北臺1780mm熱軋帶鋼精軋機組負荷及厚度分配

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

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

3、照負荷分配比和軋制力分配比相一致的原則進行厚度和軋制力的迭代計算，可得到最佳的厚度分配的目標值。同時根據(jù)實際軋制情況可針對極限機架對模型表中的經(jīng)驗值作出調(diào)整，以達到最佳的目標值，實踐證明該厚度分配方法能夠充分發(fā)揮精軋機組的設(shè)備能力，實現(xiàn)精軋機組的穩(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個鋼種家族，每個鋼種家族劃分10個厚度級別（軋機設(shè)計能力范圍內(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.負荷分配目標值的確定負荷合理分配是指各個機架功率均勻分配或各個機架軋制力的合理分配，特別是后幾個機架軋制力的

4、分配將會直接影響成品的凸度和平直度。一般說，由于前幾個機架速度低，壓下量大，軋制力及軋制力矩往往是其限制條件。而后面幾個機架，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，后幾個機架的軋制力應(yīng)有一個合理分配2。TRD表中的負荷分配值是在滿足工藝要求，考慮各機架能力大小、避免機架極限，并結(jié)合不同鋼種不同帶鋼寬度下各機架能耗的經(jīng)驗值，根據(jù)實際軋制情況給出最佳的軋制力負荷（以下簡稱為負荷）分配值。模型表中負荷分配值如有不妥可進行修改，如發(fā)現(xiàn)某機架經(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荷分配值，如下：表1 某厚度級別表的初始負荷分配值 機架號目標寬度F1F2F3F

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

6、行調(diào)整（詳細算法略）圖1 目標負荷分配比計算流程圖4.厚度分配目標值的設(shè)定厚度設(shè)定的任務(wù)是根據(jù)將要進入軋機的坯料初始數(shù)據(jù)及實測數(shù)據(jù)，對軋機各機架的出口厚度進行分配，滿足各機架的軋制力比與目標負荷分配比相一致，并使精軋出口厚度分配達到目標厚度值。通過相關(guān)模型計算出各機架的輥縫設(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(爐頭坯)的厚度分配計算，則根據(jù)目標的帶鋼出口厚度

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)驗值見表3），計算各機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架號精軋入口F1F2F3F4F5F6F7出口目標厚度各機架出口的厚度分配計算：式(1)中：ThkOutstd各機架出口厚度(0std7)ThkModstd模型表中的各機架出口厚度（見表3）ThkIn精軋入口目標厚度ThkMod0模型表中的精軋入口厚度（見表3）ThkOut精軋出口目標厚度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)系進行厚度初始值分配。如果不是第一次設(shè)定計算（一塊鋼需進行多

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

9、于目標負荷軋制力值，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算的詳細算法略）計算新分配的精軋出口機架厚度與目標厚度的差值，并按一定的比例關(guān)系將該差值分配到各機架，精軋出口機架厚度保持目標厚度值不變循環(huán)迭代計算次數(shù)>20結(jié)束并返回主程序報警：負荷分配不能達到目標值圖2 目標厚度分配計算流程圖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)各機架軋機出現(xiàn)的極限（電流、功率等）狀態(tài)，結(jié)合工藝空過機架和故障空過機架實際情況，通過對模型經(jīng)驗值的適當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荷分配值。實踐證明該厚度分配方法可充分發(fā)揮精

10、軋機組能力，確保各機架軋制力合理分配，見表4。表4 北臺1780mm熱連軋典型鋼種厚度分配的各機架軋制力及功率的分配機架號鋼種及規(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荷初始分配、厚度初始分配的經(jīng)驗數(shù)據(jù)構(gòu)建的模型表，具有結(jié)構(gòu)簡單、計算方便、分配清晰，應(yīng)用靈活等優(yōu)點，結(jié)合相應(yīng)的數(shù)學(xué)計算方法和操作員人工修正解決了模型表固化的缺陷。實際生產(chǎn)證明了該負荷及厚度分配方法能夠充分發(fā)揮精軋機組的設(shè)備能力，實現(xiàn)精軋機組的穩(wěn)定生產(chǎn)。但在軋制新鋼種過程中，軋制前幾塊鋼時，某些鋼種的厚度規(guī)