熱軋過程控制

1、RAL建龍建龍1780mm帶鋼熱連軋過程機帶鋼熱連軋過程機板形控制系統(tǒng)板形控制系統(tǒng)功能說明功能說明板帶軋制板形與板凸度的控制板帶軋制板形與板凸度的控制RAL 主要內(nèi)容主要內(nèi)容1.軋機主要技術(shù)參數(shù) 2.板形控制系統(tǒng)3.預(yù)設(shè)定模塊4.板凸度動態(tài)控制模塊5.軋輥磨損模塊6.軋輥熱凸度模塊7.自適應(yīng)計算模塊RALPCFC二級模型結(jié)構(gòu)二級模型結(jié)構(gòu)RAL實行大壓下道次數(shù)減少后軋制負荷的增大實行大壓下道次數(shù)減少后軋制負荷的增大Blue10板凸度、板形控制的作用板凸度、板形控制的作用RAL1.1.軋機主要技術(shù)參數(shù)軋機主要技術(shù)參數(shù) 軋軋機機號號最大直徑最大直徑/最小直徑最小直徑 輥身長，輥身長，mmPmaxtv

2、m/minFWkNshiftmm工作輥工作輥支承輥支承輥F1 800/710 1980 1550/14002121200 100F2 800/710 1980 1550/1400348F3 800/710 1980 1550/1400502F4 700/625 1980 1550/1400690F5 700/625 1980 1550/1400892F6 700/625 1980 1550/14001056F7 700/625 1980 1

3、550/14001210RAL2.2.板形控制系統(tǒng)板形控制系統(tǒng) 2.1 2.1 板形控制系統(tǒng)的組成板形控制系統(tǒng)的組成 (1) 預(yù)設(shè)定計算預(yù)設(shè)定計算(再計算再計算)模塊模塊 (2) 板凸度動態(tài)控制模塊(BA) (3) 軋輥磨損計算模塊 (4) 軋輥熱凸度計算模塊 (5) 自適應(yīng)計算模塊 RAL2.2 2.2 板形控制系統(tǒng)的功能板形控制系統(tǒng)的功能 在帶鋼進入精軋機組之前，確定各機架工作輥橫移位置、彎輥力預(yù)設(shè)定值，同時確定AGC補償系數(shù)及板凸度動態(tài)控制模塊所需參數(shù)，保證成品帶鋼的目標凸度及良好的平直度。RAL2.32.3 板形控制系統(tǒng)的控制策略板形控制系統(tǒng)的控制策略目標值板

4、凸度平直度 精軋道次設(shè)定數(shù)據(jù)測量裝置實際數(shù)據(jù)注：兩個橫線方框 代表算法模型 方框代表數(shù)據(jù)預(yù) 設(shè) 定每個機架的設(shè)定值磨損計算自適應(yīng)再計算板凸度控制熱凸度計算 RAL2.4 板形控制系統(tǒng)的總體流程初 始 化創(chuàng)建結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)建立通訊讀入固定參數(shù)各機架工作輥橫移位置及其彎輥力初值的設(shè)定等待激勵根據(jù)事件完成相應(yīng)的功能 精軋設(shè)定數(shù)據(jù)有效板形預(yù)設(shè)定計算實測有效彎輥力適應(yīng)值、再計算平直度適應(yīng)值 軋機狀態(tài)數(shù)據(jù)有效長短時適應(yīng)值計算軋輥數(shù)據(jù)有效對工作輥、支撐輥磨損數(shù)據(jù)進行處理凸度儀測量值有效 記錄凸度的測量值平直度測量值有效記錄平直度的測值系統(tǒng)終止數(shù)據(jù)有效退出系統(tǒng) 磨損計算RAL3.3.預(yù)設(shè)定模塊預(yù)設(shè)定模塊功能：功能

5、：在帶鋼進入精軋機組之前，為各機架提供軋輥橫移位置和彎輥力的合理預(yù)設(shè)定值，作為基礎(chǔ)自動化對板形調(diào)節(jié)機構(gòu)的基本值。RAL3.1 預(yù)設(shè)定模塊總體程序結(jié)構(gòu) 預(yù)設(shè)定計算模塊帶鋼流動系數(shù)計算預(yù)設(shè)定模塊輥縫凸度影響率計算帶鋼模量計算張力系數(shù)計算翹曲度極限值計算數(shù)據(jù)輸出負荷分布計算軋輥磨損修正熱凸度修正輥縫迭代計算根據(jù)目標凸度計算翹曲度用翹曲度計算目標凸度橫移和彎輥力計算模塊新的目標板凸度計算RAL 在預(yù)設(shè)定計算過程中，工作輥橫移和彎輥力的計算都在預(yù)設(shè)定計算過程中，工作輥橫移和彎輥力的計算都是圍繞著帶鋼的凸度值在各個機架間分配來進行的。由于是圍繞著帶鋼的凸度值在各個機架間分配來進行的。由于帶鋼凸度決定于工作

6、輥的輥縫凸度，所以預(yù)設(shè)定計算，就帶鋼凸度決定于工作輥的輥縫凸度，所以預(yù)設(shè)定計算，就是考慮各種因素綜合影響時的各機架輥縫凸度的分配計算。是考慮各種因素綜合影響時的各機架輥縫凸度的分配計算。3.2 輥縫凸度計算模型RAL3.2.1 3.2.1 基本概念基本概念(1)(1) 基本輥縫：基本輥縫：僅與帶鋼寬度有關(guān)輥縫凸度值。(2)(2) 基礎(chǔ)輥縫：基礎(chǔ)輥縫：在基本輥縫的基礎(chǔ)上，考慮軋輥直徑、單位 寬度軋制力、平衡彎輥力、支撐輥磨損、帶 鋼邊部冷卻及輥縫長短期自適應(yīng)值，所得到 的輥縫凸度。(3) (3) 輥縫凸度修正量：輥縫凸度修正量：考慮帶鋼寬度、厚度、材質(zhì)的輥縫凸 度(帶鋼邊部40mm)。 考慮帶鋼

7、寬度、厚度、材質(zhì)及彎輥力平直度適應(yīng)值所得到的輥縫凸度(虛擬參考點)。RAL(4)(4) 負荷分布：負荷分布：負荷分布是指帶鋼中部單位寬度軋制力與邊 部單位寬度軋制力的差值。 負荷分布與帶鋼寬度、入口凸度，出口凸度，前后張應(yīng)力有關(guān)，可以表示為： LD=f(帶鋼寬度，入口凸度，出口凸度，前后張應(yīng)力)LDpepmBRAL(5)(5) 負荷分布對輥縫凸度的影響負荷分布對輥縫凸度的影響 式中： 負荷分布影響率； 負荷分布影響率修正系數(shù)。說明：負荷分布是輥縫凸度計算模型中唯一的與帶鋼出口凸說明：負荷分布是輥縫凸度計算模型中唯一的與帶鋼出口凸 度有關(guān)的影響項。度有關(guān)的影響項。LDKKF(LD)LDLDLDK

8、LDKRAL(6)(6) 工作輥橫移對輥縫凸度的影響工作輥橫移對輥縫凸度的影響 由于軋輥橫移對工作輥等效凸度、磨損凸度、熱凸度及磨損修正量和熱凸度修正量均有影響，所以工作輥橫移對輥縫凸度的影響由工作輥等效凸度、磨損凸度、熱凸度對輥縫的影響及工作輥磨損和熱凸度的修正量5個部分組成；可以用F(a)來表示。式中：a軋輥橫移位置，mm。RAL(7)(7) 彎輥力對輥縫凸度的影響彎輥力對輥縫凸度的影響 彎輥力是預(yù)設(shè)定模塊中最后確定的參數(shù)，它對輥縫凸度的影響可以表示為：式中： 彎輥力影響率； 彎輥力影響率的修正系數(shù)； FW彎輥力，kN； FW0彎輥力基準值，kN。)F(FKK)F(FW0WFWFWWFWK

9、FWKRAL3.2.2 3.2.2 輥縫凸度計算模型輥縫凸度計算模型 預(yù)設(shè)定模塊中，輥縫凸度的計算模型可以表示為：式中：S0 基礎(chǔ)輥縫凸度，mm； SCOR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。)F(FF(a)F(LD)SSSWCOR0RAL3.3 3.3 工作輥橫移位置的限制工作輥橫移位置的限制 盡管工作輥橫設(shè)計移范圍是100mm，但是在實際生產(chǎn)過程中，由于CVC橫移速度、橫移時間及當(dāng)前工作輥橫移位置的限制，工作輥實際橫移的范圍有時要小于設(shè)計范圍，因此，可能導(dǎo)致工作輥橫移后所形成的輥縫凸度不能滿足該機架出口目標凸度要求情況。RA

10、L3.4 3.4 工作輥橫移位置的計算工作輥橫移位置的計算(1)首先根據(jù)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Co(i)及比例凸度CPo(i) 。(40mm)(2)利用負荷分布修正該機架出口目標板凸度Co(i)及比例凸度CPo(i) ，得到新的目標板凸度C*及比例凸度CP*。 (3)計算基礎(chǔ)輥縫凸度、輥縫凸度修正量和考慮負荷分布影響的輥縫凸度：(4)在上述輥縫基礎(chǔ)上，計算考慮工作輥橫移影響的輥縫凸度：F(LD)SSS1COR0F(a)S1S2RAL(5) 計算輥縫凸度與該機架出口目標板凸度的差值：S2-C*。(6) 根據(jù)S2-C*0?，確定工作輥橫移位置。 如果存在

11、多個橫移位置滿足S2-C*0條件，把磨損修正量取最小值的橫移位置設(shè)置為該機架的橫移位置。 各橫移位置對應(yīng)的輥縫凸度與目標板凸度差值RAL 如果沒有滿足S2-C*0條件的橫移位置，則取使S2-C*偏差取最小值的橫移位置作為該機架軋輥橫移位置。用牛頓迭代方法迭代計算該機架新的目標板凸度CNEW及比例凸度CPNEW。各橫移位置對應(yīng)的輥縫凸度與目標板凸度差值RAL(7)計算該橫移位置對應(yīng)的虛擬參考點輥縫凸度影響項F(a)。(8)利用牛頓迭代方法計算該橫移位置虛擬參考點對應(yīng)的出口帶鋼凸度C*及比例凸度CP*。(9)根據(jù)出口入口帶鋼虛擬參考點比例凸度計算帶鋼翹曲度。(10)翹曲度小于極限值時，橫移位置計算

12、結(jié)束。 否則，將翹曲度取為極限值，根據(jù)入口帶鋼虛擬參考點 比例凸度及翹曲度極限值計算所能達到的出口帶鋼虛擬 參考點比例凸度CP*及板凸度C* ，重復(fù)(26)計算CVC 的橫移位置。(11)利用牛頓迭代方法計算該橫移位置時，40mm 參考點對應(yīng) 的出口帶鋼凸度C*及比例凸度CP*。RAL3.5 3.5 輪廓控制最優(yōu)橫移模型輪廓控制最優(yōu)橫移模型 精軋機組F6、F7機架采用平輥橫移，增加輪廓計算模型。該模型考慮帶鋼斷面形狀的優(yōu)化，確定橫移位置。 平輥橫移對軋輥的等效凸度沒有影響，主要作用是分散軋輥熱凸度、使軋輥磨損平滑均勻，避免帶鋼邊部局部高點的產(chǎn)生，以便實現(xiàn)自由程序軋制。 RAL3.5.1 3.5

13、.1 局部高點擬合區(qū)間局部高點擬合區(qū)間 生產(chǎn)實踐表明，帶鋼局部高點一般產(chǎn)生在邊部，所以選擇距離帶鋼邊部 10200 mm軋輥段作為局部高點的擬合及搜索區(qū)間。XpYp0局部高點搜索區(qū)間20010RAL3.5.2 3.5.2 平輥橫移策略平輥橫移策略(1)根據(jù)帶鋼寬度，確定局部高點擬合區(qū)間。(2)采用12次多項式擬合工作輥磨損及熱凸度修正量 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(shù)。(4)針對所有的橫移位置，求出使目標評價函數(shù)取最 小值的橫移位置，即為工作輥最優(yōu)橫移位置。RALF(LD)F(a)SSS2COR03.6 3.6 彎輥力的計算彎輥力

14、的計算(1)首先根據(jù)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Co(i)及比例凸度CPo(i) 。(40mm)(2)利用負荷分布修正該機架出口目標板凸度Co(i)及比例凸度CPo(i) ，得到新的目標板凸度C*及比例凸度CP*。 (3)計算彎輥力取基本值時輥縫值：RAL(4)計算彎輥力：(5)如果彎輥力超過極限值時，其值就取極限值。(6)如果彎輥力超過，迭代計算帶鋼邊部 40mm新的板凸度和 比例凸度。 (7)迭代虛擬參考點的板凸度和比例凸度，計算帶鋼翹曲度。(8)如果翹曲度小于極限值時，彎輥力計算結(jié)束。否則，將翹 曲度取為極限值，根據(jù)入口比例凸度及翹曲度極限值計算 所

15、能達到的出口比例凸度，重復(fù)(25)計算彎輥力。(9)迭代計算板凸度和比例凸度，計算平直度和翹曲度。 FWFWW0WKKS2*CFFRAL4.4.板凸度動態(tài)控制模塊板凸度動態(tài)控制模塊 根據(jù)工作輥熱凸度實時計算值、實測平直度和目標平直度，計算彎輥力的調(diào)整量，送到基礎(chǔ)自動化，對彎輥力進行反饋修正，實現(xiàn)對板凸度和平直度控制動態(tài)控制。flattkorcrtbFFFFRAL5.5.軋輥磨損模塊軋輥磨損模塊 軋輥磨損模塊是一個在線程序。其功能是計算軋輥磨損量，計算結(jié)果為預(yù)設(shè)定模塊服務(wù)。 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(nèi)，軋輥磨損計算磨損累加。 RAL工作輥磨損的計算工作輥磨損的計算 工作

16、輥磨損可分中間定常磨損區(qū)和邊部集中磨損區(qū)兩部分，利用 8個特定磨損點將軋輥分成 9段。 首先計算8個特定點的磨損量，然后用301個磨損點將工作輥輥面平均分成 300 段，根據(jù)各磨損點所處磨損段，采用相應(yīng)模型進行損量的插值計算。RALBLWR102SFVt11Vt2345678SF帶鋼跑偏量；Vt軋輥中心磨損量；Vt1軋輥邊部磨損量LWR工作輥輥身長度；B帶鋼寬度 軋制一卷帶鋼時工作輥輥磨損示意圖 RAL6.6.軋輥熱凸度模塊軋輥熱凸度模塊 軋輥熱凸度模塊是一個實時的系統(tǒng)，每隔 3秒計算一次軋輥的熱凸度，將計算結(jié)果傳送到共享內(nèi)存中，為預(yù)設(shè)定及板凸度動態(tài)控制服務(wù)。RAL軋輥熱凸度計算方法軋輥熱凸度計算方法 將軋輥徑向分成4層、軸向半個軋輥分成10段。根據(jù)層、段之間的傳熱、軋輥與帶鋼的接