一种棒线材生产线控温轧制工艺的控制方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于低温轧制领域，尤其涉及一种棒线材生产线控温轧制工艺的控制方法 和装置。
【背景技术】
[0002] 在热轧棒材、线材生产工艺中，通过细化晶粒，既提高钢的强度又改善钢的韧性， 是控制轧制工艺的独特之处，也是其它通过增加稀有合金元素等方法所不及的。棒线材生 产线的控制轧制工艺主要为控温轧制。经实践证明，棒线材生产线上应用控温轧制工艺和 轧后控制冷却工艺可采用低碳钢代替微合金或低合金钢，获得的产品质量好、金属收得率 高、生产成本低，能为钢厂带来巨大的经济效益，而得到广泛的应用。
[0003] 控温轧制工艺的关键在于精确控制精轧机组入口的轧件温度和轧件断面温差。目 前，国内大多棒线材生产线控温轧制工艺参数的确定，多是照搬或者参照已投产的生产线， 工程设计与实际生产脱节，设备参数和工艺布局不尽合理，造成资源的浪费。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例的目的在于提供一种棒线材生产线控温轧制工艺的控制方法，以解 决国内现有技术中大多棒线材生产线控温轧制工艺参数的确定，多是照搬或者参照已投产 的生产线，工程设计与实际生产脱节，设备参数和工艺布局不尽合理，造成资源的浪费的问 题。
[0005] 本发明一方面提供了一种棒线材生产线控温轧制工艺的控制方法，所述方法包括 以下步骤：
[0006] 根据所述钢种M和相应的连续冷却转变曲线特性，确定轧件生成相变组织的临界 相变温度和临界冷却速度；根据水冷箱长度值Ll和轧件的轧制速度V计算水冷时间tl，并 通过所述水冷时间tl和冷却水温度Tw，计算出达到所述临界相变温度和临界冷却速度时， 对应的最大水流量Qmax ;在所述Qmax范围内，获取水流量初值Q ;根据所述水流量初值Q， 获取所述轧件在完成水冷阶段，进入均温阶段时，乳件的中心温度和表面温度；根据轧件各 结点的热量传递关系，计算轧件的均温温度；判断所述均温温度和所述目标温度的绝对差 值超出第一预设阈值，则调整水流量Q重新进行均温温度的计算，直到计算出能够满足所 述第一预设阈值的水流量Qf。
[0007] 本发明另一方面提供了一种棒线材生产线控温轧制工艺的控制装置，所述装置包 括输入模块、显示模块、处理器和存储模块，具体的：
[0008] 所述输入模块，用于接收用户输入的轧制工艺参数；所述处理器，用于根据所述钢 种M和相应的连续冷却转变曲线特性，确定轧件生成相变组织的临界相变温度和临界冷却 速度；根据水冷箱长度值Ll和轧件的轧制速度V计算水冷时间tl，并通过所述水冷时间 tl和冷却水温度Tw，计算出达到所述临界相变温度和临界冷却速度时，对应的最大水流量 Qmax ;在所述Qmax范围内，获取水流量初值Q ;根据所述水流量初值Q，获取所述轧件在完 成水冷阶段，进入均温阶段时，乳件的中心温度和表面温度；根据轧件各结点的热量传递关 系，计算轧件的均温温度以及达到均温温度所需的均温时间；判断轧件的中心温度和表面 温度的绝对值超出第二预设阈值，则延长均温时间重新进行均温温度的计算，直到计算出 能够满足所述第二预设阈值的均温时间；判断所述均温温度和所述目标温度的绝对差值超 出第一预设阈值，则调整水流量Q重新进行均温温度的计算，直到计算出能够满足所述第 一预设阈值的水流量Qf ;所述存储模块，用于存储各种钢种的CCT曲线；所述显示模块，用 于显示用户输入的参数和最后计算的结果。
[0009] 本发明实施例提供的一种棒线材生产线控温轧制工艺的控制方法的有益效果包 括：从控温轧制生产的工艺要求出发，包括：温度控制、冷却过程中避免生成对最终产品性 能不利的相变组织，并提炼出影响上述生产工艺的因素，从而基于控制系统迭代运算完成 特定钢种采用控温轧制工艺进行生产时的参数设置，相比较现有技术照搬或者参照已投产 的生产线的方式，更加高效和精确。
【附图说明】
[0010] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述 中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些 实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附 图获得其它的附图。
[0011] 图1是本发明实施例提供的一种棒线材生产线控温轧制工艺的控制方法的流程 图；
[0012] 图2是本发明实施例提供的一种棒线材生产线控温轧制工艺的控制装置的结构 示意图；
[0013] 图3是本发明实施例提供的一种典型的连续冷却转变CCT曲线图；
[0014] 图4是本发明实施例提供的一种棒线材生产线控温轧制工艺的控制方法的流程 图；
[0015] 图5是本发明实施例提供的一种棒线材生产线控温轧制工艺的控制方法的流程 图。
【具体实施方式】
[0016] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0017] 为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
[0018] 实施例一
[0019] 如图1所示为本发明实施例提供的一种棒线材生产线控温轧制工艺的控制方法 的流程图，本实施例的控制方法适用于各种控温轧制工艺，尤其针对用于控制终轧温度的 冷却系统的参数设置，包括：水流量大小和均温阶段的均温长度，由图1可知，本发明提供 的一种棒线材生产线控温轧制工艺的控制方法的实施例包括：
[0020] 在步骤201中，根据所述钢种M和相应的连续冷却转变曲线特性，确定乳件生成相 变组织的临界相变温度和临界冷却速度。
[0021] 如图3所示，为一种典型的连续冷却转变曲线特性（Continuous Cooling Transformation，简写为：CCT)曲线，当表层冷却温度低于图3中马氏体转变开始线，并且 冷却速度大于马氏体临界冷却速度，反应在图3中落于冷却速度Vl曲线、坐标轴以及马氏 体转变开始线构成的区域时，则表层便会产生马氏体。因此，所述临界相变温度和临界冷却 速度可以是单独的两个数，也可以是准确记录所述马氏体转变开始线的矩阵，在此不作特 殊的限定。
[0022] 所述相变组织为对最终产品性能有不利影响的组织，包括：马氏体、贝氏体、铁素 体、珠光体中的一种或者多种。如碳钢，实际生产中在进入精轧阶段前要避免生成马氏体和 贝氏体组织，从而保证轧件的最终性能满足要求。
[0023] 在步骤202中，根据水冷箱长度值Ll和轧件的轧制速度V计算水冷时间tl，并通 过所述水冷时间tl和冷却水温度Tw，计算出达到所述临界相变温度和临界冷却速度时，对 应的最大水流量Qmax。
[0024] 由于，冷却过程中，轧件表层的温度相比中心和其它位置下降的快，因此，在控制 表层不生成相变组织的情况下，只需要计算轧件表面达到所述临界相变温度和临界冷却速 度时，对应的最大水流量Qmax。
[0025] 在步骤203中，在所述Qmax范围内，获取水流量初值Q。
[0026] 在步骤204中，根据所述水流量初值Q，获取所述轧件在完成水冷阶段，进入均温 阶段时，乳件的中心温度和表面温度。
[0027] 在步骤205中，根据轧件各结点的热量传递关系，计算轧件的均温温度。
[0028] 在步骤206中，判断所述均温温度和所述目标温度的绝对差值超出第一预设阈 值，则调整水流量Q重新进行均温温度的计算，直到计算出能够满足所述第一预设阈值的 水流量Qf。
[0029] 本实施例从控温轧制生产的工艺要求出发，包括：温度控制、冷却过程中避免生成 对最终产品性能有不利影响的相变组织，并提炼出影响上述生产工艺要求的因素，从而基 于控制系统迭代运算完成特定钢种在进入精轧之前为满足所述生产工艺要求，需要提供的 水流量，相比较现有技术照搬或者参照已投产的生产线的方式，更加高效和精确。
[0030] 本实施例给出了如何在保证均温温度达到目标温度和避免水冷时生成相变组织 的双重条件下，得出满足控温轧制工艺生产时的水流量，并且，为了在均温阶段完成轧件中 心到表面的热量传递，还需要为其提供适当的均温距离。结合本实施例，具体的，在判断所 述均温温度和所述目标温度的绝对差值小于所述第一阈值时，所述方法还包括：
[0031] 获取轧件达到所述均温温度的时间，并根据轧件的轧制速度，计算得到均温距离 L2〇
[0032] 本实施例的递归过程还存在一种判断结果，即当水流量调整到Qmax时，仍然无法 计算得到满足所述第一预设阈值的均温温度时，控制系统返回此钢种M和/或轧件规格D 不适合采用控温轧制工艺进行生产。
[0033] 本实施例的实现需要基于现有的低温轧制领域的相关算法，具体的算法公式因为 不同公司实践和总结原因可能会有稍许不同，接下来将通过算法中主要过程来阐述如何实 现通过水冷阶段时获取轧件的中心温度和表面温度，具体包括：
[0034] 根据轧件规格D，将轧件的半径分成n-1个Λ r，每隔Λ r定义1个结点