第二节轧制过程的自动设定

1、6:221第二节轧制过程的自动设定 6:222 带钢热连轧计算机控制是目前钢铁工业中应带钢热连轧计算机控制是目前钢铁工业中应用计算机控制最成熟、最有效果的控制系统。用计算机控制最成熟、最有效果的控制系统。1960年，用于钢铁工业的第一台控制计算机就是年，用于钢铁工业的第一台控制计算机就是用于控制带钢热连轧机精轧机组辊缝用于控制带钢热连轧机精轧机组辊缝转速预设转速预设定。定。 预设定功能从加热、粗轧、精轧到卷取工段预设定功能从加热、粗轧、精轧到卷取工段都普遍存在，内容比较广泛，包括加热炉前后椎都普遍存在，内容比较广泛，包括加热炉前后椎钢机、出钢机行程，粗轧、精轧机组压下辊缝，钢机、出钢机行程，粗

2、轧、精轧机组压下辊缝，立辊和侧导板开口度，精轧机转速，卷取机夹送立辊和侧导板开口度，精轧机转速，卷取机夹送辊辊缝等等。辊辊缝等等。预设定的主要持点是根据将要进入预设定的主要持点是根据将要进入机组的带钢的实际参数，通过繁简程度不同的数机组的带钢的实际参数，通过繁简程度不同的数学模型计算来确定学模型计算来确定(预估预估)。 6:223 根据对象情况的不问，设定用数学模型内容差别很根据对象情况的不问，设定用数学模型内容差别很大，有些控制功能只涉及到个别设备，而且只需根据一大，有些控制功能只涉及到个别设备，而且只需根据一两个参数两个参数( (作自变量作自变量) )按照某种固定格式决定输出按照某种固定格

3、式决定输出( (一般一般为开关量为开关量) )即可。即可。 例如，精轧前飞剪机的切头切尾控制，计算机只需例如，精轧前飞剪机的切头切尾控制，计算机只需根据来料宽度和厚度查用事先根据工艺经验确定的表格根据来料宽度和厚度查用事先根据工艺经验确定的表格来决定是否输出切头信息和切尾信号此时计算机只给来决定是否输出切头信息和切尾信号此时计算机只给出出“切切”或或“不切不切”开关信号。而何时切是由龙剪的开关信号。而何时切是由龙剪的APCAPC程序完成。又如轧机侧导板开口度设定，由于要程序完成。又如轧机侧导板开口度设定，由于要求精度不高，而目它和板宽的关系比较简单，因此所用求精度不高，而目它和板宽的关系比较简

4、单，因此所用模型实际上只是一简单公式：模型实际上只是一简单公式： 6:224 但另有一些情况，如精轧机组各架轧机辊缝和但另有一些情况，如精轧机组各架轧机辊缝和转速的预设定，由于设定精度直接影响到连轧过程转速的预设定，由于设定精度直接影响到连轧过程顺利进行和精轧成品厚度的精度，顺利进行和精轧成品厚度的精度，因此采用了比较因此采用了比较复杂的数学模型，全面考虑了负荷分配复杂的数学模型，全面考虑了负荷分配( (包括板型的包括板型的考虑考虑) )、各架轧机的轧制温度、变形抗力、轧制压力、各架轧机的轧制温度、变形抗力、轧制压力、弹跳以及各种自适应模型等。弹跳以及各种自适应模型等。 近年来，随着自动化水平

5、的不断提高，精轧机近年来，随着自动化水平的不断提高，精轧机组所有操作变量都由设定模型计算，并由计算机执组所有操作变量都由设定模型计算，并由计算机执行。本节主要以热连轧精轧机组的预设定为例作介行。本节主要以热连轧精轧机组的预设定为例作介绍。绍。6:225 精轧机组设定通常包括下列操作变量：精轧机组设定通常包括下列操作变量： (1)(1)轧机辊缝值；轧机辊缝值； (2)(2)轧机转速值；轧机转速值； (3)(3)轧机及飞剪侧导板开口度；轧机及飞剪侧导板开口度； (4)(4)入口端辊道滞后率；入口端辊道滞后率； (5)(5)加速度及最大轧制速度；加速度及最大轧制速度； (6)(6)除鳞及喷水冷却方式

6、等。除鳞及喷水冷却方式等。 6:226 辊缝及转速的设定精度不仅影响产品的质量，辊缝及转速的设定精度不仅影响产品的质量，而且直接关系到带钢能否顺利通过精轧机实现正常而且直接关系到带钢能否顺利通过精轧机实现正常轧制，轧制，因此，辊缝及转速设定在当前仍然是精轧机因此，辊缝及转速设定在当前仍然是精轧机设定的最主要内容。设定的最主要内容。采用先进的控制思想，准确地采用先进的控制思想，准确地确定设定模型的形式及其参数，不断地提高辊缝及确定设定模型的形式及其参数，不断地提高辊缝及转速的设定精度，是设定模型研究的主要内容。转速的设定精度，是设定模型研究的主要内容。 6:227一、人工操作方法和存在的问题一、

7、人工操作方法和存在的问题 计算机控制在某种意义上说就是模仿人的操计算机控制在某种意义上说就是模仿人的操作过程，完成用人工直接进行的操作。作过程，完成用人工直接进行的操作。计算机具计算机具有实时地接收生产过程的最新信息，快速地进行有实时地接收生产过程的最新信息，快速地进行判断和作出处理的能力，从而能进一步实现一些判断和作出处理的能力，从而能进一步实现一些人工操作中无法进行的操作功能。因此，计算机人工操作中无法进行的操作功能。因此，计算机控制实际上又是人工操作的扩大。为了使读者能控制实际上又是人工操作的扩大。为了使读者能更好地理解设定模型的内容与控制思想，更好地理解设定模型的内容与控制思想，先介绍

8、先介绍一下在计算机未引入带钢热连轧机以前人工设定一下在计算机未引入带钢热连轧机以前人工设定的方法及其存在的问题。的方法及其存在的问题。 6:228 精轧机组的主要操作任务是精轧机组的主要操作任务是在带坯进入轧机在带坯进入轧机前，根据带坯工艺参数前，根据带坯工艺参数来料厚度、温度、宽来料厚度、温度、宽度、钢种及要求的末架出口厚度，预先调整好各度、钢种及要求的末架出口厚度，预先调整好各架轧机的空载辊缝及速度。架轧机的空载辊缝及速度。 人工操作时，只能根据不断积累的经验设定人工操作时，只能根据不断积累的经验设定各架的辊缝及速度。辊缝设定不当，按原先计划各架的辊缝及速度。辊缝设定不当，按原先计划厚度分

9、配的速度将会厚度分配的速度将会“失去协调失去协调”，严重时将产，严重时将产生堆钢或拉钢事故而影响正常的生产。一般情况生堆钢或拉钢事故而影响正常的生产。一般情况下，可通过轧制过程中的调速来达到速度协调，下，可通过轧制过程中的调速来达到速度协调，但轧出来的成品厚度将和原先要求的不符合，造但轧出来的成品厚度将和原先要求的不符合，造成板厚差，很难保证设定精度。成板厚差，很难保证设定精度。由于存在上述困由于存在上述困难，目前现场一般采用过渡的办法来操作，即换难，目前现场一般采用过渡的办法来操作，即换辊后先轧辊后先轧“开轧规格开轧规格”(例如：例如：A3F，40 x1080mm产品产品)。 1e6:229

10、 由于厚规格比较好掌握，第一块不会出什么由于厚规格比较好掌握，第一块不会出什么事故。工人根据实测厚度及时修改辊缝和速度，事故。工人根据实测厚度及时修改辊缝和速度，使厚度合格，然后再改规格，此时已不考虑各架使厚度合格，然后再改规格，此时已不考虑各架辊缝和速度的绝对值大小，而是根据改规格的幅辊缝和速度的绝对值大小，而是根据改规格的幅度决定各架应有的辊缝和速度的调整量。由于人度决定各架应有的辊缝和速度的调整量。由于人工来不及频繁调整，一般只是一批料调整一次，工来不及频繁调整，一般只是一批料调整一次，同一批料的每一块料参数有波动时，一般不进行同一批料的每一块料参数有波动时，一般不进行调整调整(除非波动

11、量很大除非波动量很大)，因此加大了各块料之间的，因此加大了各块料之间的板厚差。此后，随着轧制时间的增加、辊温升高板厚差。此后，随着轧制时间的增加、辊温升高以及轧辊的磨损，空载辊缝有所以及轧辊的磨损，空载辊缝有所“漂移漂移”，也会，也会影响成品尺寸精度。人工只能根据影响成品尺寸精度。人工只能根据X射线测厚仪指射线测厚仪指示的偏差值，阶段地调整辊缝和速度，以补偿此示的偏差值，阶段地调整辊缝和速度，以补偿此变化。变化。 6:2210 由此可见，人工操作有如下主要问题：由此可见，人工操作有如下主要问题： (1)由于不能正确估计各架轧制力和弹跳值，凭经由于不能正确估计各架轧制力和弹跳值，凭经验得到的辊缝

12、值很难得到预期的轧出厚度。在一验得到的辊缝值很难得到预期的轧出厚度。在一般情况下，虽可用微调速度来保持连轧关系，但般情况下，虽可用微调速度来保持连轧关系，但将使成品产生厚差。将使成品产生厚差。 (2)在同一批料的来料参数存在波动时，来不及为在同一批料的来料参数存在波动时，来不及为每块钢修改辊缝设定值，这也造成了同一批产品每块钢修改辊缝设定值，这也造成了同一批产品中各块料的厚度偏差。中各块料的厚度偏差。 (3)必须用厚规格作为开轧规格，并且改变规格的必须用厚规格作为开轧规格，并且改变规格的步子不能太大。只能逐步过渡，从而造成非规格步子不能太大。只能逐步过渡，从而造成非规格化产品。化产品。 6:2

13、211 (4)在改变规格时，为了便于记忆，往往要使辊缝在改变规格时，为了便于记忆，往往要使辊缝和转速的变动具有某种规律性，这将使轧机负荷和转速的变动具有某种规律性，这将使轧机负荷分配不尽合理，不利于有效利用设备能力来生产分配不尽合理，不利于有效利用设备能力来生产较宽、较薄、较硬的极限产品较宽、较薄、较硬的极限产品(以上四项应由计以上四项应由计算机设定模型来解决算机设定模型来解决)。 (5)轧制过程中无法调节带钢厚度，消除头尾厚差轧制过程中无法调节带钢厚度，消除头尾厚差(此项由自动厚控系统来解决此项由自动厚控系统来解决)。 6:2212 精轧设定模型的基本任务是根据来料条件及对精轧设定模型的基本

14、任务是根据来料条件及对成品的要求，通过模型的计算，确定精轧机组各机成品的要求，通过模型的计算，确定精轧机组各机架的辊缝、速度及有关操作变量，以保证获得尽可架的辊缝、速度及有关操作变量，以保证获得尽可能准确的带钢头部尺寸。它的主要计算内容如下：能准确的带钢头部尺寸。它的主要计算内容如下： (1)计算各机架的负荷分配，即在合理分配负荷的计算各机架的负荷分配，即在合理分配负荷的前提下确定各机架的出口厚度前提下确定各机架的出口厚度负荷分配模型。负荷分配模型。 (2)根据最大生产率和对带钢终轧温度的要求，并根据最大生产率和对带钢终轧温度的要求，并且考虑带钢穿带咬入的稳定性，确定精轧机组未机且考虑带钢穿带

15、咬入的稳定性，确定精轧机组未机架穿带速度。架穿带速度。 二、热连轧精轧机组的设定二、热连轧精轧机组的设定 6:2213 (3)计算各机架轧制温度。计算各机架轧制温度。 (4)根据流量方程，由负荷分配得到的各机架厚根据流量方程，由负荷分配得到的各机架厚度确定各机架速度。度确定各机架速度。 (5)计算轧制力和轧机的弹跳值，决定空载辊缝计算轧制力和轧机的弹跳值，决定空载辊缝设定值设定值轧制力模型和弹跳模型。轧制力模型和弹跳模型。 (6)确定其他操作变量确定其他操作变量(弯辊力、侧导板开口度、弯辊力、侧导板开口度、活套高度、单位张力值等活套高度、单位张力值等)。 6:2214(一一)负荷负荷(厚度厚度

16、)分配方法分配方法 为了便于计算机确定连轧机组各机架的空载辊为了便于计算机确定连轧机组各机架的空载辊缝及速度等值，必须首先确定各机架出口厚度值。缝及速度等值，必须首先确定各机架出口厚度值。它体现了通过连轧机组各机架后如何一步一步地它体现了通过连轧机组各机架后如何一步一步地将来料厚度为将来料厚度为h h0 0的坯料的坯料, ,轧成厚度为轧成厚度为h hn n的成品。这个的成品。这个任务可称为负荷任务可称为负荷( (厚度厚度) )分配。分配。 由于在一定轧制条件下，各机架的厚度分配确由于在一定轧制条件下，各机架的厚度分配确定后，各机架的轧前厚度、轧后厚度及压下量等主定后，各机架的轧前厚度、轧后厚度

17、及压下量等主要工艺参数就确定了，从而其轧制力、力矩、功率要工艺参数就确定了，从而其轧制力、力矩、功率等负荷参数也就被确定。因此，需通过合理分配负等负荷参数也就被确定。因此，需通过合理分配负荷来确定各机架出口厚度。荷来确定各机架出口厚度。 6:2215 合理分配机架的厚度，要考虑设备条件合理分配机架的厚度，要考虑设备条件的限制（的限制（P允允，M允允，N允允及及n允允，）及工艺上的，）及工艺上的限制如咬入条件等：限制如咬入条件等：对于带钢热连轧机来说，对于带钢热连轧机来说，各机架的设备限制条件大致相同，但各机架的各机架的设备限制条件大致相同，但各机架的工艺条件是不同的，如头几个机架轧件厚、温工艺

18、条件是不同的，如头几个机架轧件厚、温度高，压下可以大些；后几个机架轧件薄、温度高，压下可以大些；后几个机架轧件薄、温度低，压下量可逐个机架降低对最后一个机度低，压下量可逐个机架降低对最后一个机架，压下量更要减小。架，压下量更要减小。6:2216 负荷合理分配可以是指各个机架功率的均匀负荷合理分配可以是指各个机架功率的均匀分配或各个机架轧制力的合理分配，特别是后几分配或各个机架轧制力的合理分配，特别是后几个机架轧制力的分配将会直接影响成品的平直度个机架轧制力的分配将会直接影响成品的平直度(板形板形)。 一般来说，由于前几个机架速度低，但压下一般来说，由于前几个机架速度低，但压下量大，因此轧制力及

19、轧制力矩往往是其限制条件量大，因此轧制力及轧制力矩往往是其限制条件；而后面几个机架，由于速度高，其轧制功率往；而后面几个机架，由于速度高，其轧制功率往往受到限制，而且为了保持成品板形，后几个机往受到限制，而且为了保持成品板形，后几个机架的轧制力应逐步降低。架的轧制力应逐步降低。 目前负荷分配常用的目前负荷分配常用的方法为采用能耗模型的能耗分配法，现介绍如下方法为采用能耗模型的能耗分配法，现介绍如下。 6:2217 为了得到精轧机组各种轧制规程下所需的轧为了得到精轧机组各种轧制规程下所需的轧制功率数据，可在带钢热连轧机上取得大量数据制功率数据，可在带钢热连轧机上取得大量数据，把多次实验结果加以平

20、均，并以单位质量轧制，把多次实验结果加以平均，并以单位质量轧制所消耗的能量所消耗的能量(简称为单位能耗简称为单位能耗)为因变量，以轧为因变量，以轧件延伸系数或轧件厚度为自变量绘成曲线，此曲件延伸系数或轧件厚度为自变量绘成曲线，此曲线称为能耗曲线线称为能耗曲线(见图见图83)。能耗曲线的基本特。能耗曲线的基本特点是各机架之间变形量的分配将决定各机架的能点是各机架之间变形量的分配将决定各机架的能耗分配。耗分配。总能耗只决定于总变形量，而与变形量总能耗只决定于总变形量，而与变形量在各个机架之间的分配无关。在各个机架之间的分配无关。为了便于计算机应为了便于计算机应用需将能耗曲线转换成经验公式。用需将能

21、耗曲线转换成经验公式。 例如，今井一郎在大量实验数据的基础上提例如，今井一郎在大量实验数据的基础上提出单位能耗与延伸系数的关系式：出单位能耗与延伸系数的关系式： 6:2218图图8 83 3能耗曲线能耗曲线 6:2219假设各个机架轧制功率为假设各个机架轧制功率为N Nj j(j(j1 1，2 2，3 3，n)n)，则整个机组的总功率为则整个机组的总功率为 6:2220 第第i机架的累计功率机架的累计功率(第第1机架到第机架到第i机架的机架的功率的累计功率的累计)为为 6:2221如规定如规定i为第为第i架轧机的累计负荷分配系数，则有架轧机的累计负荷分配系数，则有由于由于 6:2222 式中式

22、中 A轧制能；轧制能； a单位能耗；单位能耗； G带坯质量；带坯质量； t轧制时间。轧制时间。 对于各机架来说，带坯质量对于各机架来说，带坯质量G及轧制时间及轧制时间t是相是相同的，因此式同的，因此式(82)可写成：可写成： 6:2223 式中式中 ai第第1机架到第机架到第i机架的累计能耗；机架的累计能耗； a 总能耗；总能耗； aj第第j机架自身的能耗。机架自身的能耗。 根据式根据式(81)，有：有： 6:2224代入式代入式(83)，则得，则得 最后得最后得 6:2225 不论能耗曲线以什么样的形式给出，只要不论能耗曲线以什么样的形式给出，只要在给定的在给定的h0，hn以及累计能耗分配系

23、数以及累计能耗分配系数i i的情的情况下，即可推出计算况下，即可推出计算hi的相应公式。这样给出的相应公式。这样给出不同的不同的i i值，即可算出各机架的出口厚度。值，即可算出各机架的出口厚度。因因此，厚度分配是否合理，关键在于此，厚度分配是否合理，关键在于i i分配是否分配是否合理。合理。目前大部分带钢热连轧机给出的目前大部分带钢热连轧机给出的i i值，值，多是生产经验的总结多是生产经验的总结(现场统计的数据现场统计的数据)，因而是，因而是可行的，但不一定是最优的。可行的，但不一定是最优的。 6:2226 (二二)棍缝设定及轧制力模型棍缝设定及轧制力模型 精轧机组设定模型的最主要任务，是尽可

24、能准确精轧机组设定模型的最主要任务，是尽可能准确地确定各机架的空载辊缝值地确定各机架的空载辊缝值S0，它一般可由下，它一般可由下式计算：式计算： 式中式中 h hi i按负荷分配计算的第按负荷分配计算的第i i机架出口厚度；机架出口厚度； S SPiPi轧机弹跳值；轧机弹跳值； S SFiFi弯辊力造成的板厚变化；弯辊力造成的板厚变化； G Gi i由于轧辊膨胀及磨损引起的空载辊缝的漂移；由于轧辊膨胀及磨损引起的空载辊缝的漂移； O Oi i轧制条件下液压轴承油膜厚度；轧制条件下液压轴承油膜厚度； 6:2227SPi是在轧制力作用下的辊缝弹跳值，其计算公式为是在轧制力作用下的辊缝弹跳值，其计算

25、公式为 式中式中 P Pi i轧制力；轧制力； P P0i0i预压靠力；预压靠力； C Cpipi轧机刚度系数轧机刚度系数 。6:2228 虽然近代由于对带钢的公差要求更加严格，虽然近代由于对带钢的公差要求更加严格，新建的轧机刚度不断加大，但是由于轧辊尺寸及新建的轧机刚度不断加大，但是由于轧辊尺寸及机架尺寸的加大受到一些条件的限制，因此限制机架尺寸的加大受到一些条件的限制，因此限制了轧机刚度系数的进了轧机刚度系数的进步加大。现代带钢连轧机步加大。现代带钢连轧机刚度系数也就是在刚度系数也就是在50006500kNmm左右，左右，通常轧制力的负荷水平为通常轧制力的负荷水平为1500030000kN

26、，弹，弹跳值可达跳值可达25mm。 它同带钢的压下量及带钢本身的厚度为同一它同带钢的压下量及带钢本身的厚度为同一数量级，在后几个机架里，甚至比带钢厚度还要数量级，在后几个机架里，甚至比带钢厚度还要大一些。因此，大一些。因此，10轧制力的计算误差，往往造轧制力的计算误差，往往造成很大的厚度差，这会给正常操作造成很大困难成很大的厚度差，这会给正常操作造成很大困难，并直接影响产品的质量。，并直接影响产品的质量。所以，辊缝数值的准所以，辊缝数值的准确确定，关键在于准确确定轧制压力。确确定，关键在于准确确定轧制压力。 6:2229轧制压力计算可采用以下公式轧制压力计算可采用以下公式 式中式中 l lC

27、C 压扁后的接触弧长，即压扁后的接触弧长，即 式中式中 RR压扁后的轧辊半径。即压扁后的轧辊半径。即 6:2230 QP应力状态系数，应力状态系数， 一般用西姆斯公式或用下式计算一般用西姆斯公式或用下式计算 6:2231 K变形抗力，变形抗力，K1.15，其中，其中1.15为考虑带为考虑带钢轧制宽展为零，可以认为是平面变形得出的系钢轧制宽展为零，可以认为是平面变形得出的系数。数。变形阻力，即变形阻力，即 式中式中 t t轧制温轧制温度度 6:2232 亦有些厂家对亦有些厂家对K采用查表格后计算，在查表采用查表格后计算，在查表确定一族钢中的的基本钢种确定一族钢中的的基本钢种K0后，可用下式计后，

28、可用下式计算：算： 式中式中 T T温度修正系数；温度修正系数； T,TT,TS S本块钢的预报温度及标准温度本块钢的预报温度及标准温度 ( (与与K0K0相当的标准温度值相当的标准温度值) )； G G本钢族中不同钢对本族基本钢的本钢族中不同钢对本族基本钢的 硬度修正系数，亦按钢种查表求得。硬度修正系数，亦按钢种查表求得。6:2233 由于轧制压力主要是由由于轧制压力主要是由QP和和K所确定，目前所确定，目前在利用现场数据回归统计轧制压力公式时，有两在利用现场数据回归统计轧制压力公式时，有两种做法：种做法：(1)采用变形阻力公式计算采用变形阻力公式计算K值，然后用实测轧制值，然后用实测轧制压

29、力求压力求QP*，即，即6:2234 利用利用QP*值回归统计出值回归统计出Qp的计算式的计算式(810)中的系中的系数数a1a4。 (2)采用标准的西姆斯公式或其他应力状态参采用标准的西姆斯公式或其他应力状态参数公式计算数公式计算QP，然后求，然后求K * ，即，即 式中，式中，l lC C ，Q QP P同样按实际轧制压力及由实测轧同样按实际轧制压力及由实测轧制压力求得的实际轧出厚度制压力求得的实际轧出厚度h h* *来计算。来计算。 6:2235 利用利用K *值统计处理后存于表格中，以便设定时查值统计处理后存于表格中，以便设定时查用。用。 第一种方法的优点是第一种方法的优点是K值较正确

30、地反映了温度、速值较正确地反映了温度、速度等因素的影响，缺点是由于度等因素的影响，缺点是由于QP公式是统计回归公式是统计回归求得，在某些机架很可能出现违反物理规律的结求得，在某些机架很可能出现违反物理规律的结果，例如，加大压下反而使果，例如，加大压下反而使QP减少。减少。 第二种方法的优点是第二种方法的优点是QP较正确地反映了变形区参较正确地反映了变形区参数数(R，H，h)的影响规律，缺点是的影响规律，缺点是K值查表并用线值查表并用线性公式性公式T (TTS)修正温度影响，在温度、速度修正温度影响，在温度、速度变动较大时不能得到正确的变动较大时不能得到正确的K值。值。 6:2236 在利用现场

31、实测数据回归统计轧制压力公式在利用现场实测数据回归统计轧制压力公式时可采用如下形式：时可采用如下形式：式中式中 Q Qp p西姆斯理论公式计算；西姆斯理论公式计算； K K变形阻力公式计算，由实测变形阻力公式计算，由实测轧制压力求得轧制压力求得K KP P * ，即，即 6:2237式中，式中，lC，QP需用实测轧制压力及由实测轧制需用实测轧制压力及由实测轧制压力求得的压力求得的h*来计算。来计算。 还可以将还可以将K KP P回归统计成某些因素的线性公式。这回归统计成某些因素的线性公式。这样可较好地反映变形温度、速度以及变形区及样可较好地反映变形温度、速度以及变形区及R R，H H，h h对

32、轧制压力的影响规律，又能定量地正确预对轧制压力的影响规律，又能定量地正确预报指定机架的轧制压力报指定机架的轧制压力。6:2238 由于温度显著影响由于温度显著影响K值，因此在计算轧制压值，因此在计算轧制压力以前，必须首先利用温降公式计算各机架轧件力以前，必须首先利用温降公式计算各机架轧件的温度。的温度。 6:22396:22406:22416:22426:22436:22446:22456:22466:22476:22486:22496:2250 (3)经过以上两次经过以上两次(或多次或多次)设定，虽然采用了本设定，虽然采用了本块料的实测参数进行计算，但轧制压力预报精度尚块料的实测参数进行计算

33、，但轧制压力预报精度尚不能完全保证，这是由于：不能完全保证，这是由于： 第一，轧件表面温度与内部温度的不均匀引起第一，轧件表面温度与内部温度的不均匀引起实测温度的偏差；实测温度的偏差； 第二，各块带钢的化学成分的偏差无法在线识第二，各块带钢的化学成分的偏差无法在线识别。别。 为了考虑这些不可预估的条件变化，近年来精为了考虑这些不可预估的条件变化，近年来精轧机设定控制又增加了动态设定内容，即在轧件咬轧机设定控制又增加了动态设定内容，即在轧件咬入精轧头二三机架后，根据实测信息对后面机架再入精轧头二三机架后，根据实测信息对后面机架再调整。这一功能可称为动态设定，它使轧机预报精调整。这一功能可称为动态

34、设定，它使轧机预报精度大大提高。此外，当轧件全部轧入精轧机组后，度大大提高。此外，当轧件全部轧入精轧机组后，根据实测数据，为下一块料进行模型系数自学习，根据实测数据，为下一块料进行模型系数自学习，通过学习可显著提高设定模型的精度。通过学习可显著提高设定模型的精度。6:2251 三、设定模型的学习三、设定模型的学习 (一一)指数平滑法指数平滑法 单纯依靠设定模型本身来实现计算机控制，单纯依靠设定模型本身来实现计算机控制，其预报精度是有限的。影响模型精度的主要因素其预报精度是有限的。影响模型精度的主要因素有：有： 1测量误差测量误差 为了进行设定计算，需要测为了进行设定计算，需要测取带坯有关参数的

35、实际值，取带坯有关参数的实际值，如粗轧出口侧的厚度如粗轧出口侧的厚度、温度以及各机架轧制压力、轧制速度等。由于、温度以及各机架轧制压力、轧制速度等。由于检测仪表都存在一定的测量误差，因此设定模型检测仪表都存在一定的测量误差，因此设定模型中己知参数也存在误差，这将影响预报精度。中己知参数也存在误差，这将影响预报精度。 6:2252 2系统特性的变化系统特性的变化 模型的建立，特别是模型的建立，特别是模型系数的定量化，需通过大量实测数据的统计模型系数的定量化，需通过大量实测数据的统计处理才能实现。处理才能实现。数据少了，不能保证精度数据少了，不能保证精度(因为因为测量仪表存在误差测量仪表存在误差)

36、；数据多了，又产生新的问；数据多了，又产生新的问题，即如何保证大量数据的环境条件相同。题，即如何保证大量数据的环境条件相同。 以轧制压力模型为例，为了建立轧制压力模型以轧制压力模型为例，为了建立轧制压力模型，往往需要测量几千个钢卷的数据，但在此期间，往往需要测量几千个钢卷的数据，但在此期间，实际的轧制状态并不是始终不变的。，实际的轧制状态并不是始终不变的。 6:2253 例如，轧辊磨损和更换，现代带钢热连轧机例如，轧辊磨损和更换，现代带钢热连轧机约每隔约每隔4h(能轧制能轧制100多条带钢多条带钢)更换一对新辊，更换一对新辊，轧辊表面状态在新辊时和快要换辊时总是不同的轧辊表面状态在新辊时和快要

37、换辊时总是不同的，它将对轧制压力有影响。又如，热连轧机轧辊，它将对轧制压力有影响。又如，热连轧机轧辊与高温带钢相接触，辊温将逐渐升高，到一定值与高温带钢相接触，辊温将逐渐升高，到一定值时才平衡，而机架之间冷却水的水温和水量的波时才平衡，而机架之间冷却水的水温和水量的波动又将不断地影响此热平衡状态，包括周围的温动又将不断地影响此热平衡状态，包括周围的温度在内，度在内，可以说，轧机的状态在不断变化着。这可以说，轧机的状态在不断变化着。这些因素单独起不到多大作用，但从整体上来看，些因素单独起不到多大作用，但从整体上来看，则能使轧机状态发生变化。则能使轧机状态发生变化。 6:2254 因此，用长时间测

38、量的数据建立起来的模因此，用长时间测量的数据建立起来的模型，必然带来平均的性质。型，必然带来平均的性质。用此带有平均性质用此带有平均性质的模型来预报每一块处于特定条件下的带钢的的模型来预报每一块处于特定条件下的带钢的轧制压力时，必然存在一定的偏差。例如，图轧制压力时，必然存在一定的偏差。例如，图85中压力回归曲线对新辊和旧辊状态下的轧中压力回归曲线对新辊和旧辊状态下的轧制压力预报都将存在误差。制压力预报都将存在误差。 6:2255图图8 85 5 轧制压力回归曲线轧制压力回归曲线1 1老辊；老辊；2 2新辊；新辊；3 3平均回归方程平均回归方程 6:2256 根据系统状态的变化，不断利用实时信

39、息进根据系统状态的变化，不断利用实时信息进行模型参数的修正，以保证模型的精度，这种功行模型参数的修正，以保证模型的精度，这种功能称为自学习功能。能称为自学习功能。 数学模型一般可用下式表示：数学模型一般可用下式表示： 6:2257 系统状态的变化用系数系统状态的变化用系数B来反映，即系统的来反映，即系统的状态产生变化时，可对模型中系数状态产生变化时，可对模型中系数B作相应的修作相应的修正计算，以适应系统特性的变化。为此，可应用正计算，以适应系统特性的变化。为此，可应用与当前临近的实测数据，根据式与当前临近的实测数据，根据式(816)或式或式(817)反算出。此值即表示临近时刻的系统状反算出。此

40、值即表示临近时刻的系统状态。如果用来求态。如果用来求B的临近数据没有测量误差，则的临近数据没有测量误差，则将此新求得的将此新求得的B值用于下块钢的预报。由于采用值用于下块钢的预报。由于采用了接近实际环境的了接近实际环境的B值而使模型更符合实际环境值而使模型更符合实际环境条件，提高了模型预报精度。条件，提高了模型预报精度。 6:2258 但考虑到临近的实测数据必然存在测量误差，但考虑到临近的实测数据必然存在测量误差，如果取另一极端，即测量误差非常大，甚至完全测如果取另一极端，即测量误差非常大，甚至完全测错了，则很明显就不应该用此临近实测数据去修正错了，则很明显就不应该用此临近实测数据去修正B值，

41、否则反而会降低模型预报精度。值，否则反而会降低模型预报精度。一般情况是一般情况是，临近实测数据有测量误差，但不很大，因此可用，临近实测数据有测量误差，但不很大，因此可用临近实测数据反推算出的临近实测数据反推算出的B值的部分信息来校正模值的部分信息来校正模型。型。其具体方法可用下列指数平滑递推公式进行学其具体方法可用下列指数平滑递推公式进行学习：习： 6:2259式中式中 BN第第N次设定用的次设定用的B的预报值；的预报值； BN第第N次设定后次设定后B的实测值；的实测值； BN1将用于第将用于第N1次设定的次设定的B参数的预报值；参数的预报值； a增益系数，增益系数，0a16:2260 式式(

42、818)的意义是，在进行第的意义是，在进行第N次设定时，次设定时，用第用第N-1次的实测数据次的实测数据BN-1*以及原先对以及原先对B的估计的估计BN-1，按式，按式(818)算出算出BN，用此预报的，用此预报的BN值进行第值进行第N次的设定。在进行第次的设定。在进行第N次设定后，当轧件进入精轧次设定后，当轧件进入精轧机组后，即可获得第机组后，即可获得第N次的实测数据值次的实测数据值BN*。BN*与与BN的差别表示了模型存在的误差的差别表示了模型存在的误差系统状态系统状态的变化。的变化。 6:2261 考虑到考虑到BN*实际上是反映系统特性的即时状实际上是反映系统特性的即时状态，为提高模型精

43、度，可以利用获得的新信息的态，为提高模型精度，可以利用获得的新信息的部分值对部分值对BN进行修正，得到用于进行修正，得到用于N1根钢根钢B参数参数的预报值的预报值BN+1。由于所得到的第。由于所得到的第N次实测值次实测值BN*反反映了当时的系统状态，这样每进行一次学习计算映了当时的系统状态，这样每进行一次学习计算，可使模型不断适应系统的状态变化情况，从而，可使模型不断适应系统的状态变化情况，从而使模型精度不断提高。使模型精度不断提高。 由于由于BN中包括中包括(BN-1*- BN-1)的信息，而的信息，而BN-1又又包括了包括了(BN-2*- BN-2)的信息，因此可以说，的信息，因此可以说，

44、BN+1中中包括了包括了(BN*- BN)，(BN-1*- BN-1)，(B0*- B0)的的所有信息，但由于所有信息，但由于a1，所以越是远离当前的信，所以越是远离当前的信息，其系数越小，即利用得越少。息，其系数越小，即利用得越少。6:2262 a值反映了对信息的利用程度，当值反映了对信息的利用程度，当a1时，时，则由式则由式(818)得得BN-1BN*，即完全信赖第，即完全信赖第N次次获得的实测信息获得的实测信息BN*，用它作为第，用它作为第N+1根钢的预根钢的预报。这只有在仪表绝对可靠并没有误差的情况下报。这只有在仪表绝对可靠并没有误差的情况下才成为可能，而实际上是不可能的。如才成为可能

45、，而实际上是不可能的。如a0，则，则BN+1BN*，即表示第，即表示第N次实测值完全不可靠，因次实测值完全不可靠，因此把第此把第N次的预报值次的预报值BN仍作为第仍作为第N+l根钢的预报根钢的预报值值BN+1，不利用所获得的第，不利用所获得的第N次信息。次信息。比较合理比较合理的办法应是根据每次实测数据的状况来决定的办法应是根据每次实测数据的状况来决定a值值的大小的大小(即即a值每次是变化的值每次是变化的)。 6:2263 一般来说，当一般来说，当a取大值取大值(对对BN*-BN信息利用信息利用度加大度加大)时可以加快学习纠正，但同时又容易时可以加快学习纠正，但同时又容易引起学习的振荡引起学习

46、的振荡(如图如图86中的曲线中的曲线1)；而当；而当a值值取小值时，则学习过程放慢，但比较稳定取小值时，则学习过程放慢，但比较稳定(见图见图86中的曲线中的曲线2)。图图8 86 6 自学习过程自学习过程6:2264 实际生产中出现的情况是，当换规格等情况发实际生产中出现的情况是，当换规格等情况发生时，希望自学习功能很快起作用，并且希望快速生时，希望自学习功能很快起作用，并且希望快速学习，以克服环境的变动；而当轧过四五根钢后，学习，以克服环境的变动；而当轧过四五根钢后，设定精度由于学习而已经较高时，则希望加以稳定设定精度由于学习而已经较高时，则希望加以稳定而不希望由于出现不好的实测数据反而学坏

47、。而不希望由于出现不好的实测数据反而学坏。因此因此，在自学习功能中应该注意如下几点：，在自学习功能中应该注意如下几点： 6:2265 (1)严格控制条件，在数据不太可靠时，宁愿这一严格控制条件，在数据不太可靠时，宁愿这一块钢不学习，也比学坏的要好。块钢不学习，也比学坏的要好。 (2)换规格时，换规格时，a值适当加大值适当加大(取取a0.40.5)，以加，以加快修正过程。一旦当设定精度达到某一范围时，快修正过程。一旦当设定精度达到某一范围时，应适当减少应适当减少a值值(取取a0.10.2)，以求得学习的稳，以求得学习的稳定。定。 (3)利用数据统计的可信度计算，判别本次实测数利用数据统计的可信度

48、计算，判别本次实测数据的可靠程度，不可靠时，取据的可靠程度，不可靠时，取a0(不学习不学习)；可靠；可靠性高时，取性高时，取a=0.35或或0.4；而可靠性不是很高时，；而可靠性不是很高时，可取可取a0.1或或0.2。6:2266 自学习功能中的另一个难题是，自学习功能中的另一个难题是，换规格后第换规格后第一块钢用前一块非同规格钢的信息来学习，还是一块钢用前一块非同规格钢的信息来学习，还是利用上一次轧同一规格但非紧挨着的前一块钢的利用上一次轧同一规格但非紧挨着的前一块钢的信息来学习。信息来学习。 紧挨着的前一块钢的信息含有当时环境的信紧挨着的前一块钢的信息含有当时环境的信息，而上一次轧的同一规

49、格钢又含有模型对此规息，而上一次轧的同一规格钢又含有模型对此规格所存在的误差的信息，因此，格所存在的误差的信息，因此，比较合理的办法比较合理的办法是将这两种信息加权平均后利用。是将这两种信息加权平均后利用。 6:2267 (二二)设定模型参数的自学习设定模型参数的自学习 1温度参数的自学习温度参数的自学习 由于能获得可靠测温信号由于能获得可靠测温信号的只有粗轧出口处测温仪和精轧出口处测温仪，的只有粗轧出口处测温仪和精轧出口处测温仪，因此温度参数的自学习只能是对各个温降公式中因此温度参数的自学习只能是对各个温降公式中一个公式的系数进行学习。一个公式的系数进行学习。 从粗轧出口到精轧出口的温降基本

50、上被分为两段从粗轧出口到精轧出口的温降基本上被分为两段来计算：来计算： 6:2268 (1)从粗轧出口到精轧入口，从粗轧出口到精轧入口，这一段主要是用辐射这一段主要是用辐射温降公式进行计算，其中黑度温降公式进行计算，其中黑度是一个需要学习是一个需要学习的系数。的系数。 (2)从精轧人口到精轧出口，从精轧人口到精轧出口，这一段主要是强迫这一段主要是强迫对流冷却，需对其当量传热系数对流冷却，需对其当量传热系数Ka进行学习。进行学习。 由于实测数据只有一组由于实测数据只有一组(TRC，TFC)考虑到后一考虑到后一段是计算的主要对象，因此采用只对段是计算的主要对象，因此采用只对Ka进行学进行学习的力法。也就是说，即使黑度习的力法。也就是说，即使黑度有误差，亦统有误差，亦统一由一由Ka的学习加以考虑。的学习加以考虑。6:2269 Ka的学习采用上述指数平滑法，即的学习采用上述指数平滑法，即 式中式中 Ka(n)KaKa(n)Ka系数自学习表中已有的值，系数自学习表中已有的值， 此值曾用于第此值曾用于第n n根钢的模型根钢的模型( (预报预报) )设定计算；设