1780mm熱軋帶鋼板形控制系統(tǒng)

1、2009.1,安鋼技術(shù)交流,軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（東北大學(xué)）,1780mm熱軋帶鋼板形控制系統(tǒng),2009.1,1.板形控制系統(tǒng)2.預(yù)設(shè)定模塊3.板形動(dòng)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(yīng)模型,主要內(nèi)容,2009.1,在帶鋼進(jìn)入精軋機(jī)組之前，確定各機(jī)架工作輥橫移位置及彎輥力預(yù)設(shè)定值，同時(shí)計(jì)算板形動(dòng)態(tài)控制模塊所需參數(shù)，保證成品帶鋼的目標(biāo)凸度及良好的平直度。,1.1 總體功能,1. 板形控制系統(tǒng),2

2、009.1,四輥軋機(jī)熱連軋帶鋼板形設(shè)定計(jì)算模型的目的是在帶鋼翹曲度極限允許范圍內(nèi)完成帶鋼在精軋機(jī)組內(nèi)的比例凸度分配，采用精軋機(jī)組負(fù)荷分配、軋輥輥形設(shè)計(jì)、工作輥橫移、工作輥彎輥等調(diào)節(jié)手段，在滿足帶鋼成品厚度精度的基礎(chǔ)上得到良好的板形。,板形設(shè)定的實(shí)質(zhì),2009.1,1.2 板形控制系統(tǒng)的組成,,2009.1,,1.3 板形控制系統(tǒng)的模型結(jié)構(gòu),2009.1,2.1 功 能,2. 預(yù)設(shè)定模塊,預(yù)設(shè)定模型,輸 入精軋?jiān)O(shè)定數(shù)據(jù)

3、軋輥熱凸度軋輥磨損輥縫自適應(yīng)目標(biāo)凸度目標(biāo)平直度,輸 出s(i)Fw(i),,,,,2009.1,2.2 預(yù)設(shè)定模塊總體結(jié)構(gòu),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(yù)設(shè)定計(jì)算過(guò)程中，工作輥橫移和彎輥力的計(jì)算是圍繞著帶鋼凸度在各個(gè)機(jī)架間分配進(jìn)行的。所以預(yù)設(shè)定，就是考慮各種因素綜合影響時(shí)，各機(jī)架輥縫凸度的分配計(jì)算。式中：S0 —基礎(chǔ)輥縫凸度，mm； SC

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

5、)影響時(shí)，根據(jù)基本輥縫凸度、輥縫修正值和負(fù)荷分布 確定輥縫凸度(4)由式 計(jì)算考慮橫移的輥縫凸度值。 (5)如果有多個(gè)橫移位置 ，把與最小磨損修正值對(duì)應(yīng)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(jì)算,2009.1,精軋機(jī)組F5~F7機(jī)架采用平輥橫移時(shí)，需要增加

6、平輥?zhàn)顑?yōu)橫移模型計(jì)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(duì)軋輥等效凸度沒(méi)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(chǎn)生局部高點(diǎn)，以便實(shí)現(xiàn)自由程序軋制。,2.5 平輥?zhàn)顑?yōu)橫移模型,2009.1,2.5.1 周期性橫移合理步長(zhǎng)的確定,2009.1,2.5.1 周期性橫移合理步長(zhǎng)的確定,2009.1,2.5.2 平輥?zhàn)罴褭M移步長(zhǎng)的確定,局部高點(diǎn)擬合區(qū)間 生產(chǎn)實(shí)踐表明，帶

7、鋼局部高點(diǎn)一般產(chǎn)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(diǎn)的擬合及搜索區(qū)間。,2009.1,(2) 采用12次多項(xiàng)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(diǎn)的極大值與極小值，并將兩者 的差值的絕對(duì)值作為目標(biāo)評(píng)價(jià)函數(shù)。(4) 針對(duì)所有的橫移位置，求出使目標(biāo)評(píng)價(jià)函數(shù)取最小值 的橫移位置，即為工作輥?zhàn)顑?yōu)橫移位置。,2.5.2 平輥?zhàn)罴褭M移步長(zhǎng)的確定,2009.1,利用負(fù)荷

8、分布對(duì)板凸度C(i)和比例凸度CP(i)初始值進(jìn)行 修正，確定出合理的帶鋼凸度C*(i)和比例凸度CP*(i)。,(2) 計(jì)算彎輥力取基準(zhǔn)值時(shí)輥縫：,(3) 計(jì)算彎輥力：,2.6 彎輥力計(jì)算,2009.1,3.板形動(dòng)態(tài)控制模塊,功能描述: 根據(jù)軋輥熱凸度實(shí)時(shí)計(jì)算值和預(yù)設(shè)定計(jì)算控制參數(shù)實(shí)時(shí)修正彎輥力，實(shí)現(xiàn)帶鋼凸度及平直度的動(dòng)態(tài)控制。反饋控制 從帶鋼到達(dá)精軋出口板形測(cè)量?jī)x開(kāi)始到帶鋼到達(dá)卷取機(jī)為

9、止，當(dāng)帶鋼平直度實(shí)測(cè)值與平直度目標(biāo)值偏差超過(guò)一定值時(shí)，考慮軋輥熱凸度實(shí)時(shí)計(jì)算值，計(jì)算彎輥力修正量，通過(guò)比例積分控制周期地動(dòng)態(tài)調(diào)整精軋機(jī)組最后活躍機(jī)架的彎輥力。(2) 前饋控制 前饋控制是為了補(bǔ)償AGC等負(fù)荷波動(dòng)產(chǎn)生的平直度變化。在帶鋼卷取之后到拋鋼之前，當(dāng)彎輥力和軋制力鎖定之后，周期計(jì)算彎輥力的修正量。,2009.1,4. 軋輥磨損模塊,功 能: 計(jì)算軋輥磨損量，為板形預(yù)設(shè)定模塊提供軋輥磨損數(shù)據(jù)。

10、 軋輥磨損是每軋一塊帶鋼計(jì)算一次，在一個(gè)軋制換輥計(jì)劃內(nèi)，軋輥磨損計(jì)算值逐塊進(jìn)行累加。 從理論上推導(dǎo)軋輥磨損計(jì)算公式極為困難，考慮軋制力、軋制長(zhǎng)度、軋輥材質(zhì)、接觸弧長(zhǎng)等影響因素，采用統(tǒng)計(jì)回歸模型計(jì)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(jì)算工作輥上8個(gè)特定磨損點(diǎn)的磨損量。(2) 沿工作輥輥面全長(zhǎng)等分為301個(gè)磨損點(diǎn)。(3) 根據(jù)各磨損點(diǎn)所處磨損段的不同，進(jìn)行工作輥

11、磨損插值計(jì)算。,4.2 工作輥磨損計(jì)算步驟,式中： Kw—工作輥磨損系數(shù)；Dw—工作輥直徑； LS—該道次軋制帶鋼的長(zhǎng)度； L—工作輥壓扁接觸弧長(zhǎng)； pB—單位寬度軋制力； KS—工作輥磨損指數(shù)。,2009.1,4.3 工作輥磨損計(jì)算實(shí)例,,2009.1,軋輥溫度場(chǎng)計(jì)算采用2維有限差分方法，將軋輥徑向分成4層，軸向?qū)雮€(gè)軋輥分成10段。

12、根據(jù)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(duì)流，從能量守恒出發(fā)，計(jì)算軋輥的溫度分布，進(jìn)而計(jì)算軋輥的熱凸度。,5. 軋輥熱凸度計(jì)算模塊,2009.1,,5.1 軋輥熱凸度計(jì)算實(shí)例,2009.1,,5.2 工作輥中部膨脹量的變化,2009.1,輥縫長(zhǎng)期適應(yīng)值；—計(jì)算基礎(chǔ)輥縫凸度輥縫短期適應(yīng)值；—計(jì)算基礎(chǔ)輥縫凸度平直度適應(yīng)值；—計(jì)算軋輥橫移和彎輥力彎輥力適應(yīng)值?！?jì)算軋輥橫移和彎輥力,6. 自適應(yīng)模型,2009.1,

13、短期適應(yīng)值是帶鋼凸度計(jì)算值與測(cè)量值之差。 帶鋼經(jīng)過(guò)最后一個(gè)活躍機(jī)架時(shí)，計(jì)算輥縫凸度的短期適應(yīng)值。 短期適應(yīng)值的作用是對(duì)同一規(guī)格的帶鋼的適應(yīng)值，在對(duì)下一塊帶鋼進(jìn)行預(yù)設(shè)定計(jì)算時(shí)，作為反饋值參與基礎(chǔ)輥縫凸度的計(jì)算。,6.1 短期自適應(yīng)模型,2009.1,帶鋼經(jīng)過(guò)最后一個(gè)活躍機(jī)架并且再計(jì)算完成后，計(jì)算長(zhǎng)期適應(yīng)值，并按帶鋼厚度、寬度、硬度等級(jí)所產(chǎn)生的索引代碼保存到長(zhǎng)期適應(yīng)值文件中。當(dāng)軋相同類型帶鋼時(shí)，從長(zhǎng)期適應(yīng)文件中讀取相應(yīng)的長(zhǎng)期

14、適應(yīng)值，同短期適應(yīng)值一起作為基礎(chǔ)輥縫凸度的一部分。,6.2 長(zhǎng)期自適應(yīng)模型,2009.1,平直度適應(yīng)值是由于平直度測(cè)量值與再計(jì)算值之差所導(dǎo)致輥縫凸度的變化量。 當(dāng)再計(jì)算結(jié)束后，收到平直度實(shí)際數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)行平直度適應(yīng)值計(jì)算。 平直度適應(yīng)值作為反饋值用于軋輥橫移和彎輥力的計(jì)算過(guò)程。,6.3 平直度自適應(yīng)模型,2009.1,彎輥力適應(yīng)值是由于彎輥力實(shí)測(cè)值與預(yù)設(shè)定值的偏差導(dǎo)致的輥縫凸度變化量。 彎輥力適應(yīng)值應(yīng)用于軋輥橫移位置和