熱軋過程控制

1、RAL建龍建龍1780mm帶鋼熱連軋過程機(jī)帶鋼熱連軋過程機(jī)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(jī)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(dòng)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(jì)算模塊RALPCFC二級(jí)模型結(jié)構(gòu)二級(jí)模型結(jié)構(gòu)RAL實(shí)行大壓下道次數(shù)減少后軋制負(fù)荷的增大實(shí)行大壓下道次數(shù)減少后軋制負(fù)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(jī)主要技術(shù)參數(shù)軋機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 軋軋機(jī)機(jī)號(hào)號(hào)最大直徑最大直徑/最小直徑最小直徑 輥身長(zhǎng)，輥身長(zhǎng)，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(jì)算預(yù)設(shè)定計(jì)算(再計(jì)算再計(jì)算)模塊模塊 (2) 板凸度動(dòng)態(tài)控制模塊(BA) (3) 軋輥磨損計(jì)算模塊 (4) 軋輥熱凸度計(jì)算模塊 (5) 自適應(yīng)計(jì)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(jìn)入精軋機(jī)組之前，確定各機(jī)架工作輥橫移位置、彎輥力預(yù)設(shè)定值，同時(shí)確定AGC補(bǔ)償系數(shù)及板凸度動(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。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(biāo)值板

4、凸度平直度 精軋道次設(shè)定數(shù)據(jù)測(cè)量裝置實(shí)際數(shù)據(jù)注：兩個(gè)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(gè)機(jī)架的設(shè)定值磨損計(jì)算自適應(yīng)再計(jì)算板凸度控制熱凸度計(jì)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(jī)架工作輥橫移位置及其彎輥力初值的設(shè)定等待激勵(lì)根據(jù)事件完成相應(yīng)的功能 精軋?jiān)O(shè)定數(shù)據(jù)有效板形預(yù)設(shè)定計(jì)算實(shí)測(cè)有效彎輥力適應(yīng)值、再計(jì)算平直度適應(yīng)值 軋機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)有效長(zhǎng)短時(shí)適應(yīng)值計(jì)算軋輥數(shù)據(jù)有效對(duì)工作輥、支撐輥磨損數(shù)據(jù)進(jìn)行處理凸度儀測(cè)量值有效 記錄凸度的測(cè)量值平直度測(cè)量值有效記錄平直度的測(cè)值系統(tǒng)終止數(shù)據(jù)有效退出系統(tǒng) 磨損計(jì)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(jìn)入精軋機(jī)組之前，為各機(jī)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(dòng)化對(duì)板形調(diào)節(jié)機(jī)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(jì)算模塊帶鋼流動(dòng)系數(shù)計(jì)算預(yù)設(shè)定模塊輥縫凸度影響率計(jì)算帶鋼模量計(jì)算張力系數(shù)計(jì)算翹曲度極限值計(jì)算數(shù)據(jù)輸出負(fù)荷分布計(jì)算軋輥磨損修正熱凸度修正輥縫迭代計(jì)算根據(jù)目標(biāo)凸度計(jì)算翹曲度用翹曲度計(jì)算目標(biāo)凸度橫移和彎輥力計(jì)算模塊新的目標(biāo)板凸度計(jì)算RAL 在預(yù)設(shè)定計(jì)算過程中，工作輥橫移和彎輥力的計(jì)算都在預(yù)設(shè)定計(jì)算過程中，工作輥橫移和彎輥力的計(jì)算都是圍繞著帶鋼的凸度值在各個(gè)機(jī)架間分配來進(jìn)行的。由于是圍繞著帶鋼的凸度值在各個(gè)機(jī)架間分配來進(jìn)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(jì)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(jì)算，就是考慮各種因素綜合影響時(shí)的各機(jī)架輥縫凸度的分配計(jì)算。是考慮各種因素綜合影響時(shí)的各機(jī)架輥縫凸度的分配計(jì)算。3.2 輥縫凸度計(jì)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(zhǎng)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(diǎn))。RAL(4)(4) 負(fù)荷分布：負(fù)荷分布：負(fù)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(fù)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(fù)荷分布對(duì)輥縫凸度的影響負(fù)荷分布對(duì)輥縫凸度的影響 式中： 負(fù)荷分布影響率； 負(fù)荷分布影響率修正系數(shù)。說明：負(fù)荷分布是輥縫凸度計(jì)算模型中唯一的與帶鋼出口凸說明：負(fù)荷分布是輥縫凸度計(jì)算模型中唯一的與帶鋼出口凸 度有關(guān)的影響項(xiàng)。度有關(guān)的影響項(xiàng)。LDKKF(LD)LDLDLDK

8、LDKRAL(6)(6) 工作輥橫移對(duì)輥縫凸度的影響工作輥橫移對(duì)輥縫凸度的影響 由于軋輥橫移對(duì)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(duì)輥縫凸度的影響由工作輥等效凸度、磨損凸度、熱凸度對(duì)輥縫的影響及工作輥磨損和熱凸度的修正量5個(gè)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(duì)輥縫凸度的影響彎輥力對(duì)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(duì)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(zhǔn)值，kN。)F(FKK)F(FW0WFWFWWFWK

9、FWKRAL3.2.2 3.2.2 輥縫凸度計(jì)算模型輥縫凸度計(jì)算模型 預(yù)設(shè)定模塊中，輥縫凸度的計(jì)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(duì)輥縫凸度的影響，mm； F(FW)彎輥力對(duì)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(jì)移范圍是100mm，但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于CVC橫移速度、橫移時(shí)間及當(dāng)前工作輥橫移位置的限制，工作輥實(shí)際橫移的范圍有時(shí)要小于設(shè)計(jì)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(jī)架出口目標(biāo)凸度要求情況。RA

10、L3.4 3.4 工作輥橫移位置的計(jì)算工作輥橫移位置的計(jì)算(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Co(i)及比例凸度CPo(i) 。(40mm)(2)利用負(fù)荷分布修正該機(jī)架出口目標(biāo)板凸度Co(i)及比例凸度CPo(i) ，得到新的目標(biāo)板凸度C*及比例凸度CP*。 (3)計(jì)算基礎(chǔ)輥縫凸度、輥縫凸度修正量和考慮負(fù)荷分布影響的輥縫凸度：(4)在上述輥縫基礎(chǔ)上，計(jì)算考慮工作輥橫移影響的輥縫凸度：F(LD)SSS1COR0F(a)S1S2RAL(5) 計(jì)算輥縫凸度與該機(jī)架出口目標(biāo)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(gè)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(jī)架的橫移位置。 各橫移位置對(duì)應(yīng)的輥縫凸度與目標(biāo)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(jī)架軋輥橫移位置。用牛頓迭代方法迭代計(jì)算該機(jī)架新的目標(biāo)板凸度CNEW及比例凸度CPNEW。各橫移位置對(duì)應(yīng)的輥縫凸度與目標(biāo)板凸度差值RAL(7)計(jì)算該橫移位置對(duì)應(yīng)的虛擬參考點(diǎn)輥縫凸度影響項(xiàng)F(a)。(8)利用牛頓迭代方法計(jì)算該橫移位置虛擬參考點(diǎn)對(duì)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(diǎn)比例凸度計(jì)算帶鋼翹曲度。(10)翹曲度小于極限值時(shí)，橫移位置計(jì)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(diǎn) 比例凸度及翹曲度極限值計(jì)算所能達(dá)到的出口帶鋼虛擬 參考點(diǎn)比例凸度CP*及板凸度C* ，重復(fù)(26)計(jì)算CVC 的橫移位置。(11)利用牛頓迭代方法計(jì)算該橫移位置時(shí)，40mm 參考點(diǎn)對(duì)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(jī)組F6、F7機(jī)架采用平輥橫移，增加輪廓計(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(diǎn)的產(chǎn)生，以便實(shí)現(xiàn)自由程序軋制。 RAL3.5.1 3.5

13、.1 局部高點(diǎn)擬合區(qū)間局部高點(diǎn)擬合區(qū)間 生產(chǎn)實(shí)踐表明，帶鋼局部高點(diǎn)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(diǎn)的擬合及搜索區(qū)間。XpYp0局部高點(diǎn)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(diǎn)擬合區(qū)間。(2)采用12次多項(xiàng)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(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。RALF(LD)F(a)SSS2COR03.6 3.6 彎輥力的計(jì)算彎輥力

14、的計(jì)算(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Co(i)及比例凸度CPo(i) 。(40mm)(2)利用負(fù)荷分布修正該機(jī)架出口目標(biāo)板凸度Co(i)及比例凸度CPo(i) ，得到新的目標(biāo)板凸度C*及比例凸度CP*。 (3)計(jì)算彎輥力取基本值時(shí)輥縫值：RAL(4)計(jì)算彎輥力：(5)如果彎輥力超過極限值時(shí)，其值就取極限值。(6)如果彎輥力超過，迭代計(jì)算帶鋼邊部 40mm新的板凸度和 比例凸度。 (7)迭代虛擬參考點(diǎn)的板凸度和比例凸度，計(jì)算帶鋼翹曲度。(8)如果翹曲度小于極限值時(shí)，彎輥力計(jì)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(jì)算 所

15、能達(dá)到的出口比例凸度，重復(fù)(25)計(jì)算彎輥力。(9)迭代計(jì)算板凸度和比例凸度，計(jì)算平直度和翹曲度。 FWFWW0WKKS2*CFFRAL4.4.板凸度動(dòng)態(tài)控制模塊板凸度動(dòng)態(tài)控制模塊 根據(jù)工作輥熱凸度實(shí)時(shí)計(jì)算值、實(shí)測(cè)平直度和目標(biāo)平直度，計(jì)算彎輥力的調(diào)整量，送到基礎(chǔ)自動(dòng)化，對(duì)彎輥力進(jìn)行反饋修正，實(shí)現(xiàn)對(duì)板凸度和平直度控制動(dòng)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(gè)在線程序。其功能是計(jì)算軋輥磨損量，計(jì)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(jì)算一次，在一個(gè)軋制換輥計(jì)劃內(nèi)，軋輥磨損計(jì)算磨損累加。 RAL工作輥磨損的計(jì)算工作輥磨損的計(jì)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(gè)特定磨損點(diǎn)將軋輥分成 9段。 首先計(jì)算8個(gè)特定點(diǎn)的磨損量，然后用301個(gè)磨損點(diǎn)將工作輥輥面平均分成 300 段，根據(jù)各磨損點(diǎn)所處磨損段，采用相應(yīng)模型進(jìn)行損量的插值計(jì)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(zhǎng)度；B帶鋼寬度 軋制一卷帶鋼時(shí)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(gè)實(shí)時(shí)的系統(tǒng)，每隔 3秒計(jì)算一次軋輥的熱凸度，將計(jì)算結(jié)果傳送到共享內(nèi)存中，為預(yù)設(shè)定及板凸度動(dòng)態(tài)控制服務(wù)。RAL軋輥熱凸度計(jì)算方法軋輥熱凸度計(jì)算方法 將軋輥徑向分成4層、軸向半個(gè)軋輥分成10段。根據(jù)層、段之間的傳熱、軋輥與帶鋼的接