立辊短行程控制优化在我厂的应用.doc

立辊短行程控制优化在我厂的应用【摘 要】宽度控制又分为头尾宽度控制和本体宽度控制，头尾宽度由立辊短行程控制来完成，我厂带钢的头尾宽度有严重的鱼尾现象,造成带钢局部的超宽或超窄，,通过对二级的立辊短行程参数进行优化,使带钢头部和尾部1.5米左右的宽度和板坯通长宽度偏差小于5毫米，头尾的宽度命中率也由原来的50%提高到了90%。希望通过我厂宽度控制的经验可以给大家一些启示。【关键词】短行程控制 板坯测宽仪 宽度命中率 宽度模型0.引言河北钢铁集团承钢公司1780mm轧机于2006年底开始筹建，于2008年9月全线通板成功，2009年10月正式达产，期间由于宽度问题造成了大量的二级品、废钢。宽度、厚度、精轧温度、卷曲温度、凸度、平直度是热轧过程自动化控制的六大指标。我们厂是西门子的控制系统，厚度、温度控制是西门子的强项，调试结束后命中率一直稳定在95.4%以上，板型和宽度控制相对弱一些。从2010年1月开始通过对立辊短行程参数和宽度本体控制的不断优化，截止到8月底我厂已经实现连续两个月由于宽度问题造成的废钢数为0。宽度问题造成的二级品也由月均15块降低到了月均2块。下面我就从头尾宽度的优化进行介绍。1.短行程控制的优化1.1 什么是短行程控制.粗轧平辊轧制最难控制的部分是在轧制过程中怎么形成一个矩形的尾部。如果没有一个额外的力,带钢的尾部会形成鱼尾形状(如下图1所示)。图1 轧制过程中的带钢形状在立辊轧制时带钢就像上图1的粉色区域，在尾部形成一个狗骨形状，在平辊轧制过程中带钢像被擀面杖来回擀过的面一样，如上图1所示会在最尾部变得更宽，而在尾部前边的部分会变得更窄。为了避免鱼尾，短行程控制被开发，短行程控制的方法是在轧制板坯的尾部时打开或者关闭立辊辊缝。这需要液压缸可以在有负载的情况下移动立轧辊。1.2 短行程模型的任务？为了达到矩形尾部的目的，短行程的任务是为了每一个粗轧道次计算短行程控制立辊曲线，这个任务并不简单，由于很多因素会影响板坯的形状（厚度，宽度，厚度减少量，宽度减少量，物料硬度，等）。而国际上都没有一个成熟的计算板坯形状的模型。1.3 短行程模型的描述.西门子短行程控制有两部分组成：一个是可以手动编辑的参数表，另一个是以神经元网络为基础的在线自适应参数修正，神经元网络自适应有一个单独的进程“SSCA”处理，它所有需要的数据都是取自数据库，分析测量宽度并且计算新的修正系数。此次我们的优化是针对短行程控制参数表进行优化的。1.4 短行程控制的预备条件立轧机架需要有一个液压配置系统，它可以在有负载的状态下调整立轧辊缝。基础自动化可以跟踪板坯位置到一个精确度小于1CM。因此需要一个板坯的入口信号和一个精确的板坯速度，速度可以通过立轧的线速度值得来，并且可以计算出由于轧辊前后滑造成的速度差异，一级的跟踪是否准确对短行程控制的影响也非常大，即使二级计算出一个非常准确的短行程控制曲线，如果跟踪不准，一级也无法把此曲线用在一个正确的板坯位置上去控制。检查一级跟踪是否准确最简单的方法就是看PDA中短行程控制曲线是否能和立辊轧制力对应上。1.5 如何通过修改短行程控制参数表优化短行程控制曲线。通过消化吸收西门子的短行程控制程序我们总结出了如何通过修改存储在模型服务器上的短行程控制参数来优化短行程控制曲线的方法。我们可以通过调整存储于sscParameters.cfg配置文件中的参数，即下图2中绿色区域的参数，根据不同规格不同钢种不同减宽量带钢的头尾宽度控制形状不同来调整立辊的短行程曲线（下图2 黑色的曲线）。图2 短行程控制参数及曲线在西门子的立辊短行程控制参数计算过程中，立辊短行程的控制曲线由三条高斯曲线相加得出，其中短行程控制长度及三条高斯曲线权重值的计算公式为：Ssc_length = fl * sqrt(w) * 1000W1 = fb1 + fw1 * (w-w0) +fth1*(th-th0)+fdw1*(dw-dw0)W2 = fb2 + fw2 * (w-w0) +fth2*(th-th0)+fdw2*(dw-dw0)W3 = fb3 + fw3 * (w-w0) +fth3*(th-th0)+fdw3*(dw-dw0)通过分析这组公式我们掌握了调试短行程控制曲线的方法，式中w0为默认板坯宽度，th0为默认板坯厚度，dw0为默认宽度减少量，这三个参数在配置文件中要根据不同厂的坯料设计不同进行设置，哪种规格轧的比较多就把它设置成那种。这样短行程曲线就主要由fb1,fb2,fb3决定，便于我们调试。式中w为板坯宽度，th为板坯厚度，dw为宽度减少量，这三个参数是根据实际板坯的尺寸变化的，由此我们得知短行程控制曲线是否准确和板坯的实际尺寸是否准确有很大关系。式中fb1,fb2,fb3分别为三条高斯曲线权重值的偏移量， 也决定了短行程曲线从右至左的三个位置的Y坐标值，这组参数是调整比较多的，可以根据实际轧出带钢的头尾形状对这三个参数进行相应调整，式中fw1, fw2，fw3为三条高斯曲线当板坯宽度变化时高斯曲线变化的幅度，式中fth1, fth2，fth3为三条高斯曲线当板坯厚度变化时高斯曲线变化的幅度，式中fdw1, fdw2，fdw3为三条高斯曲线当减宽量变化时高斯曲线变化的幅度. 我们通过PDA查看实际立辊短行程曲线和带钢头尾的宽度形状，根据每次的控制效果调试优化短行程控制参数如下图3所示。图3 短行程控制曲线与宽度曲线的对应关系上图3中黑色的曲线是上块钢带钢的宽度曲线，红色的曲线是调整短行程控制参数后下一块带钢的宽度曲线，黄色的曲线是未调整前的立辊短行程控制曲线，蓝色曲线是经过优化后的立辊短行程控制曲线，我们可以看到经过抬高短行程曲线，带钢头部宽度形状有了明显改善。2.加热炉前测宽仪对头尾宽度的影响2.1 在加热炉前安装板坯测宽仪在安装加热炉前板坯测宽仪前，我厂一直被宽度问题造成的废钢和降级品困扰，经过长时间的观察研究，我们决定在加热炉前安装板坯测宽仪，把测宽仪的检测值根据炉前高温计测得的温度转换成冷态传送给三级，再把板坯实测宽度以主数据的形式发送给轧线二级，在保证输入参数准确的情况下，西门子模型的计算精度还是比较准确的。2.2 在加热炉前安装板坯测宽仪对带钢头尾宽度控制的影响。首先是对提高带钢头尾宽度命中率所起的作用，在西门子的立辊短行程控制参数计算过程中，立辊短行程的控制曲线由三条高斯曲线相加得出，其中短行程控制长度及三条高斯曲线权重值的计算公式为：Ssc_length = fl * sqrt(w) * 1000W1 = fb1 + fw1 * (w-w0) +fth1*(th-th0)+fdw1*(dw-dw0)W2 = fb2 + fw2 * (w-w0) +fth2*(th-th0)+fdw2*(dw-dw0)W3 = fb3 + fw3 * (w-w0) +fth3*(th-th0)+fdw3*(dw-dw0)这组公式中的一些参数是可以根据不同钢种、不同规格的带钢头尾实际宽度形状不同进行调试的，可以调整的参数为：flfb1fw1fth1fdw1fb2fw22.0-1500.01050fth2fdw2fb3fw3fth3fdw300.2100.0100.4我们可以根据不同带钢头尾宽度控制效果对这组参数进行优化。式中w为板坯宽度；th为板坯厚度；dw为宽度减少量。在上边一组参数固定的情况下如果短行程控制模型能够准确的获得板坯的宽度，对于短行程参数的计算是有很大好处的。而我厂由于连铸机拉速不好控制，导致板坯宽度变化非常大，根据我们长时间的观察，1500mm宽的板坯实测宽度在正负50mm范围内波动，由于二级系统在粗轧前的预计算时只在三级系统得到板坯的理论宽度，当实际板坯宽度和理论板坯宽度差距很大时就会造成短行程控制参数计算错误，造成带钢头尾超宽或超窄。比较严重的后果是带钢头部比本体超宽超过30mm，而二级对精轧入口侧倒板的设定开口度采用的是粗轧中间坯的实测宽度，头部1米内的超宽部分很难取到，造成用于精轧入口侧倒板的实测本体宽度和实际带钢头部宽度相差很大。带钢撞到精轧入口导板上废钢。还有一种由于带钢头尾宽度控制不好。造成的废钢是在板坯进行第五道次立辊轧制时，由于第五道次板坯较薄，当立辊侧压时很容易造成板坯掀边，造成板坯中间股起来撞在粗轧机前导位上废钢，而二级模型在计算第五道次减宽量时考虑的掀边极限是针对本体减宽量的，当头尾超宽较