《板形控制模型》PPT课件.ppt

东北大学网络技术培训课程,主讲：龚殿尧 ,第五部分 板形控制模型简介,精轧板形控制技术及应用,板形自动控制系统总体功能,APFC,板形和平直度自动控制系统,SSU 计算板形控制设备参数基准值，确保带钢头部达到目标平直度和板凸度，同时也为AFC和SM计算传递函数的一些增益系数； AFC在带钢进入卷取机之前，根据精轧出口板形仪平直度实测值与基准值的偏差， 通过调整末架弯辊力使通卷带钢具有良好的平直度 ； SM 根据轧制力、热凸度和磨损的变化，通过调节各机架弯辊力来保持辊缝凸度的恒定，以使带钢在全长范围内保持良好板形。,SSU板形设定模型整体结构,PENV,ALC,EVL,主要功能模块,主 要 内 容,板形设定计算模型初始化 更新动态LPCE和LRG对象 板形控制范围的计算（PENV） 板形控制参数基准值的计算（ALC） 平直度的评估（EVL） 传递函数增益系数的计算,主 要 内 容,板形设定计算模型初始化 更新动态LPCE和LRG对象 板形控制范围的计算（PENV） 板形控制参数基准值的计算（ALC） 平直度的评估（EVL） 传递函数增益系数的计算,1.板形设定计算模型初始化,SSU设定计算模型初始化主要功能是初始化SSU内部对象的相关参数，为模型设定计算准备所需的数据。,1.板形设定计算模型初始化,初始化SSU模型对象（CRLC、UFD、LPCE 和LRG等） 初始化末机架TARGT对象 目标平直度 目标比例凸度及其上下限 初始化STD对象 弯辊力初始值及其“软极限” 横移位置初始值及其“软极限”,主要内容：,主 要 内 容,板形设定计算模型初始化 更新动态LPCE和LRG对象 板形控制范围的计算（PENV） 板形控制参数基准值的计算（ALC） 平直度的控制参数的确定（EVL） 传递函数增益系数的计算,2.更新动态LPCE和LRG对象,更新动态LPCE对象 轧件临界翘曲条件 轧件弹性模量 纵向应变差回复系数,更新动态LRG对象 比例凸度变化衰减因子 轧件横向流动系数 有效比例凸度变化量范围,主 要 内 容,板形设定计算模型初始化 更新动态LPCE和LRG对象 板形控制范围的计算（PENV） 板形控制参数基准值的计算（ALC） 平直度的评估（EVL） 传递函数增益系数的计算,3.比例凸度控制范围的计算 （PENV）,PENV考虑设备能力，轧件临界翘曲条件的限制，以及机架间的相互关系，计算各机架比例凸度范围，为后续板凸度轨迹曲线的计算奠定基础。,独立机架入口允许比例凸度范围的计算 各机架出口有效比例凸度范围的计算 平衡精轧机组单位宽轧制力的变化量,3.比例凸度控制范围的计算 （PENV）,独立机架入口允许比例凸度范围的计算 各机架出口有效比例凸度范围的计算 平衡精轧机组单位宽轧制力的变化量,3.比例凸度控制范围的计算 （PENV）,3.1 独立机架入口允许比例凸度范围的计算,忽略相邻机架间的联系，仅考虑板形控制设备及轧件两方面的限制条件，顺着轧制方向依次计算各机架允许的入口比例凸度上下限,轧件横向流动系数,(2) 轧件横向流动系数,UFD比例凸度极限值的计算：,式中， UFD比例凸度，mm； UFD板凸度，mm/mm； 轧件厚度，mm； 单位宽轧制力，kN/mm； 弯辊力，kN/Chock； 轧件与工作辊之间的凸度，mm； 工作辊与支撑辊之间的凸度，mm。,3.1 独立机架入口允许比例凸度范围的计算,UFD比例凸度极限值的计算：,式中， UFD比例凸度，mm； UFD板凸度，mm/mm； 轧件厚度，mm； 单位宽轧制力，kN/mm； 弯辊力，kN/Chock； 轧件与工作辊之间的凸度，mm； 工作辊与支撑辊之间的凸度，mm。,取相应的极限值,3.1 独立机架入口允许比例凸度范围的计算,临界翘曲纵向应变差的计算：,式中， 临界翘曲纵向应变差，mm/mm； 修正因子 ； 轧件弹性模量，kg/mm2 ； 比例凸度差极限值计算模型系数 ； 机架间带钢平均张应力，kg/mm2； 比例凸度偏移量， mm/mm ； 平均张力影响系数； 轧件厚度，mm； 轧件宽度，mm； 板凸度参考点，mm。,3.1 独立机架入口允许比例凸度范围的计算,入口允许比例凸度极限值的计算：,式中， 机架入口允许的比例凸度极限值，mm/mm； UFD比例凸度极限值，mm/mm； 轧件发生边浪时的临界条件，mm/mm； 轧件发生中部翘曲时的临界条件，mm/mm； 板凸度变化衰减系数（1.0）； 轧件横向流动系数（01.0）。,3.1 独立机架入口允许比例凸度范围的计算,独立机架入口允许比例凸度范围的计算 机架出口有效比例凸度范围的计算 平衡精轧机组单位宽轧制力的变化量,3.比例凸度控制范围的计算 （PENV）,3.2 各机架出口有效比例凸度范围的计算,以精轧机组入口比例凸度为起点，考虑相邻机架间的协调关系，依次计算各机架出口有效比例凸度上下限 。,UFD比例 凸度极限,允许的入口比例凸度,出口有效比例凸度计算公式:,式中， 机架出口有效比例凸度极限值，mm/mm； 轧件横向流动系数； 板凸度恢复系数； 纵向应变差恢复系数； 比例凸度变化衰减指数；,3.2 各机架出口有效比例凸度范围的计算,当前机架出口有效比例凸度上下限不应超过下游相邻机架允许的入口比例凸度范围，否则下游相邻机架出口会产生明显的板形缺陷。,UFD比例 凸度极限,允许的入口比例凸度,3.2 各机架出口有效比例凸度范围的计算,当前机架出口有效比例凸度上下限超过下游相邻机架允许的入口比例凸度范围时的处理（以下限的计算为例）:,UFD比例 凸度极限,允许的入口比例凸度,临界翘曲条件,3.2 各机架出口有效比例凸度范围的计算,当前机架出口有效比例凸度上下限超过下游相邻机架允许的入口比例凸度范围时的处理（以下限的计算为例）:,UFD比例 凸度极限,允许的入口比例凸度,临界翘曲条件,调节UFD比例凸度极限,3.2 各机架出口有效比例凸度范围的计算,当前机架出口有效比例凸度上下限超过下游相邻机架允许的入口比例凸度范围时的处理（以下限的计算为例）:,UFD比例 凸度极限,允许的入口比例凸度,临界翘曲条件,调节入口允许比例凸度极限,3.2 各机架出口有效比例凸度范围的计算,出口纵向应变差计算公式:,式中， 机架出口纵向应变差极限值，mm/mm； 轧件横向流动系数； UFD比例凸度极限值，mm/mm ； 前一机架出口有效比例凸度； 比例凸度变化衰减指数；,3.2 各机架出口有效比例凸度范围的计算,当前机架出口纵向应变差应满足临界翘曲条件,3.2 各机架出口有效比例凸度范围的计算,当前机架出口纵向应变差超限的处理,调节UFD比例凸度极限,3.2 各机架出口有效比例凸度范围的计算,当前机架出口纵向应变差超限的处理,调节入口允许比例凸度极限,3.2 各机架出口有效比例凸度范围的计算,独立机架入口允许比例凸度范围的计算 各机架出口有效比例凸度范围的计算 平衡精轧机组单位宽度轧制力的变化量,3.比例凸度控制范围的计算 （PENV）,3.3 平衡精轧机组单位宽轧制力的变化量,为保证精轧机组总压下量不变，需保证转换到末机架的单位宽轧制力调节量之和为零:,主 要 内 容,板形设定计算模型初始化 更新动态LPCE和LRG对象 板形控制范围的计算（PENV） 板形控制参数基准值的计算（ALC） 平直度的评估（EVL） 传递函数增益系数的计算,4.板形控制参数基准值的计算（ALC）,ALC在PENV计算的有效比例凸度范围内，逆着轧制方向确定有效比例凸度轨迹曲线，并计算板形控制设备参数基准值，保证轧件头部达到目标板凸度和平直度。,4.板形控制参数基准值的计算（ALC）,计算各机架单位宽轧制力允许的调节范围,计算机架目标UFD比例凸度,修正机组目标比例凸度,达到目标,未达到目标,板形良好,计算前一机架,确定临界机架,板形不良,返回末非空过机架,返回,4.板形控制参数基准值的计算（ALC）,确定临界机架 单位宽度轧制力允许调节范围的计算 末非空过机架目标值的计算 目标UFD比例凸度的计算 板形控制设备及单位宽度轧制力的调整 机架入口有效比例凸度的调整 精轧机组目标比例凸度的修正 前一机架入口有效比例凸度的确定,4.板形控制参数基准值的计算（ALC）,确定临界机架 单位宽轧制力允许调节范围的计算 末非空过机架目标值的计算 目标UFD比例凸度的计算 板形控制设备及单位宽轧制力的调整 机架入口有效比例凸度的调整 精轧机组目标比例凸度的修正 前一机架入口有效比例凸度的确定,4.1 确定临界机架,所谓的临界机架即为顺着轧制方向最后一个轧件横向流动系数为零的机架。临界机架及其上游机架入口有效比例凸度可以为任意值。,临界机架,4.板形控制参数基准值的计算（ALC）,确定临界机架 单位宽轧制力允许调节范围的计算 末非空过机架目标值的计算 目标UFD比例凸度的计算 板形控制设备及单位宽轧制力的调整 机架入口有效比例凸度的调整 精轧机组目标比例凸度的修正 前一机架入口有效比例凸度的确定,4.2 单位宽轧制力允许调节范围的计算,入口厚度恒定,若Fi机架单位宽度轧制力增加，为保证精轧机组入口厚度不变，Fi上游单位宽轧制力需要相应的减小，但因Fi上游单位宽轧制力不能无限制的减小，所以Fi机架单位宽轧制力也就不能无限制的增加；反之亦然。,4.2 单位宽度轧制力允许调节范围的计算,式中，,std机架的单位宽度轧制力调节量极限值；,std机架入口带钢模量 ；,上游相邻机架出口带钢模量 ；,上游相邻机架单位宽度轧制力 ；,上游相邻机架单位宽度轧制力极限值 。,4.板形控制参数基准值的计算（ALC）,确定临界机架 单位宽轧制力允许调节范围的计算 末非空过机架目标值的计算 目标UFD比例凸度的计算 板形控制设备及单位宽轧制力的调整 机架入口有效比例凸度的调整 精轧机组目标比例凸度的修正 前一机架入口有效比例凸度的确定,4.3 末非空过机架目标值计算,入口有效比例凸度 ？,出口有效比例凸度？,出口纵向应变差？,出口残余纵向应变差？,目标 比例凸度,用各机架出口有效比例凸度范围对精轧入口比例凸度进行限定， 得到末架入口有效比例凸度初值。,给定入口有效比例凸度初值,4.3 末非空过机架目标值计算,确定末机架入口有效比例凸度,末架入口比例凸度修正,4.3 末非空过机架目标值计算,确定末机架入口有效比例凸度,机架出口纵向应变差不应超过临界翘曲条件，UFD比例凸度不应超出PENV计算的范围，否则修正入口有效比例凸度。,4.3 末非空过机架目标值计算,确定末机架出口有效比例凸度,根据入口有效比例凸度和UFD比例凸度计算出口有效比例凸度,4.3 末非空过机架目标值计算,确定末机架出口纵向应变差,根据目标比例凸度和UFD比例凸度计算出口纵向应变差，考虑到应变回复，可以进一步计算出出口残余纵向应变差。,返回流程,4.板形控制参数基准值的计算（ALC）,确定临界机架 单位宽轧制力允许调节范围的计算 末非空过机架目标值的计算 目标UFD比例凸度的计算 板形控制设备及单位宽轧制力的调整 机架入口有效比例凸度的调整 精轧机组目标比例凸度的修正 前一机架入口有效比例凸度的确定,4.4 目标UFD比例凸度计算,Fi机架目标UFD比例凸度；,Fi机架出口有效比例凸度；,Fi机架入口有效比例凸度；,带钢横向流动系数；,纵向应变差恢复系数；,带钢凸度恢复系数；,比例凸度变化衰减因子 。,式中，,4.板形控制参数基准值的计算（ALC）,确定临界机架 单位宽轧制力允许调节范围的计算 末非空过机架目标值的计算 目标UFD比例凸度的计算 板形控制设备及单位宽轧制力的调整 机架入口有效比例凸度的调整 精轧机组目标比例凸度的修正 前一机架入口有效比例凸度的确定,4.5 板形控制设备及单位宽轧制力的调整,板形控制机构的类型和调节顺序是由预配置文件决定的，配置文件中规定了可用的板形调节机构的类型以及调节顺序。,取决于轧辊横移位置或PC角,轧辊横移,弯辊力,单位宽轧制力,调节顺序,允许,牛顿迭代法,4.板形控制参数基准值的计算（ALC）,确定临界机架 单位宽轧制力允许调节范围的计算 末非空过机架目标值的计算 目标UFD比例凸度的计算 板形控制设备及单位宽轧制力的调整 机架入口有效比例凸度的调整 精轧机组目标比例凸度的修正 前一机架入口有效比例凸度的确定,4.6 机架入口有效比例凸度的调整,根据极限状态下的UFD比例凸度和出口比例凸度，计算入口有效比例凸度，新的入口有效比例凸度不能改变比例凸度整体变化趋势。,入口有效比例凸度变化趋势前升后降,入口有效比例凸度变化趋势前降后升,4.6 机架入口有效比例凸度的调整,* 调整当前机架入口比例凸度后，需判断当前机架及下游机架出口 板形是否良好。 * 在板形良好的条件下，计算前一相邻非空过机架入口有效比例凸 度，进行前一机架的计算；否则修正精轧机组目标比例凸度。,4.6 机架入口有效比例凸度的调整,4.板形控制参数基准值的计算（ALC）,确定临界机架 单位宽轧制力允许调节范围的计算 末非空过机架目标值的计算 目标UFD比例凸度的计算 板形控制设备及单位宽轧制力的调整 机架入口有效比例凸度的调整 精轧机组目标比例凸度的修正 前一机架入口有效比例凸度的确定,4.7 精轧机组目标比例凸度的修正,在板形不良并且迭代计算次数（最大迭代次数为10次）没有超限的情况下，且当前超限机架的机架号等于或小于上一次迭代计算超限机架的机架号时，可以改变精轧机组目标比例凸度。,确定满足Fi机架当前UFD比例凸度和板形良好条件的 Fi机架出 口有效比 例凸度 确定满足Fi机架出口有效比例凸度的末非空过机架出口有效比例凸度 计算满足Fi机架要求的精轧机组目标比例凸度,4.7 精轧机组目标比例凸度的修正,确定Fi机架出口有效比例凸度,给定Fi机架出口有效比例凸度初值,逆着轧制方向用各机架出口有效比例凸度范围对末非空过机架出口有效比例凸度进行限定，得到Fi机架出口有效比例凸度初值。,末架出口 有效比例凸度,4.7 精轧机组目标比例凸度的修正,确定Fi机架出口有效比例凸度,入口有效 比例凸度,出口有效 比例凸度,出口纵向 应变差,UFD 比例凸度,UFD 比例凸度,临界纵向应变差,上游相邻机架出口 有效比例凸度极限,Fi机架入口有效比例凸度不能超过上游相邻机架出口有限比例凸度范围； Fi机架出口纵向应变差不应超过临界纵向应变差。,确定末非空过机架出口有效比例凸度,4.7 精轧机组目标比例凸度的修正,按与前面类似方法确定Fi1出口有效比例凸度。 Fi1出口有效比例凸度与Fi机架出口有效比例凸度之差不应超过Fi1允许的比例凸度变化量极限，否则按下式修正Fi1出口有效比例凸度：,重复上述过程，直到获得末非空过机架出口有效比例凸度为止。,计算精轧机组目标比例凸度,4.7 精轧机组目标比例凸度的修正,出口有效 比例凸度？,目标 比例凸度,式中，,精轧机组出口目标比例凸度；,末机架出口有效比例凸度；,前一次迭代计算的末机架出口轧件残余纵向应变差。,4.板形控制参数基准值的计算（ALC）,确定临界机架 单位宽轧制力允许调节范围的计算 末非空过机架目标值的计算 目标UFD比例凸度的计算 板形控制设备及单位宽轧制力的调整 机架入口有效比例凸度的调整 精轧机组目标比例凸度的修正 前一机架入口有效比例凸度的确定,4.8 前一机架入口有效比例凸度的确定,确定有效比例凸度轨迹曲线的原则是按各机架的比例凸度调节能力将精轧机组总的有效比例凸度变化量分配给各机架。 确定总的有效比例凸度变化量（F3入口有效比例凸度） 计算各机架比例凸度调节能力 确定Fi-1机架入口有效比例凸度,临界机架,4.8 前一机架入口有效比例凸度的确定,确定F3入口有效比例凸度,用F3入口有效比例凸度范围对Fi-1出口有效比例凸度限定，得到 F3入口有效比例凸度。其目的是尽量减小总的比例凸度变化量。,Fi-1出口有效比例凸度与F3入口有效比例凸度之差，即为总的比 例凸度变化量。,4.8 前一机架入口有效比例凸度的确定,确定总的有效比例凸度变化量,计算过程中应保证有效比例凸度曲线变化趋势一致（递增或递减），而不应出现锯齿状。当出现锯齿状时，需放弃上游机架的计算数据，以新的起点重新计算。,总的有效比例凸度变化量,计算各机架有效比例凸度调节能力,4.8 前一机架入口有效比例凸度的确定,确定Fi-1机架入口有效比例凸度,Fi-