热连轧精轧自适应穿带模型的应用研究

1、热连轧精轧自适应穿带模型的应用研究胡松涛 杨翠英(攀枝花钢铁公司热轧厂，617062)（四川机电职业技术学院）摘要针对攀钢热轧板厂三期技改后精轧模型设定精度受粗轧中间坯厚度、宽度和温度等参数的影响较大，造成精轧设定模型预报轧制参数预报精度下降的现象，提出采用精轧自适应穿带模型补偿由于上述缺陷带来的不良影响，以减轻对精轧自学习模型的干扰。关键词热连轧自适应中间坯厚度 轧制力辊缝STUDY AND APPLICATION FOR ADAPTION MODELOF HOT STRIP FINISHING MILLHU SongTaoHot strip mill of PanZhiHua Iron a

2、nd Steel company, PanZhiHua city, SiChuan,China,617062 Yang CuiYingSiChuan Electromachine Institute of Vocation and TechnologyAbstract Considering that the accuracy of the finish rolling model was mainly affected by such parameters as the width and thickness of transfer bar, temperature and so on, w

3、hich resulted in the decrease of the precision of rolling parameters forecast by the model, after the third phase reconstruction in The Hot Rolling Mill of Pangang, a self-adaptive finish rolling model was proposed to compensate the shortcomings described above, in an effort to reduce their disturba

4、nce for the model.Key words Hot strip mill；Adaption；Bar thickness；Force；Gap 1前言在热连轧生产过程中，精轧机组的设定模型是核心控制部份，长期以来提高精轧模型的设定精度是国内外模型人员研究的主要方向1-4。而在传统的热连轧工艺中，无论是在工厂设计还是在轧线设备布局时都没有考虑在末架粗轧机出口布置测厚装置，除非是在中厚板的工厂设计中。中间坯(末架粗轧机末道次轧出的带坯称为中间坯)的厚度是根据轧制的目标厚度、实测轧制力和辊缝计算获得，但往往受实测参数的影响，实际的中间坯厚度一般有±1mm的误差，严重时误差达到

5、77;3mm甚至更多，同时受中间坯温度和宽度测量精度的影响，精轧轧制规程的设定精度受到较大影响。精轧的轧制规程是精轧过程机数学模型根据中间坯厚度、宽度、温度的实测数据和轧件的原始数据信息完成对本块钢的轧制力、辊缝、速度、温度、机架间张力、角度等的轧制参数的预设定5，在热轧生产中，当中间坯厚度、宽度、温度的实测数据与实际值发生严重偏离现象时，据此进行的精轧轧制规程计算精度严重下降，严重影响轧件轧制力预报精度，随之轧机弹跳量预报不准确。根据该规程进行轧制，精轧各机架金属秒流量不平衡，轧制状态不稳定，带钢的尺寸精度降低，机械性能难以保证，正常的生产过程受到较大制约。随着国际国内热连轧轧制技术的不断发

6、展，市场对热轧产品的实物质量要求不断提高，为满足产量日益增长、规格不断扩大、质量要求更加严格的热轧生产需要，就必须提高热连轧数学模型的设定精度，同时要排除轧制状态异常情况下的轧制参数预报精度不准对模型自学习项的干扰，确保精轧模型参数在合理的范围内波动，参数不会出现歧向发展，而精轧自适应穿带模型正是解决上面问题较为有力的措施之一，投入精轧自适应穿带模型可以有效提高精轧模型设定精度和稳定性，增强精轧数学模型对现场轧制工况的适应能力。2 精轧自适应穿带模型的功能及控制原理2.1 精轧自适应穿带模型的功能精轧自适应穿带模型的主要功能是为了保证精轧末机架出口的头部厚度精度和提高精轧模型对轧制参数的预报精

7、度，同时保证各机架秒流量相匹配，轧制状态稳定，产品实物质量提高。为了确保精轧自适应穿带功能的正常投用和自适应模型的计算精度，在带钢穿带过程中二级数据采集系统对各机架的头部扫描数据处理的准确性是决定自适应功能投用效果好坏的关键，同时自适应模型在软件设计中增加对实测数据的有效性进行检查和增设边界条件，对修正结果的范围进行了限制。2.2 精轧自适应穿带模型的控制原理精轧自适应穿带模型功能投入后，如果操作工在二级操作界面上选择了需要投用的机架，精轧二级自适应模型根据实测的轧制力、辊缝和速度进行自适应穿带的设定修正计算，并把对下游机架的自适应修正结果下传到一级。具体控制过程是在本机架穿带时，精轧二级系统

8、通过机架咬钢信号在规定的起止时间内完成自适应穿带计算所需的实测值采集，自适应穿带模型根据设定模型的计算结果与实测参数对比，并通过有效性检查完成对轧制参数的计算，下发规程至一级实现对其后续各机架的辊逢和速度进行修正。在控制逻辑中要判断二级操作界面上操作工对F1-F3机架的选择（选择其中1架或其中2架或3架全选），以准备自适应穿带设定所需的相关参数。当F1咬钢时对F1以后的各机架进行修正设定，F2咬钢时对F2之后的各机架进行修正设定，F3咬钢时对F3之后的各机架进行修正设定。受数据采集时间和一级设备定位时间等条件的限制，一般只对前三个机架进行自适应穿带计算。自适应穿带模型从本质上说是在过程控制计算

9、机上实现了精轧模型的前馈控制，主要是对出口厚度的前馈控制。3精轧自适应穿带模型的应用研究轧制力再计算终止计算厚度再计算摩擦f再计算材质特性结果获取相关参数温度再计算YESYES修正计算FMSELADP自适应进程由通讯程序完成L1数据采集及平均，控制逻辑收集数据并激活模型数据检查基准计算修正结果下传L13.1提高中间坯实测参数的精度1、改善粗轧出口区的测量环境，如通讯信号受到干扰或水雾等，确保高温计、测宽仪正常工作；图3-1 控制流程图2、定期标定检测仪表(高温计、测宽仪、压头)；3、中间坯表面氧化铁皮未除净；4、两级自动化数据采集、数据过滤、有效性检查及边界条件设置。3.2软件实现过程如图31

10、。3.3软件算法及步骤在自适应穿带模型中，模型设定计算是根据秒流量相等原则通过对上游机架的设定速度和辊缝与实测速度和辊缝比较，其差值用于对下游机架的速度和辊缝进行补偿。具体工作原理及算法步骤如下：1）根据每个机架穿带时的实测轧制力与预报轧制力偏差用厚度计方程去估算机架的厚度误差63-13-1式中：S实测辊缝与预报辊缝误差，F实测轧制力与预报轧制力误差M(F,W)与轧制力、带钢宽度相关的轧机模数2）确定机架的变形抗力的偏差有两种方法根据每个机架穿带时的实测轧制力与预报轧制力偏差去估算机架轧制力的变形抗力误差3-23-2式中：实测轧制力与预报轧制力偏差，预报轧制力，i机架数通过机架的实测轧制力用轧

11、制力模型去反算屈服应力3-33-3式中：H,h机架入口厚度，出口厚度，TS,tS机架前张力，后张力R,v轧辊半径，轧辊速度，带钢与轧辊表面的摩擦系数P机架实测轧制力变形抗力偏差为3-43-4式中：预报的屈服应力3）变形抗力和厚度偏差不能用于对F1机架的控制，也不能用于已经完成穿带的机架，对于穿带的机架来说，只能将一个估算的变形抗力的加权平均值用于对下一块钢的控制。自适应穿带参数如下图32：对于F1机架3-5对于F2机架3-63-5、3-6式中：由于变形抗力偏差产生的轧制力偏差由于入口厚度产生的轧制力敏感系数3-7估算平均变形抗力的增益值图3-2自适应穿带模型参数，3-8如果用轧制力模型估算F2

12、机架的屈服应力偏差，同时包括估算出的F2机架的入口厚度偏差，平均变形抗力的增益值为，3-9对于F3机架3-10和 3-114）对于自适应穿带模型来说，轧机辊缝的变化与机架轧制速度是相匹配的，以保证机架间秒流量相等6，修正后的机架速度为3-123-12式中： （F6出口秒流量），n6，i第i机架5）如果自适应穿带功能投入，但轧制力实测值和辊缝实测值与精轧设定模型的预报值之差超过了自适应穿带模型允许修正的极限条件，或者修正结果超出了轧制参数修正的最大偏差，自适应穿带模型将终止设定。考虑到攀钢1450热连轧精轧机组设备严重老化，各机架刚度随着使用时间增加变化较大，精轧设定模型预报轧制力精度不够高等因

13、数，精轧自适应穿带模型在设定计算过程中根据实测的轧制力对精轧设定模型的变形抗力进行修正，根据实测的秒流量厚度对精轧设定模型预报的机架厚度进行修正，特别是对精轧机F1的入口厚度（中间坯来料厚度）进行修正。由于受机架间距离和轧制速度的影响，精轧自适应穿带功能投用仅限于精轧前三个机架，自适应穿带设定模型对这三个机架在自适应功能投用且机架选用时，在计算程序中对精轧机的轧制参数修正进行了充分考虑，最终根据各机架秒流量相等原则对下游机架的轧制速度、轧机辊缝进行补偿，对提高精轧机F6出口厚度命中率具有明显的效果。4精轧自适应穿带模型应用后的效果自2007年1月完全投用自适应穿带功能后，对25月生产情况和产品

14、质量进行统计，与2006年生产情况和产品质量进行比较，结果见表1。表1 精轧自适应穿带模型投用后的效果项 目优化前优化后1/4ASTM头部厚度命中率（%）89.293.65机架轧制力命中率(94%以内)（%）95.097.2由表1中的统计数据可见，精轧自适应模型投用后，机架轧制力预报精度和带钢头部厚度命中率得到明显提高，轧制过程稳定性大为改善，同时有利于减少设备事故的发生和带钢废次品的出现。因此，精轧自适应穿带模型的投用，对提高热轧带钢产品质量具有较大的意义，产生了比较明显的经济效益和社会效益。5结论通过生产过程精轧轧自适应穿带模型的投用，实验数据证明，此功能的投入不仅可以明显改善轧制参数的预

15、报精度和精轧出口带钢的头部命中率，同时还能优化精轧工艺模型参数，保证轧制过程稳定，提高产品实物质量。但是，在模型优化、维护与调整过程中因现场轧制工况复杂，偶而出现由于轧制参数越界自适应模型计算终止的情况，边界条件放大轧制过程的稳定性又受到较大影响，因而精轧自适应穿带模型有待进一步优化和完善。参考文献1 Hiroshi Haraki,Ryoichi Takahashi,kazuyoshi Kimura.Iron and steel Engineer, 1992,69(8:54)2 Vandeberg G P,Wright G B,Forsythe J A.Iron and SteelEngineer,1990,67(11):173 Adam Randall.Iron and Steel Engineer,1997,74(8):314 Vlistair F,Mac Alister.Iron and Steel Engineer,1989,66(12):385 杨节. 轧制过程数学模型. 北京: 冶金工业出版社，1993. 1541566 赵家骏. 板带钢