1780mm熱軋帶鋼板形控制系統

1、2009.1,安鋼技術交流,軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室（東北大學）,1780mm熱軋帶鋼板形控制系統,2009.1,1.板形控制系統2.預設定模塊3.板形動態(tài)控制模塊4.軋輥磨損模塊5.軋輥熱凸度模塊6.自適應模型,主要內容,2009.1,在帶鋼進入精軋機組之前，確定各機架工作輥橫移位置及彎輥力預設定值，同時計算板形動態(tài)控制模塊所需參數，保證成品帶鋼的目標凸度及良好的平直度。,1.1 總體功能,1. 板形控制系統,2

2、009.1,四輥軋機熱連軋帶鋼板形設定計算模型的目的是在帶鋼翹曲度極限允許范圍內完成帶鋼在精軋機組內的比例凸度分配，采用精軋機組負荷分配、軋輥輥形設計、工作輥橫移、工作輥彎輥等調節(jié)手段，在滿足帶鋼成品厚度精度的基礎上得到良好的板形。,板形設定的實質,2009.1,1.2 板形控制系統的組成,,2009.1,,1.3 板形控制系統的模型結構,2009.1,2.1 功 能,2. 預設定模塊,預設定模型,輸 入精軋設定數據

3、軋輥熱凸度軋輥磨損輥縫自適應目標凸度目標平直度,輸 出s(i)Fw(i),,,,,2009.1,2.2 預設定模塊總體結構,2009.1,,,板凸度控制區(qū),平直度控制區(qū),板形控制策略,2009.1,在預設定計算過程中，工作輥橫移和彎輥力的計算是圍繞著帶鋼凸度在各個機架間分配進行的。所以預設定，就是考慮各種因素綜合影響時，各機架輥縫凸度的分配計算。式中：S0 —基礎輥縫凸度，mm； SC

4、OR—輥縫凸度修正量，mm； F(a)—橫移對輥縫凸度的影響，mm； F(FW)—彎輥力對輥縫凸度的影響，mm。,2.3 輥縫凸度計算模型,2009.1,(1)首先根據粗軋帶鋼比例凸度及成品帶鋼目標比例凸度初步分配各機架出口目標板凸度C(i)及比例凸度CP(i) (2)利用負荷分布修正該機架C(i)及CP(i)，得到新的目標板凸度C*(i)及比例凸度CP*(i)。 (3)在不考慮F(a

5、)影響時，根據基本輥縫凸度、輥縫修正值和負荷分布 確定輥縫凸度(4)由式 計算考慮橫移的輥縫凸度值。 (5)如果有多個橫移位置 ，把與最小磨損修正值對應的 橫移位置作為最佳橫移位置；否則把輥縫凸度與 偏差取最小值 的橫移位置作為最佳橫移位置。,,,,,2.4 工作輥橫移位置的計算,2009.1,精軋機組F5~F7機架采用平輥橫移時，需要增加

6、平輥最優(yōu)橫移模型計算模型。該模型考慮帶鋼斷面形狀的優(yōu)化，確定橫移位置。 平輥橫移對軋輥等效凸度沒有影響，主要作用是分散軋輥熱凸度、使軋輥磨損平滑均勻，避免帶鋼邊部產生局部高點，以便實現自由程序軋制。,2.5 平輥最優(yōu)橫移模型,2009.1,2.5.1 周期性橫移合理步長的確定,2009.1,2.5.1 周期性橫移合理步長的確定,2009.1,2.5.2 平輥最佳橫移步長的確定,局部高點擬合區(qū)間 生產實踐表明，帶

7、鋼局部高點一般產生在邊部，所以選擇距離帶鋼邊部 10－200 mm軋輥段作為局部高點的擬合及搜索區(qū)間。,2009.1,(2) 采用12次多項式擬合軋輥磨損及熱凸度輪廓曲線。(3) 確定擬合曲線局部高點的極大值與極小值，并將兩者 的差值的絕對值作為目標評價函數。(4) 針對所有的橫移位置，求出使目標評價函數取最小值 的橫移位置，即為工作輥最優(yōu)橫移位置。,2.5.2 平輥最佳橫移步長的確定,2009.1,利用負荷

8、分布對板凸度C(i)和比例凸度CP(i)初始值進行 修正，確定出合理的帶鋼凸度C*(i)和比例凸度CP*(i)。,(2) 計算彎輥力取基準值時輥縫：,(3) 計算彎輥力：,2.6 彎輥力計算,2009.1,3.板形動態(tài)控制模塊,功能描述: 根據軋輥熱凸度實時計算值和預設定計算控制參數實時修正彎輥力，實現帶鋼凸度及平直度的動態(tài)控制。反饋控制 從帶鋼到達精軋出口板形測量儀開始到帶鋼到達卷取機為

9、止，當帶鋼平直度實測值與平直度目標值偏差超過一定值時，考慮軋輥熱凸度實時計算值，計算彎輥力修正量，通過比例積分控制周期地動態(tài)調整精軋機組最后活躍機架的彎輥力。(2) 前饋控制 前饋控制是為了補償AGC等負荷波動產生的平直度變化。在帶鋼卷取之后到拋鋼之前，當彎輥力和軋制力鎖定之后，周期計算彎輥力的修正量。,2009.1,4. 軋輥磨損模塊,功 能: 計算軋輥磨損量，為板形預設定模塊提供軋輥磨損數據。

10、 軋輥磨損是每軋一塊帶鋼計算一次，在一個軋制換輥計劃內，軋輥磨損計算值逐塊進行累加。 從理論上推導軋輥磨損計算公式極為困難，考慮軋制力、軋制長度、軋輥材質、接觸弧長等影響因素，采用統計回歸模型計算軋輥的磨損。,2009.1,4.1 軋制一卷帶鋼后工作輥磨損,2009.1,首先計算工作輥上8個特定磨損點的磨損量。(2) 沿工作輥輥面全長等分為301個磨損點。(3) 根據各磨損點所處磨損段的不同，進行工作輥

11、磨損插值計算。,4.2 工作輥磨損計算步驟,式中： Kw—工作輥磨損系數；Dw—工作輥直徑； LS—該道次軋制帶鋼的長度； L—工作輥壓扁接觸弧長； pB—單位寬度軋制力； KS—工作輥磨損指數。,2009.1,4.3 工作輥磨損計算實例,,2009.1,軋輥溫度場計算采用2維有限差分方法，將軋輥徑向分成4層，軸向將半個軋輥分成10段。

12、根據層、段之間的傳熱、軋輥與帶鋼的接觸傳熱和水冷、空冷等表面的對流，從能量守恒出發(fā)，計算軋輥的溫度分布，進而計算軋輥的熱凸度。,5. 軋輥熱凸度計算模塊,2009.1,,5.1 軋輥熱凸度計算實例,2009.1,,5.2 工作輥中部膨脹量的變化,2009.1,輥縫長期適應值；—計算基礎輥縫凸度輥縫短期適應值；—計算基礎輥縫凸度平直度適應值；—計算軋輥橫移和彎輥力彎輥力適應值?！嬎丬堓仚M移和彎輥力,6. 自適應模型,2009.1,

13、短期適應值是帶鋼凸度計算值與測量值之差。 帶鋼經過最后一個活躍機架時，計算輥縫凸度的短期適應值。 短期適應值的作用是對同一規(guī)格的帶鋼的適應值，在對下一塊帶鋼進行預設定計算時，作為反饋值參與基礎輥縫凸度的計算。,6.1 短期自適應模型,2009.1,帶鋼經過最后一個活躍機架并且再計算完成后，計算長期適應值，并按帶鋼厚度、寬度、硬度等級所產生的索引代碼保存到長期適應值文件中。當軋相同類型帶鋼時，從長期適應文件中讀取相應的長期

14、適應值，同短期適應值一起作為基礎輥縫凸度的一部分。,6.2 長期自適應模型,2009.1,平直度適應值是由于平直度測量值與再計算值之差所導致輥縫凸度的變化量。 當再計算結束后，收到平直度實際數據時，進行平直度適應值計算。 平直度適應值作為反饋值用于軋輥橫移和彎輥力的計算過程。,6.3 平直度自適應模型,2009.1,彎輥力適應值是由于彎輥力實測值與預設定值的偏差導致的輥縫凸度變化量。 彎輥力適應值應用于軋輥橫移位置和