1、建龙1780mm带钢热连轧过程机板形控制系统功能说明,板带轧制板形与板凸度的控制,主要内容1.轧机主要技术参数 2.板形控制系统3.预设定模块4.板凸度动态控制模块5.轧辊磨损模块6.轧辊热凸度模块7.自适应计算模块,PCFC二级模型结构,实行大压下道次数减少后轧制负荷的增大,Blue10,板凸度、板形控制的作用,1.轧机主要技术参数,2.板形控制系统 2.1 板形控制系统的组成 (1) 预设定计算(再计算)模块 (2) 板凸度动态控制模块(BA) (3) 轧辊磨损计算模块 (4) 轧辊热凸度计算模块 (5) 自适应计算模块,2.2 板形控制系统的功能 在带钢进入精轧机组之前，确定各机架工作辊
2、横移位置、弯辊力预设定值，同时确定AGC补偿系数及板凸度动态控制模块所需参数，保证成品带钢的目标凸度及良好的平直度。,2.3 板形控制系统的控制策略,2.4 板形控制系统的总体流程,3.预设定模块功能：在带钢进入精轧机组之前，为各机架提供轧辊横移位置和弯辊力的合理预设定值，作为基础自动化对板形调节机构的基本值。,3.1 预设定模块总体程序结构,在预设定计算过程中，工作辊横移和弯辊力的计算都是围绕着带钢的凸度值在各个机架间分配来进行的。由于带钢凸度决定于工作辊的辊缝凸度，所以预设定计算，就是考虑各种因素综合影响时的各机架辊缝凸度的分配计算。,3.2 辊缝凸度计算模型,3.2.1 基本概念(1)
3、基本辊缝：仅与带钢宽度有关辊缝凸度值。(2) 基础辊缝：在基本辊缝的基础上，考虑轧辊直径、单位 宽度轧制力、平衡弯辊力、支撑辊磨损、带 钢边部冷却及辊缝长短期自适应值，所得到 的辊缝凸度。(3) 辊缝凸度修正量：考虑带钢宽度、厚度、材质的辊缝凸 度(带钢边部40mm)。 考虑带钢宽度、厚度、材质及弯辊力平直度适应值所得到的辊缝凸度(虚拟参考点)。,(4) 负荷分布：负荷分布是指带钢中部单位宽度轧制力与边 部单位宽度轧制力的差值。 负荷分布与带钢宽度、入口凸度，出口凸度，前后张应力有关，可以表示为： LD=f(带钢宽度，入口凸度，出口凸度，前后张应力),(5) 负荷分布对辊缝凸度的影响 式中：
4、负荷分布影响率； 负荷分布影响率修正系数。说明：负荷分布是辊缝凸度计算模型中唯一的与带钢出口凸 度有关的影响项。,(6) 工作辊横移对辊缝凸度的影响 由于轧辊横移对工作辊等效凸度、磨损凸度、热凸度及磨损修正量和热凸度修正量均有影响，所以工作辊横移对辊缝凸度的影响由工作辊等效凸度、磨损凸度、热凸度对辊缝的影响及工作辊磨损和热凸度的修正量5个部分组成；可以用F(a)来表示。式中：a轧辊横移位置，mm。,(7) 弯辊力对辊缝凸度的影响 弯辊力是预设定模块中最后确定的参数，它对辊缝凸度的影响可以表示为：式中： 弯辊力影响率； 弯辊力影响率的修正系数； FW弯辊力，kN； FW0弯辊力基准值，kN。,3
5、.2.2 辊缝凸度计算模型 预设定模块中，辊缝凸度的计算模型可以表示为：式中：S0 基础辊缝凸度，mm； SCOR辊缝凸度修正量，mm； F(a)横移对辊缝凸度的影响，mm； F(FW)弯辊力对辊缝凸度的影响，mm。,3.3 工作辊横移位置的限制 尽管工作辊横设计移范围是100mm，但是在实际生产过程中，由于CVC横移速度、横移时间及当前工作辊横移位置的限制，工作辊实际横移的范围有时要小于设计范围，因此，可能导致工作辊横移后所形成的辊缝凸度不能满足该机架出口目标凸度要求情况。,3.4 工作辊横移位置的计算(1)首先根据粗轧带钢比例凸度及成品带钢目标比例凸度初步分配各机架出口目标板凸度Co(i)
6、及比例凸度CPo(i) 。(40mm)(2)利用负荷分布修正该机架出口目标板凸度Co(i)及比例凸度CPo(i) ，得到新的目标板凸度C*及比例凸度CP*。 (3)计算基础辊缝凸度、辊缝凸度修正量和考虑负荷分布影响的辊缝凸度：(4)在上述辊缝基础上，计算考虑工作辊横移影响的辊缝凸度：,(5) 计算辊缝凸度与该机架出口目标板凸度的差值：S2-C*。(6) 根据S2-C*0?，确定工作辊横移位置。 如果存在多个横移位置满足S2-C*0条件，把磨损修正量取最小值的横移位置设置为该机架的横移位置。,如果没有满足S2-C*0条件的横移位置，则取使S2-C*偏差取最小值的横移位置作为该机架轧辊横移位置。用
7、牛顿迭代方法迭代计算该机架新的目标板凸度CNEW及比例凸度CPNEW。,(7)计算该横移位置对应的虚拟参考点辊缝凸度影响项F(a)。(8)利用牛顿迭代方法计算该横移位置虚拟参考点对应的出口带钢凸度C*及比例凸度CP*。(9)根据出口入口带钢虚拟参考点比例凸度计算带钢翘曲度。(10)翘曲度小于极限值时，横移位置计算结束。 否则，将翘曲度取为极限值，根据入口带钢虚拟参考点 比例凸度及翘曲度极限值计算所能达到的出口带钢虚拟 参考点比例凸度CP*及板凸度C* ，重复(26)计算CVC 的横移位置。(11)利用牛顿迭代方法计算该横移位置时，40mm 参考点对应 的出口带钢凸度C*及比例凸度CP*。,3.
8、5 轮廓控制最优横移模型 精轧机组F6、F7机架采用平辊横移，增加轮廓计算模型。该模型考虑带钢断面形状的优化，确定横移位置。 平辊横移对轧辊的等效凸度没有影响，主要作用是分散轧辊热凸度、使轧辊磨损平滑均匀，避免带钢边部局部高点的产生，以便实现自由程序轧制。,3.5.1 局部高点拟合区间 生产实践表明，带钢局部高点一般产生在边部，所以选择距离带钢边部 10200 mm轧辊段作为局部高点的拟合及搜索区间。,3.5.2 平辊横移策略(1)根据带钢宽度，确定局部高点拟合区间。(2)采用12次多项式拟合工作辊磨损及热凸度修正量 轮廓曲线。(3)确定拟合曲线局部高点的极大值与极小值，并将 两者的差值的绝对
9、值作为目标评价函数。(4)针对所有的横移位置，求出使目标评价函数取最 小值的横移位置，即为工作辊最优横移位置。,3.6 弯辊力的计算(1)首先根据粗轧带钢比例凸度及成品带钢目标比例凸度初步分配各机架出口目标板凸度Co(i)及比例凸度CPo(i) 。(40mm)(2)利用负荷分布修正该机架出口目标板凸度Co(i)及比例凸度CPo(i) ，得到新的目标板凸度C*及比例凸度CP*。 (3)计算弯辊力取基本值时辊缝值：,(4)计算弯辊力：(5)如果弯辊力超过极限值时，其值就取极限值。(6)如果弯辊力超过，迭代计算带钢边部 40mm新的板凸度和 比例凸度。 (7)迭代虚拟参考点的板凸度和比例凸度，计算带
10、钢翘曲度。(8)如果翘曲度小于极限值时，弯辊力计算结束。否则，将翘 曲度取为极限值，根据入口比例凸度及翘曲度极限值计算 所能达到的出口比例凸度，重复(25)计算弯辊力。(9)迭代计算板凸度和比例凸度，计算平直度和翘曲度。,4.板凸度动态控制模块 根据工作辊热凸度实时计算值、实测平直度和目标平直度，计算弯辊力的调整量，送到基础自动化，对弯辊力进行反馈修正，实现对板凸度和平直度控制动态控制。,5.轧辊磨损模块 轧辊磨损模块是一个在线程序。其功能是计算轧辊磨损量，计算结果为预设定模块服务。 轧辊磨损是每轧一块带钢计算一次，在一个轧制换辊计划内，轧辊磨损计算磨损累加。,工作辊磨损的计算 工作辊磨损可分
11、中间定常磨损区和边部集中磨损区两部分，利用 8个特定磨损点将轧辊分成 9段。 首先计算8个特定点的磨损量，然后用301个磨损点将工作辊辊面平均分成 300 段，根据各磨损点所处磨损段，采用相应模型进行损量的插值计算。,轧制一卷带钢时工作辊辊磨损示意图,6.轧辊热凸度模块 轧辊热凸度模块是一个实时的系统，每隔 3秒计算一次轧辊的热凸度，将计算结果传送到共享内存中，为预设定及板凸度动态控制服务。,轧辊热凸度计算方法 将轧辊径向分成4层、轴向半个轧辊分成10段。根据层、段之间的传热、轧辊与带钢的接触传热和水冷、空冷等表面边界条件，采用2维有限差分模型计算轧辊温度场，进而计算轧辊的热凸度。,轧辊断面网格的划分示意图,7.自适应计算模块 自适应模块主要功能计算自适应值，使板凸度构成闭环控制，减小或消除预设定误差。 自适应分为辊缝长期适应值、辊缝短期适应值、平直度适应值和弯辊力适应值。 辊缝长、短期适应值应用于预设定计算过程，计算基本辊缝凸度；平直度适应值和弯辊力适应值应用于轧辊横移和弯辊力计算过程。,
