首钢京唐1580mm热轧工程精轧自动化模型系统

1、RAL东北大学轧制技术及连轧自动化东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室国家重点实验室2005年年10月月带钢热连轧精轧过程自动化带钢热连轧精轧过程自动化模型系统方案模型系统方案RALRAL技术交流RAL内内 容容 概概 述述1. 精轧过程设定（精轧过程设定（FSU)2. 板形控制系统（板形控制系统（PCFC)3. 其它功能其它功能RAL功功 能能 概概 述：述：为轧件头部而设定轧机，使轧件头部在精轧机组出口达到目标厚度和终轧温度精度要求；为自动厚度控制系统(AGC)及终轧温度控制系统(FTC)提供增益系数及基准值，确保轧件全长厚度和温度的均匀性。1. 精轧过程设定（精轧过程设定（FSU）

2、RAL1.1 精轧过程设定系统的构成1.2 精轧过程设定系统数据流图1.3 精轧设定计算1.4 精轧自学习计算1.5 精轧穿带自适应1.6 精轧设定计算基本数学模型1. 精轧过程设定（精轧过程设定（FSU）RAL1.1 精轧过程设定系统的构成精轧过程设定系统的构成基于轧制理论数学模型或经验统计模型，计算精轧区的各种物理参数；进行压下规程的计算，决定设备基准值 。将预测值与实际值进行比较，计算自学习系数用于设定计算，使设定值更接近实际值。 根据上游机架的辊缝实测值修正下游机架辊缝压下位置，提高带钢同板厚度精度。 RAL1.1 精轧过程设定系统的构成精轧过程设定系统的构成RAL1.2 精轧过程设定

3、数据流图精轧过程设定数据流图RAL1.3.1 输入处理；1.3.2 确保精轧入口温度（FET）功能；1.3.3 压下规程的计算；1.3.4 确保终轧温度（FDT）功能；1.3.5 轧机极限检查；1.3.6 基准值的确定。1.3 精轧设定计算精轧设定计算RAL为精轧模型设定计算准备数据：为精轧模型设定计算准备数据： 原始数据：钢卷号；钢种；目标厚度；目标宽度；目标温度等。 系统常数：设备数据等。 层别数据：极限值，材料性能数据等。 实际数据：测量温度，轧件测量尺寸等。 操作工输入数据：操作工干预模式或干预值等。 计算数据：其它部分计算的数据（如粗轧过程机设定计算数据等） 1.3.1 输入处理输入

4、处理RAL1.3.2 精轧入口温度设定精轧入口温度设定FT0RT2中间辊道速度飞剪切头速度粗轧速度R212mt1t2t3t4将粗轧出口表面实测温度转换为平均温度；计算精轧开轧温度；调节保温罩或设定摆钢时间，确保精轧开轧温度。RAL负荷分配设定精轧设定计算的目的负荷分配设定精轧设定计算的目的 按给定的负荷（压下量、轧制力或功率）分配模式将精轧机组总压下量分配给各个机架，确定各机架出口轧件厚度。 计算每一机架轧制速度，轧制温度以及轧制力、轧制力矩、电机功率等轧制过程力能参数 1.3.3 负荷分配设备负荷分配设备RAL压下规程计算模式：压下规程计算模式：轧制力模式功率模式压下量模式 1.3.3 压下

5、规程的计算压下规程的计算127123:P PP 负荷值: 轧制力、功率或压下量负荷分配比RAL 在轧制力和功率两种模式下采用改进的Newton-Raphson法迭代计算：1.3.3 压下规程的计算压下规程的计算11121(1)1121222(122(1)1(1)2(1)(1)111111)11|kkjjjjnnnnnnnniiiijhhhhjijijiiihiiAAAhBAAAhBAAAhBfPPAhhhPPB1 (1,2,1)kjjihkkiiihhthin121( , ,) 1 1 1 1,2 4 8nit ttt tRAL 在方程系数矩阵奇异的情况下，采用如下数值转换方法计算各机架厚度修

6、正量 ：1.3.3 压下规程的计算压下规程的计算ih1111 (1,2,1)kkkiiiikiikkkiiiiaphha pinhhKh kihKi -调和系数，取自集合1 111,3 6 12 24-第i机架的压下量，mm RAL 负荷分配比的确定：1.3.3 压下规程的计算压下规程的计算以轧制时轧机电机功率消耗总和最低为目标函数： 1()niiJminN约束条件： 设备强度能力（轧制力）的限制：0iimaxFF 电机能力的限制： 0iimaxNN0iimaxMM 工艺条件的限制：iminiimax板形良好条件的限制： (4,5,6,7)ininCRCRihhRAL 负荷分配比的确定：1.3

7、.3 压下规程的计算压下规程的计算RAL主要任务：主要任务：调节机架间喷嘴组态或穿带速度，使带钢头部温度达到目标温度范围。1.3.4 终轧温度设定终轧温度设定层别喷嘴组态层别喷嘴组态及穿带速度及穿带速度打开一个喷嘴打开一个喷嘴关闭一个喷嘴关闭一个喷嘴 过过 高高过过 低低 结结 束束喷喷嘴嘴可可调？调？ 计计 算算 终终 轧轧 温温 度度降低穿带速度降低穿带速度喷喷嘴嘴可可调？调？ YES提高穿带速度提高穿带速度 YES NO NO终轧温度在目标上下限范围内终轧温度在目标上下限范围内RAL修正喷嘴组态：修正喷嘴组态：1.3.4 终轧温度设定终轧温度设定 喷嘴开启顺序：1 2 3 4 5 6 喷

8、嘴关闭顺序：1 2 3 4 5 6修正穿带速度：修正穿带速度：2PriCalCalCalCalCalCalFdtFdtFetVVFdtFet RAL主要任务：主要任务： 在压下规程计算完成后，对轧制力、电机功率在压下规程计算完成后，对轧制力、电机功率和轧辊转速进行检查，确保安全生产。和轧辊转速进行检查，确保安全生产。 轧制力或功率超限轧制力或功率超限 ：修改负荷分配比；修改负荷分配比； 转速超限：超限最严重的机架速度设为极限值，按转速超限：超限最严重的机架速度设为极限值，按秒流量相等原则确定其它机架速度。秒流量相等原则确定其它机架速度。1.3.5 轧机极限校核轧机极限校核RAL主要任务：主要任

9、务：轧机辊缝的计算DSU影响系数的计算AGC增益系数、活套角以及张力等（层别索引方式）1.3.6 设定参数设定参数RAL1.4 精轧自学习计算精轧自学习计算自学习过程将预测值与实际值进行比较，计算学习系数使预测值更加接近实际值。精轧自学习主要包括压下位置，前滑率，轧制力，电机功率，温度自学习5个方面。RAL1.4 模型自学习计算模型自学习计算1.4.1 实测数据的采集及处理1.4.2 设定值再计算1.4.3 自学习系数的计算RAL数据采集方法：数据采集方法： 同时点数据：第一次采样开始时刻 = F7 咬钢 + 延迟 以0.05s采样周期，采集10点如下数据：精轧各机架轧制力精轧各机架辊缝精轧各

10、机架转速F7出口厚度活套角 1.4.1 实测数据的采集及处理实测数据的采集及处理RAL数据采集方法：数据采集方法： 同一点数据：第一次采样开始时刻 = Fi 咬钢 + 延迟 以0.05s采样周期，采集10点如下数据：精轧各机架轧制力和弯辊力精轧各机架辊缝精轧各机架转速电机功率F7出口厚度、宽度及温度活套角 1.4.1 实测数据的采集及处理实测数据的采集及处理RAL 采样数据的处理采样数据的处理 平均值滤波法：1.4.1 实测数据的采集及处理实测数据的采集及处理1min()max()2niiiiActXXXXnRAL1.4.2 再计算再计算根据实际的生产条件（轧件运输时间，实际除鳞方式，机架间喷

11、嘴组态，实际轧制速度以及各机架出口厚度计厚度等）调用相关数学模型重新计算。RAL 其它学习系数：其它学习系数：式中： 学习系数当前值； CI学习系数瞬时值； 学习系数上次使用值(层别数据)； 平滑系数。11NINCCC1.4.3 自学习系数的计算自学习系数的计算短期自学习系数的计算：短期自学习系数的计算：前滑学习系数：前滑学习系数：NICCNC1NCRAL 辊缝修正公式：辊缝修正公式： DSU影响系数的计算（影响系数的计算（L2级级):1.5 穿带自适应穿带自适应112233 ( =5,6,7)iiiDSUiiiSFFFiSSS2122123222222332333333312112112Hi

12、TiiiThHiTiiiTTThiTiiiTTQaQTMTQMQQaQTMTQTQMTQMQaQTMTQTQM RAL速度修正公式：速度修正公式：速度补偿系数的计算（速度补偿系数的计算（L2级级):1.5 穿带自适应穿带自适应442551ActCalVVASBS2555555555555551111111hhMAQfhMQMBfQhfhMQRAL温度模型轧制力模型（考虑加工硬化影响）轧制力矩模型电机功率模型轧制速度模型轧机弹跳（辊缝）模型1.6 基本数学模型基本数学模型RAL3.1 轧机刚度的测量与计算轧机刚度的测量与计算3.2 轧辊偏心控制轧辊偏心控制3.3终轧温度控制（终轧温度控制（FTC

13、）3. 其它功能其它功能RAL功能概述：功能概述： L1级采用“自压靠”方法测得辊缝和轧制力，过程自动化系统接收到实测数据后，基于最小二乘法，计算轧机刚度曲线，在操作工确认计算结果的合理性之后，新的轧机刚度用于精轧设定计算（FSU）和精轧自动厚度控制（AGC）功能。3.1 轧机刚度的测量与计算轧机刚度的测量与计算RAL3.1.1 数据的采集方法3.1.2 轧机刚度曲线的拟和3.1 轧机刚度的测量与计算轧机刚度的测量与计算RAL每次采集数据，逐步压下及提升轧辊。在这一过程中，采集两次数据。多次采集工作侧和驱动侧的相关数据。步长及采集数据的范围确定如下： 200 ton F 2300 ton ,

14、0.1 mm 步长共采集80个点的数据，其中压辊时和提辊时各40点数据。压辊和提辊指令一步一步输入。在轧辊转动的情况下收集轧制力数据（在某一固定辊缝下，支撑辊每转收集5点数据，5点数据的平均值即为该辊缝下的轧制力）。3.1.1 数据采集方法数据采集方法RAL最小二乘法分段回归：轧制力辊缝200ton400ton600ton800ton1000ton代表点代表点Sa Pb3.1.2 轧机刚度曲线的拟和轧机刚度曲线的拟和RAL 轧辊偏心设定功能预测轧辊偏心的幅度和相位，设定补偿参数以防止带钢厚度的周期性波动。数据采集方法预压靠状态下的计算轧制状态下的计算轧辊偏心动态控制3.2 轧辊偏心控制轧辊偏心

15、控制RAL1）轧机调零结束后，降低轧辊的转速，L1级在恒定的转速(5O/50ms)下采集216个点的如下数据：轧制力；上支撑辊转角；下支撑辊转角。3.2.1 数据采集方法数据采集方法RAL2）当精轧出口测宽仪检得时，L1级收集轧制过程中的如下数据50msec216Point）：轧制力；上支撑辊转角；下支撑辊转角轧辊偏心修正量当前值；AGC修正量3.2.1 数据采集方法数据采集方法RAL3.2.2预压靠条件下的计算预压靠条件下的计算振幅 Sj0相位修正角ijL2级参数计算采集数据AFT0 检得PLCF1 F2 F6 F7调零结束0cosrefiijjjjssL1级偏心动态控制支撑辊转角jiRAL振幅 Sj0相位修正角ij波 次L2级参数计算采集数据AFT0 检得PLCF1 F2 F6 F7FW7检得0cosr