各冷卻部分所需流速的計算周期為00msec，集管流速計算如下所示：

    （其中，Fn=集管/部分n的流速FSN=在集管/部分n的鋼板流速J=在集管/部分n的總鋼板長度）

    與一個特殊集管/部分相關的鋼板流速計算公式為：

;

    （其中，FSN=在集管/部分n的鋼板流速FSM=在集管/部分n由模板計算的鋼板流速LSI=內集管//部分n的鋼板長度LS=鋼板長度）

    當計算前饋流速時，各鋼板在冷卻區域的位置按照要求的調整實際流速的預期時間進行調整。預期時間包括MULPICPLC的預期時間和流量控制閥的響應時間。預期時間將按照以下公式調整鋼板位置：

:

    （其中PSA=預期鋼板位置PS=實際鋼板位置TA=預期時間V=板速）

    前饋控制可以由操作人員通過HMI啟動或停止。

    3.5水流量控制

    當鋼板進入冷卻區域時，前饋控制器應用入口高溫計的檢測溫度數據和鋼板測量厚度數據，根據測量的鋼板參數來重新計算設定值。

    在鋼板進入冷卻區域之前，冷卻水系統打開，在鋼板到來前，使流量有穩定的時間。當鋼板離開冷卻區域時，冷卻水系統關閉。在鋼板經過冷卻區域時，調節水流量控制設定值來表現頭尾遮蔽。

4、與熱矯直機區域的跟蹤交接

    當鋼板離開冷卻區域后，進入熱矯直機區域。如果MULPIC和熱矯直機之間的距離很短或者鋼板溫度均等在熱矯直機之前沒發生，MULPIC控制系統將跟蹤鋼板到均等點。在任何情況下，根據MULPIC速度參考，MULPIC出口溫度保證提供的鋼板運輸到均等點。

    根據鋼板PDI參數，鋼板不一定被矯直并且矯直道次的數量由操作員確定。根據從熱矯直機1級系統接收的過程信息，如入口輥縫，出口輥縫和鋼板的位置等，在設定值計算中MULPIC模型將考慮到預期的熱矯直機的使用并考慮到適應計算的實際熱矯直機的使用情況。

    一旦鋼板離開熱矯直機區域，它將移到冷床，熱矯直機1級系統接收到矯直信號，鋼板尾部離開熱矯直機出口高溫計時，表示鋼板己經移出矯直機區域，則MULPIC跟蹤鋼板結束，MULPIC控制系統結束本張鋼板的全部冷卻功能，并將數據上傳后實現自身程序的自學習功能，迎接下一張鋼板的冷卻任務計算。

5、結束語

    MULPIC快速冷卻系統不僅滿足了濟鋼寬厚板廠軋后控冷工藝要求，而且具備了對高端品種進行軋后直接淬火的能力，鋼板經軋后控制冷卻后，強度指標大幅提高，降低了生產成本，提高了鋼板質量，為品種開發提供了基本條件。