北臺1780mm熱軋帶鋼精軋機(jī)組負(fù)荷及厚度分配

1、北臺1780mm熱軋帶鋼精軋機(jī)組負(fù)荷及厚度分配【摘 要】該文介紹了北臺1780mm熱連軋生產(chǎn)線從美國IPSS公司引進(jìn)的熱軋帶鋼精軋機(jī)組負(fù)荷及厚度分配模型控制思想，深入研究了負(fù)荷及厚度分配的數(shù)學(xué)模型，給出了模型計(jì)算厚度用的數(shù)學(xué)公式，通過厚度與軋制力分配的迭代計(jì)算使最終的厚度分配能夠滿足精軋機(jī)組軋制力分配比與目標(biāo)負(fù)荷分配比相一致。實(shí)踐證明該負(fù)荷及厚度分配方法能充分發(fā)揮精軋機(jī)組的設(shè)備能力，確保穩(wěn)定生產(chǎn)?！娟P(guān)鍵詞】熱軋帶鋼 精軋機(jī)組 負(fù)荷分配 厚度分配 軋制力1.前言熱軋帶鋼合理的精軋機(jī)組厚度分配是保證精軋機(jī)組穩(wěn)定生產(chǎn)的重要前提。合理分配精軋各機(jī)架的厚度，要考慮設(shè)備條件的限制及工藝上的限制。對于帶鋼熱

2、連軋機(jī)來說，各機(jī)架的設(shè)備限制條件大致相同，但各機(jī)架的工藝條件不同，如頭幾個(gè)機(jī)架軋件厚，溫度高，壓下量可以大些，后幾個(gè)機(jī)架軋件薄，溫度低，壓下量將逐個(gè)機(jī)架降低，但速度逐架升高1。二級模型控制根據(jù)軋件、軋機(jī)特性和工藝要求快速計(jì)算出滿足特定優(yōu)化目標(biāo)的負(fù)荷分配，國內(nèi)外使用的負(fù)荷分配方法主要是能耗曲線法或負(fù)荷分配系數(shù)方法。IPSS公司模型計(jì)算用到的一些基本數(shù)據(jù)都存在了模型表中，負(fù)荷分配模型用到的數(shù)據(jù)主要存放在家族厚度表TRD(Thickness Range Data Table)中。該模型表中負(fù)荷及厚度分配的經(jīng)驗(yàn)值即根據(jù)能耗曲線的原理和大量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)出來的，采用模型表的經(jīng)驗(yàn)值作為厚度分配的初始值，按

3、照負(fù)荷分配比和軋制力分配比相一致的原則進(jìn)行厚度和軋制力的迭代計(jì)算，可得到最佳的厚度分配的目標(biāo)值。同時(shí)根據(jù)實(shí)際軋制情況可針對極限機(jī)架對模型表中的經(jīng)驗(yàn)值作出調(diào)整，以達(dá)到最佳的目標(biāo)值，實(shí)踐證明該厚度分配方法能夠充分發(fā)揮精軋機(jī)組的設(shè)備能力，實(shí)現(xiàn)精軋機(jī)組的穩(wěn)定生產(chǎn)。2.TRD表的基本結(jié)構(gòu)TRD表按照低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼以及特殊鋼種等劃分為8個(gè)鋼種家族，每個(gè)鋼種家族劃分10個(gè)厚度級別（軋機(jī)設(shè)計(jì)能力范圍內(nèi)的厚度），各家族對應(yīng)的厚度級別表存儲一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及根據(jù)軋制該鋼種反饋回的自學(xué)習(xí)的相關(guān)數(shù)據(jù)。3.負(fù)荷分配目標(biāo)值的確定負(fù)荷合理分配是指各個(gè)機(jī)架功率均勻分配或各個(gè)機(jī)架軋制力的合理分配，特別是后幾個(gè)機(jī)架軋制力的

4、分配將會(huì)直接影響成品的凸度和平直度。一般說，由于前幾個(gè)機(jī)架速度低，壓下量大，軋制力及軋制力矩往往是其限制條件。而后面幾個(gè)機(jī)架，由于速度高，其功率往往受到限制，而且為了保持成品平直度，后幾個(gè)機(jī)架的軋制力應(yīng)有一個(gè)合理分配2。TRD表中的負(fù)荷分配值是在滿足工藝要求，考慮各機(jī)架能力大小、避免機(jī)架極限，并結(jié)合不同鋼種不同帶鋼寬度下各機(jī)架能耗的經(jīng)驗(yàn)值，根據(jù)實(shí)際軋制情況給出最佳的軋制力負(fù)荷（以下簡稱為負(fù)荷）分配值。模型表中負(fù)荷分配值如有不妥可進(jìn)行修改，如發(fā)現(xiàn)某機(jī)架經(jīng)常出現(xiàn)極限條件，可修改模型表中的分配值。表1為某厚度級別的初始負(fù)荷分配值，如下：表1 某厚度級別表的初始負(fù)荷分配值 機(jī)架號目標(biāo)寬度F1F2F3F

5、4F5F6F7<1000mm>1400mm500.8000.7000.600各機(jī)架的負(fù)荷分配是在模型表中給定的負(fù)荷分配值的基礎(chǔ)上，結(jié)合操作工的修正值以及各項(xiàng)補(bǔ)償值來確定各機(jī)架的最終負(fù)荷分配值的，確定負(fù)荷分配比的簡要流程見圖1。YN判斷各機(jī)架是否空過將各機(jī)架補(bǔ)償值、操作工修正值等相加得到各機(jī)架新的負(fù)荷分配值尋找負(fù)荷分配值最大的機(jī)架，將其它機(jī)架的負(fù)荷分配值與其相比，重新確定各機(jī)架目標(biāo)負(fù)荷分配值初始化結(jié)束根據(jù)不同寬度選擇模型表中的負(fù)荷分配值（參見表1），如果1000mm<=寬度<=1400mm，則通過相應(yīng)的計(jì)算來確定對應(yīng)寬度的負(fù)荷分配比(詳細(xì)算法略)對空過機(jī)架的相鄰機(jī)架負(fù)荷進(jìn)

6、行調(diào)整（詳細(xì)算法略）圖1 目標(biāo)負(fù)荷分配比計(jì)算流程圖4.厚度分配目標(biāo)值的設(shè)定厚度設(shè)定的任務(wù)是根據(jù)將要進(jìn)入軋機(jī)的坯料初始數(shù)據(jù)及實(shí)測數(shù)據(jù)，對軋機(jī)各機(jī)架的出口厚度進(jìn)行分配，滿足各機(jī)架的軋制力比與目標(biāo)負(fù)荷分配比相一致，并使精軋出口厚度分配達(dá)到目標(biāo)厚度值。通過相關(guān)模型計(jì)算出各機(jī)架的輥縫設(shè)定值和速度設(shè)定值。北臺厚度控制的相關(guān)設(shè)備見表2。表2 北臺1780mm熱連軋厚度控制相關(guān)設(shè)備的基本情況機(jī)架（7架）設(shè)備名稱F1F2F3F4F5F6F7AGC液壓缸輥縫測量儀厚度測量儀Thermo公司RM215軋制力測量儀ABB公司 初始厚度分配如果該塊板坯是模型第一次設(shè)定時(shí)(爐頭坯)的厚度分配計(jì)算，則根據(jù)目標(biāo)的帶鋼出口厚度

7、和模型表中的厚度分配值（模型表中儲存的此規(guī)格平均厚度分配的經(jīng)驗(yàn)值見表3），計(jì)算各機(jī)架的初始厚度分配值。表3 某厚度級別表的初始厚度分配值機(jī)架號精軋入口F1F2F3F4F5F6F7出口目標(biāo)厚度各機(jī)架出口的厚度分配計(jì)算：式(1)中：ThkOutstd各機(jī)架出口厚度(0std7)ThkModstd模型表中的各機(jī)架出口厚度（見表3）ThkIn精軋入口目標(biāo)厚度ThkMod0模型表中的精軋入口厚度（見表3）ThkOut精軋出口目標(biāo)厚度ThkModnLast模型表中的精軋出口厚度（見表3）第一次厚度設(shè)定計(jì)算即根據(jù)模型表中的厚度分配值按照一定的比例關(guān)系進(jìn)行厚度初始值分配。如果不是第一次設(shè)定計(jì)算（一塊鋼需進(jìn)行多

8、次設(shè)定計(jì)算），則用上次設(shè)定計(jì)算的厚度分配值代替模型表的厚度分配值，再次對各機(jī)架的厚度分配進(jìn)行初始化計(jì)算。4.2 目標(biāo)厚度分配目標(biāo)厚度分配即在初始厚度分配的基礎(chǔ)上，計(jì)算各機(jī)架的軋制力分配比是否與目標(biāo)負(fù)荷分配比相一致。如果不一致，根據(jù)各機(jī)架軋制力比與負(fù)荷分配比的差值重新調(diào)節(jié)各機(jī)架壓下量。目標(biāo)厚度分配的基本流程見圖2。YNYN初始化規(guī)格化各機(jī)架目標(biāo)負(fù)荷分配比（各機(jī)架負(fù)荷與最大機(jī)架負(fù)荷分配值的比值）調(diào)用相關(guān)程序計(jì)算各機(jī)架軋制力和溫度等相關(guān)參數(shù)計(jì)算各機(jī)架的軋制力分配比（各機(jī)架軋制力與最大機(jī)架軋制力的比值），保存原有的厚度分配值軋制力比與負(fù)荷分配比的差值是否滿足精度（）重新分配各機(jī)架厚度：如果給定軋制力小

9、于目標(biāo)負(fù)荷軋制力值，則增加本架壓下量，即減小本架出口厚度；反之增加厚度（壓下量與軋制力之間精確計(jì)算的詳細(xì)算法略）計(jì)算新分配的精軋出口機(jī)架厚度與目標(biāo)厚度的差值，并按一定的比例關(guān)系將該差值分配到各機(jī)架，精軋出口機(jī)架厚度保持目標(biāo)厚度值不變循環(huán)迭代計(jì)算次數(shù)>20結(jié)束并返回主程序報(bào)警：負(fù)荷分配不能達(dá)到目標(biāo)值圖2 目標(biāo)厚度分配計(jì)算流程圖5.厚度控制效果經(jīng)過一年多對多鋼種、多厚度規(guī)格鋼卷的軋制，根據(jù)各機(jī)架軋機(jī)出現(xiàn)的極限（電流、功率等）狀態(tài)，結(jié)合工藝空過機(jī)架和故障空過機(jī)架實(shí)際情況，通過對模型經(jīng)驗(yàn)值的適當(dāng)修正以及特殊情況下操作工的干預(yù)，已經(jīng)形成了較為成熟的初始負(fù)荷分配值。實(shí)踐證明該厚度分配方法可充分發(fā)揮精

10、軋機(jī)組能力，確保各機(jī)架軋制力合理分配，見表4。表4 北臺1780mm熱連軋典型鋼種厚度分配的各機(jī)架軋制力及功率的分配機(jī)架號鋼種及規(guī)格F1F2F3F4F5F6F7Q235寬=1500mm本架軋制力給定值/本架軋制力最大值60.6%58.8%54.1%49.7%58.2%53.1%48.7%本架軋制力給定值/各架軋制力給定值總和17.1%16.5%15.2%13.9%13.6%12.4%11.4%本架功率給定值/本機(jī)架功率最大值40.4%48.7%46.3%51.2%71.8%65.8%71.5%本架功率給定值/各機(jī)架功率給定值總和10.9%13.1%12.4%13.7%17.2%15.7%17.1%6.結(jié)論根據(jù)能耗曲線原理和大量負(fù)荷初始分配、厚度初始分配的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建的模型表，具有結(jié)構(gòu)簡單、計(jì)算方便、分配清晰，應(yīng)用靈活等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合相應(yīng)的數(shù)學(xué)計(jì)算方法和操作員人工修正解決了模型表固化的缺陷。實(shí)際生產(chǎn)證明了該負(fù)荷及厚度分配方法能夠充分發(fā)揮精軋機(jī)組的設(shè)備能力，實(shí)現(xiàn)精軋機(jī)組的穩(wěn)定生產(chǎn)。但在軋制新鋼種過程中，軋制前幾塊鋼時(shí)，某些鋼種的厚度規(guī)