北台1780mm热轧带钢精轧机组负荷及厚度分配

1、北台1780mm热轧带钢精轧机组负荷及厚度分配【摘 要】该文介绍了北台1780mm热连轧生产线从美国IPSS公司引进的热轧带钢精轧机组负荷及厚度分配模型控制思想，深入研究了负荷及厚度分配的数学模型，给出了模型计算厚度用的数学公式，通过厚度与轧制力分配的迭代计算使最终的厚度分配能够满足精轧机组轧制力分配比与目标负荷分配比相一致。实践证明该负荷及厚度分配方法能充分发挥精轧机组的设备能力，确保稳定生产。【关键词】热轧带钢 精轧机组 负荷分配 厚度分配 轧制力1.前言热轧带钢合理的精轧机组厚度分配是保证精轧机组稳定生产的重要前提。合理分配精轧各机架的厚度，要考虑设备条件的限制及工艺上的限制。对于带钢热

2、连轧机来说，各机架的设备限制条件大致相同，但各机架的工艺条件不同，如头几个机架轧件厚，温度高，压下量可以大些，后几个机架轧件薄，温度低，压下量将逐个机架降低，但速度逐架升高1。二级模型控制根据轧件、轧机特性和工艺要求快速计算出满足特定优化目标的负荷分配，国内外使用的负荷分配方法主要是能耗曲线法或负荷分配系数方法。IPSS公司模型计算用到的一些基本数据都存在了模型表中，负荷分配模型用到的数据主要存放在家族厚度表TRD(Thickness Range Data Table)中。该模型表中负荷及厚度分配的经验值即根据能耗曲线的原理和大量的经验数据总结出来的，采用模型表的经验值作为厚度分配的初始值，按

3、照负荷分配比和轧制力分配比相一致的原则进行厚度和轧制力的迭代计算，可得到最佳的厚度分配的目标值。同时根据实际轧制情况可针对极限机架对模型表中的经验值作出调整，以达到最佳的目标值，实践证明该厚度分配方法能够充分发挥精轧机组的设备能力，实现精轧机组的稳定生产。2.TRD表的基本结构TRD表按照低碳钢、中碳钢、高碳钢以及特殊钢种等划分为8个钢种家族，每个钢种家族划分10个厚度级别（轧机设计能力范围内的厚度），各家族对应的厚度级别表存储一些经验数据以及根据轧制该钢种反馈回的自学习的相关数据。3.负荷分配目标值的确定负荷合理分配是指各个机架功率均匀分配或各个机架轧制力的合理分配，特别是后几个机架轧制力的

4、分配将会直接影响成品的凸度和平直度。一般说，由于前几个机架速度低，压下量大，轧制力及轧制力矩往往是其限制条件。而后面几个机架，由于速度高，其功率往往受到限制，而且为了保持成品平直度，后几个机架的轧制力应有一个合理分配2。TRD表中的负荷分配值是在满足工艺要求，考虑各机架能力大小、避免机架极限，并结合不同钢种不同带钢宽度下各机架能耗的经验值，根据实际轧制情况给出最佳的轧制力负荷（以下简称为负荷）分配值。模型表中负荷分配值如有不妥可进行修改，如发现某机架经常出现极限条件，可修改模型表中的分配值。表1为某厚度级别的初始负荷分配值，如下：表1 某厚度级别表的初始负荷分配值 机架号目标宽度F1F2F3F

5、4F5F6F7<1000mm1.0000.9500.8900.8000.7000.6500.600>1400mm1.0000.9500.8900.8200.8000.7000.600各机架的负荷分配是在模型表中给定的负荷分配值的基础上，结合操作工的修正值以及各项补偿值来确定各机架的最终负荷分配值的，确定负荷分配比的简要流程见图1。YN判断各机架是否空过将各机架补偿值、操作工修正值等相加得到各机架新的负荷分配值寻找负荷分配值最大的机架，将其它机架的负荷分配值与其相比，重新确定各机架目标负荷分配值初始化结束根据不同宽度选择模型表中的负荷分配值（参见表1），如果1000mm<=宽度

6、<=1400mm，则通过相应的计算来确定对应宽度的负荷分配比(详细算法略)对空过机架的相邻机架负荷进行调整（详细算法略）图1 目标负荷分配比计算流程图4.厚度分配目标值的设定厚度设定的任务是根据将要进入轧机的坯料初始数据及实测数据，对轧机各机架的出口厚度进行分配，满足各机架的轧制力比与目标负荷分配比相一致，并使精轧出口厚度分配达到目标厚度值。通过相关模型计算出各机架的辊缝设定值和速度设定值。北台厚度控制的相关设备见表2。表2 北台1780mm热连轧厚度控制相关设备的基本情况机架（7架）设备名称F1F2F3F4F5F6F7AGC液压缸辊缝测量仪厚度测量仪Thermo公司RM215轧制力测量

7、仪ABB公司4.1 初始厚度分配如果该块板坯是模型第一次设定时(炉头坯)的厚度分配计算，则根据目标的带钢出口厚度和模型表中的厚度分配值（模型表中储存的此规格平均厚度分配的经验值见表3），计算各机架的初始厚度分配值。表3 某厚度级别表的初始厚度分配值机架号精轧入口F1F2F3F4F5F6F7出口目标厚度39.9127.6417.8813.119.9507.7096.1555.304各机架出口的厚度分配计算：式(1)中：ThkOutstd各机架出口厚度(0std7)ThkModstd模型表中的各机架出口厚度（见表3）ThkIn精轧入口目标厚度ThkMod0模型表中的精轧入口厚度（见表3）ThkOu

8、t精轧出口目标厚度ThkModnLast模型表中的精轧出口厚度（见表3）第一次厚度设定计算即根据模型表中的厚度分配值按照一定的比例关系进行厚度初始值分配。如果不是第一次设定计算（一块钢需进行多次设定计算），则用上次设定计算的厚度分配值代替模型表的厚度分配值，再次对各机架的厚度分配进行初始化计算。4.2 目标厚度分配目标厚度分配即在初始厚度分配的基础上，计算各机架的轧制力分配比是否与目标负荷分配比相一致。如果不一致，根据各机架轧制力比与负荷分配比的差值重新调节各机架压下量。目标厚度分配的基本流程见图2。YNYN初始化规格化各机架目标负荷分配比（各机架负荷与最大机架负荷分配值的比值）调用相关程序计

9、算各机架轧制力和温度等相关参数计算各机架的轧制力分配比（各机架轧制力与最大机架轧制力的比值），保存原有的厚度分配值轧制力比与负荷分配比的差值是否满足精度（0.002）重新分配各机架厚度：如果给定轧制力小于目标负荷轧制力值，则增加本架压下量，即减小本架出口厚度；反之增加厚度（压下量与轧制力之间精确计算的详细算法略）计算新分配的精轧出口机架厚度与目标厚度的差值，并按一定的比例关系将该差值分配到各机架，精轧出口机架厚度保持目标厚度值不变循环迭代计算次数>20结束并返回主程序报警：负荷分配不能达到目标值图2 目标厚度分配计算流程图5.厚度控制效果经过一年多对多钢种、多厚度规格钢卷的轧制，根据各机

10、架轧机出现的极限（电流、功率等）状态，结合工艺空过机架和故障空过机架实际情况，通过对模型经验值的适当修正以及特殊情况下操作工的干预，已经形成了较为成熟的初始负荷分配值。实践证明该厚度分配方法可充分发挥精轧机组能力，确保各机架轧制力合理分配，见表4。表4 北台1780mm热连轧典型钢种厚度分配的各机架轧制力及功率的分配机架号钢种及规格F1F2F3F4F5F6F7Q235厚=5.5mm宽=1500mm本架轧制力给定值/本架轧制力最大值60.6%58.8%54.1%49.7%58.2%53.1%48.7%本架轧制力给定值/各架轧制力给定值总和17.1%16.5%15.2%13.9%13.6%12.4%11.4%本架功率给定值/本机架功率最大值40.4%48.7%46.3%51.2%71.8%65.8%71.5%本架功率给定值/各机架功率给定值总和10.9%13.1%12.4%13.7%17.2%15.7%17.1%6.结论根据能耗曲线原理和大量负荷初始分配、厚度初始分配的经验数据构建的模型表，具有结构简单、计算方便、分配清晰，应用灵活等优点，结合相应的数学计算方法和操作员人工修正解决了模型表固化的缺陷。实际生产证明了该负荷及厚度分配方法能够充分发挥精轧机组的设备能力，实现精轧机组的稳定生产。但在轧制新钢种过程中，轧制前几块钢时，某些