[ 0 引言
将控制轧制与控制冷却结合在一起的热机械控制处理工艺(TMCP技术)是目前正在大力推广的轧制技术[1~3]。目前全国一些中厚钢板生产厂都在引进和改善控制冷却装置。中厚板控制冷却时钢板在进入水冷区之前长度方向就已经存在着温度不均匀的情况，冷却过程加剧了钢板长度方向的温度不均匀性。采用冷却过程的钢板微跟踪控制可以有效地减小或消除钢板长度方向的温度不均匀性。本文结合首钢中厚板厂3500mm轧机的控制冷却系统改造，对中厚板的微跟踪方法进行了详细介绍。
1控制冷却系统
中厚板的控制冷却过程要实现辊道微加速控制，控冷系统至少必须具备二级控制结构，即基础自动化级和过程控制级[4]。过程控制级负责制定冷却控制的规程，包括冷却水流量、冷却段长度、辊道速度和辊道加速度等。基础自动化向过程机发送轧线检测仪表读数，并执行过程机计算的控冷规程。只有当过程机和基础自动化能够相互配合、稳定工作时，才能充分发挥控制冷却的作用，提高钢板的质量和性能。图1是首钢中厚板厂的高密集管层流冷却系统结构图。为了保证控冷过程的及时性和可靠性，在钢板出炉时进行预设定计算，终轧后根据实测终轧温度进行一次修正设定计算，根据进入水冷区时的实际开冷温度进行二次修正计算，钢板出水冷区后根据实测的终冷温度对水冷模型进行自学习。
2 钢板微跟踪控制
2.1 微跟踪原理
钢板冷却前的状态对于长度方向的冷却均匀性有很大的影响，钢板的微跟踪控制是为了减小或消除长度方向的异常温度波动对冷却均匀性的影响。微跟踪消除长度方向温度不均的原理是将钢板从头至尾沿长度方向分成若干物理段，根据每段的钢板温度计算其集管开启根数、位置及流量。钢板物理段划分如图2所示。
中厚板加速冷却时，过程机除了对钢板上的物理段进行状态的跟踪外，还要判断钢板处在轧线上的具体位置，这是根据轧线上宏跟踪区域的控制字确定的，即要实现对钢板物理段的微跟踪，首先要保证钢板宏跟踪的准确。为了便于对钢板的宏跟踪，将整个轧线划分成4个逻辑区域。从轧件出炉到进行最后一个道次轧制为PDI区(PDI ZONE);从轧件的最后一个道次轧制到轧件头部抵达控冷区前的测温仪为轧机出口区(MILL ZONE);从轧件头部 到达控冷设备前的测温仪到轧件尾部到达控冷设备后的测温仪为冷却区域(COOLINGZONE);从轧件尾部离开控冷设备出口测温仪到轧件尾部到达返红测温仪为出口区域(EXIT ZONE)，从轧件头部到达控冷设备前的测温仪到轧件尾部到达控冷设备后的测温仪为冷却区域(COOLING ZONE);从轧件尾部离开控冷设备出口测温仪到轧件尾部到达返红测温仪为出口区域(EXIT ZONE)，宏跟踪区域的划分见图1所示。在过程机中设置了3个数据区域：①轧件数据区(PlLT_DATA_ZONE)：存储轧件的基本参数，如PDI数据、温度测量数据和计算结果等，PLT_DATA_ZONE最多可以存储10块钢的数据;②宏跟踪数据区(MACRO_DATA_ZONE)：包括各宏跟踪逻辑区域的轧件身份证号、轧件在PlLT_DATA_ZONE中的位置索引号、计时器和控冷系统的操作方式(自动、手动、半自动);③微跟踪数据区(MICRO_DATA_ZONE)：存储轧件各物理段在轧线上的具体位置和各集管下钢板物理段的序号。
2.2 微跟踪控制方法
微跟踪控制的过程就是对过程机数据区进行更新和调整的过程，根据数据区的记录可以很方便地查找到钢板的位置和状态信息。过程机中轧件的数据结构如图3所示。
(1)预设定计算处的微跟踪
控冷过程机接收到钢板出炉消息后，过程机在PLT_DATA_ZONE中寻找空位，建立该轧件的数据档案，将轧件的PDI数据写人pdi_data中;过程机根据输入的成品钢板长度，确定钢板的物理段长度，划分出钢板的微跟踪物理段;根据钢板的PDI数据(Primary Data Input原始数据输入)进行控冷参数的预设定计算;并将预设定计算的结果存入PLT_DATA_ ZONE中各物理段的设定结果区region_result_data中;在宏跟踪数据区(MACRO_DATA ZONE)的PDI ZONE中，写入轧件的身份证号、轧件在PLT_DATA_ZONE中的位置索引号和控冷系统的操作方式等信息。
(2)一次修正设定计算处的微跟踪
钢板在进行最后一个道次轧制时，即进入MILL ZONE区，过程机将PDI ZONE中的轧件相关参数写入 MIIJ_ZONE中，并将PDI ZONE的数据清空。
钢板头部抵达轧机后的测温仪时，MICRO_DATA_ZONE中的计时器time_spring开始计数;过程机根据计时器的值和钢板的运行速度，计算出钢板各物理段到轧机后测温仪的距离，并将值存人 MICRO_DATA_ZONE的region_position数据中;基础自动化将测得的钢板各物理段的实际温度传给过程机，过程机将温度值存人PLT_DATA_ZONE的物理段实测温度数据(region_temp_data)中，并根据各物理段的实际温度进行控冷规程的一次修DATA正计算，将计算结果存人PLT_DATA_ZONE的物理段结果数据(region_result_data)中;控冷过程机将第1个物理段的设定结果存入down_result_data中，并将down_result_data中的参数传给基础自动化，基础自动化调节阀的开口度。
(3)二次修正设定计算处的微跟踪
轧件头部到达控冷区前的测温仪处时，进入COOLING ZONE区，过程机将MILL ZONE中的轧件相关参数写入COOLING ZONE中，并将MILL ZONE的数据清空。
基础自动化将测得的钢板各物理段的实际温度传给过程机，过程机将温度值存人PLT_DATA ZONE的物理段实测温度数据区(region_temp_data)中，根据微跟踪物理段的实际温度进行控冷规程的二次修正计算，并将计算结果存人 PLT_DATA_ZONE的物理段结果数据区(region_temp_data)中;过程机根据计时器的值和钢板的运行速度，计算出钢板各物理段到轧机后测温仪的距离，并将值存人MICRO_DATA_ZONE的region_position数据区中;过程机根据region_position数据钢板的实际位置，计算各集管下钢板的物理段序号，并将序号值存人MICRO_DATA_ZONE的segment_number数据区中;过程机根据segment_number中的物理段序号及对应物理段集管的设定状态，确定当前控冷线集管的状态，并将结果存人region_result data中;过程机将down_resuh_data中的参数传给基础自动化，基础自动化根据 down_resuit_data数据执行控冷规程。
(4)冷却区中的微跟踪
轧件完全处于冷却区中时，过程机根据计时器的值和钢板的运行速度，计算出钢板各物理段到轧机后测温仪的距离，并将值存人MICRO_DA_TAZONE的region position数据区中;过程机根__据region_position数据钢板的实际位置，计算各集管下钢板的物理段序号，并将序号值存人MICRO～DATA_ZONE的segment_number数据区中;过程机根据segment_number中的物理段序号及对应物理段集管的设定状态，确定当前控冷线集管的状_态，并将结果存人region_result_data中;过程机将down_result__data中的参数传给基础自动化，基础自动化根据down_result_data数据执行控冷规程。
(5)冷却区后的微跟踪
轧件尾部到达控冷区后的测温仪处时，轧件进入EXIT ZONE区，过程机将COOLING ZONE中的轧件相关参数写入EXIT ZONE中，并将COOL_ING ZONE的数据清空。
过程机将基础自动化传来的实测温度值存人region_temp_data中，并根据region_temp_data中的实测温度进行自学习计算;过程机将计时器复位，同时将region_position和segment_number数据区中的数据复位。至此完成当前轧件的微跟踪。
钢板尾部离开矫直机前的测温仪时，轧件出EXIT ZONE区，将轧件所有冷却过程数据作为工程报表打印，将EXIT ZONE中的数据清空;过程机将当前轧件在PLT_DATA_ZONE中的数据清空，至此所有数据区中均不存在该轧件的数据，即轧件完成宏跟踪。
由于控冷系统的阀门具有延迟性，在进行钢板的微跟踪时必须考虑到这一点，并在钢板抵达下一位置之前提前给出控制结果。此外，为了控制的方便，钢板物理段的划分不能太短，否则由于系统误差反而会影响控制效果。但是，物理段如果划分过大，就达不到微跟踪的目的。结合中厚板生产的实际，物理段的长度可以定在1m左右。为了能够对在冷却区中的钢板进行及时的控制，钢板进入冷却区后只进行集管开闭状态的调节，而不进行流量调节，一般是在控冷区的末段安排小流量集管进行微调控制，以消除钢板长度方向的温度波动。
3 结束语
2003年底，首钢中厚板厂 3500mm轧机的控制冷却系统投入运行。该系统采用二级计算机进行过程控制，能够对轧线上的钢板进行全自动控制冷却。改造后的控制冷却系统不仅能够对钢板的终冷温度和冷却速度进行精确控制，而且对钢板长度方向的温度波动也可以通过微跟踪进行有效的抑制，钢板长度方向的温度差小于±15℃的合格率达到了92.3%以上。图4是微跟踪控制的效果图，钢板开始冷却时在长度方向存在两条黑印，温度的波动在45℃左右，采用微跟踪控制钢板终冷后，钢板长度方向的温度波动量减小到了12℃。
[参 考 文 献]
[1]王笑波，王仲初，柴天佑.中厚板轧后控制冷却技术的发展及现状[J].轧钢，20O0，17(3)：44—47.
WANG Xiao-bo， WANG Zhong-chu， CHAI Tian—you.The development and current situation of the technology of controlled cooling for plate[J].Steel Rolling，2000，17(3)：44-47.
[2]Schutz W，Kirsch H J，Fluss P，et a1.Extended property combinations in thermomechaNIcally control processed steel plates by application of advanced rolling and cooling technology[J]. Ironmaking and Steelmaking，2001，28(2)：180-184.
[3]Chen Shih—Jiun，Tesng Ampere A.Spray and jet cooling in steel rolling[J].International Journal of Heat and Fluid Flow, 1992，13(4)：358-369.
[4]龚彩军，蔡晓辉，王国栋.中厚板控制冷却控制冷却过 程的轧件跟踪[J].轧钢，2003，20(3)：45-47.
GONG Cai—jun，CAI Xiao-hui，WAN G Guo-dong.Product tracking of controlled cooling process for plate[J].Steel Rolling，2003，20(3)：45-47.
