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1、RAL 安钢技术交流安钢技术交流轧制技术及连轧自动化国家重点实验室轧制技术及连轧自动化国家重点实验室（东北大学）（东北大学）1780mm热轧带钢板形控制系统热轧带钢板形控制系统RAL2009.1RAL 1.板形控制系统2.预设定模块3.板形动态控制模块4.轧辊磨损模块5.轧辊热凸度模块6.自适应模型主要内容主要内容2009.1RAL 在带钢进入精轧机组之前，确定各机架工工作作辊辊横横移移位位置置及弯弯辊辊力力预设定值，同时计算板板形形动动态态控控制制模模块块所所需需参参数数，保保证证成成品品带带钢钢的的目目标标凸凸度度及良好的平直度及良好的平直度。1.1 总体功能总体功能1. 板形控制系统板形
2、控制系统2009.1RAL 四辊轧机热连轧带钢板形设定计算模型的目的是四辊轧机热连轧带钢板形设定计算模型的目的是在带钢翘曲度极限允许范围内在带钢翘曲度极限允许范围内完成带钢在精轧机完成带钢在精轧机组内的组内的比例凸度分配比例凸度分配，采用精轧机组负荷分配、，采用精轧机组负荷分配、轧辊辊形设计、工作辊横移、工作辊弯辊等调节轧辊辊形设计、工作辊横移、工作辊弯辊等调节手段，在满足带钢成品厚度精度的基础上得到手段，在满足带钢成品厚度精度的基础上得到良良好的板形好的板形。 板形设定的实质板形设定的实质2009.1RAL 1.2 板形控制系统板形控制系统的组成的组成2009.1RAL 1.3 板形控制系统
3、的板形控制系统的模型结构模型结构轧轧 辊辊 数数 据据材质、直径、凸度CVC曲线自自 适适 应应 模模 型型短期适应值长期适应值弯辊力适应值平直度适应值热凸度模型热凸度模型工作辊温度工作辊凸度材料流动模型材料流动模型辊系弹性变形辊系弹性变形工艺、设备极限值PDI板形目标数据板形目标数据板凸度平直度精轧设定数据精轧设定数据带钢材质、厚度、宽度、温度、速度、轧制力、前后张力操作工输入数据再计算再计算板凸度、平直度计算工艺模型板形动态控制模型板形动态控制模型弯辊力修正量平直度闭环控制板形设定数据板形设定数据轧辊横移位置弯辊力AGC补充系数实实 测测 数数 据据轧制力、厚度、温度凸度、平直度、弯辊力、
4、横移位置磨磨 损损 模模 型型工作辊磨损支撑辊磨损2009.1RAL 2.1 功功 能能2. 预设定模块预设定模块预设定模型预设定模型输输 入入精轧设定数据精轧设定数据轧辊热凸度轧辊热凸度轧辊磨损轧辊磨损辊缝自适应辊缝自适应目标凸度目标凸度目标平直度目标平直度输输 出出s(i)Fw(i)2009.1RAL 2.2 预设定模块总体结构预设定模块总体结构2009.1RAL F6F5F4F3F2F1F7精轧机组内的凸度锥板凸度控制区板凸度控制区平直度控制区平直度控制区板形控制策略板形控制策略2009.1RAL 在预设定计算过程中，工作辊横移和弯辊力的计算是围绕着带钢凸度在各个机架间分配进行的。所以预
5、设定，就是考虑各种因素综合影响时，各机架辊缝凸度的分配计算。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。2.3 辊缝凸度计算模型辊缝凸度计算模型2009.1RAL (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C(i)及比例凸度CP(i) (2)利用负荷分布修正该机架C(i)及CP(i)，得到新的目标板凸度C*(i)及比例凸度CP*(i)。 (3)在不考虑F(a)影响时，根据基本辊缝凸度、辊缝修正值和负荷分布 确定辊缝凸度(4)由式 计算考虑横移的辊缝凸度值。
6、(5)如果有多个横移位置 ，把与最小磨损修正值对应的 横移位置作为最佳横移位置；否则把辊缝凸度与 偏差取最小值 的横移位置作为最佳横移位置。 2.4 工作辊横移位置的计算工作辊横移位置的计算2009.1RAL (1)利用负荷分布对板凸度C(i)和比例凸度CP(i)初始值进行(2) 修正，确定出合理的带钢凸度C*(i)和比例凸度CP*(i)。(2) 计算弯辊力取基准值时辊缝：(3) 计算弯辊力：2.6 弯辊力计算弯辊力计算2009.1RAL 3.板形动态控制模块板形动态控制模块 功能描述功能描述: 根据轧辊热凸度实时计算值和预设定计算控制参数实时修正弯辊根据轧辊热凸度实时计算值和预设定计算控制参
7、数实时修正弯辊力，实现带钢凸度及平直度的动态控制。力，实现带钢凸度及平直度的动态控制。(1)反馈控制反馈控制(2) 从从带带钢钢到到达达精精轧轧出出口口板板形形测测量量仪仪开开始始到到带带钢钢到到达达卷卷取取机机为为止止，当当带带钢钢平平直直度度实实测测值值与与平平直直度度目目标标值值偏偏差差超超过过一一定定值值时时，考考虑虑轧轧辊辊热热凸凸度度实实时时计计算算值值，计计算算弯弯辊辊力力修修正正量量，通通过过比比例例积积分分控控制制周周期地动态调整精轧机组期地动态调整精轧机组最后活跃机架的弯辊力最后活跃机架的弯辊力。(3)(2) 前馈控制前馈控制(4) 前前馈馈控控制制是是为为了了补补偿偿AG
8、C等等负负荷荷波波动动产产生生的的平平直直度度变变化化。在在带带钢钢卷卷取取之之后后到到抛抛钢钢之之前前，当当弯弯辊辊力力和和轧轧制制力力锁锁定定之之后后，周周期期计计算弯辊力的修正量。算弯辊力的修正量。2009.1RAL 4. 轧辊磨损模块轧辊磨损模块功功 能能: 计计算算轧轧辊辊磨磨损损量量，为为板板形形预预设设定定模模块块提提供供轧轧辊磨损数据。辊磨损数据。 轧轧辊辊磨磨损损是是每每轧轧一一块块带带钢钢计计算算一一次次，在在一一个个轧轧制制换辊计划内，轧辊磨损计算值逐块进行累加。换辊计划内，轧辊磨损计算值逐块进行累加。 从从理理论论上上推推导导轧轧辊辊磨磨损损计计算算公公式式极极为为困困
9、难难，考考虑虑轧轧制制力力、轧轧制制长长度度、轧轧辊辊材材质质、接接触触弧弧长长等等影影响响因因素素，采用统计回归模型计算轧辊的磨损。采用统计回归模型计算轧辊的磨损。2009.1RAL 4.1 轧制一卷带钢后工作辊磨损轧制一卷带钢后工作辊磨损2009.1RAL (1)首先计算工作辊上首先计算工作辊上8个特定磨损点的磨损量。个特定磨损点的磨损量。(2) 沿工作辊辊面全长等分为沿工作辊辊面全长等分为301个磨损点。个磨损点。(3) 根据各磨损点所处磨损段的不同，进行工作辊磨损插根据各磨损点所处磨损段的不同，进行工作辊磨损插值计算。值计算。4.2 工作辊磨损计算步骤工作辊磨损计算步骤式中： Kw工作
10、辊磨损系数；Dw工作辊直径； LS该道次轧制带钢的长度； L工作辊压扁接触弧长； pB单位宽度轧制力； KS工作辊磨损指数。2009.1RAL 4.3 工作辊磨损计算实例工作辊磨损计算实例F1F2F3F7F4、F5、F62009.1RAL 轧轧辊辊温温度度场场计计算算采采用用2维维有有限限差差分分方方法法，将将轧轧辊辊径径向向分分成成4层层，轴轴向向将将半半个个轧轧辊辊分分成成10段段。根根据据层层、段段之之间间的的传传热热、轧轧辊辊与与带带钢钢的的接接触触传传热热和和水水冷冷、空空冷冷等等表表面面的的对对流流，从从能能量量守守恒恒出出发发，计计算算轧轧辊辊的的温温度度分布，进而计算轧辊的热凸
11、度。分布，进而计算轧辊的热凸度。5. 轧辊热凸度计算模块轧辊热凸度计算模块2009.1RAL 5.1 轧辊热凸度计算实例轧辊热凸度计算实例 2009.1RAL 5.2 工作辊中部膨胀量的变化工作辊中部膨胀量的变化 2009.1RAL 辊缝长期适应值；计算基础辊缝凸度辊缝短期适应值；计算基础辊缝凸度平直度适应值；计算轧辊横移和弯辊力弯辊力适应值。计算轧辊横移和弯辊力6. 自适应模型自适应模型 2009.1RAL 短期适应值短期适应值是带钢凸度计算值与测量值之差。 带钢经过最后一个活跃机架时，计算辊缝凸度的短期适应值。 短短期期适适应应值值的的作作用用是对同一规格的带钢的适应值，在对下一块带钢进行
12、预设定计算时，作为反馈值参与基础辊缝凸度的计算。 6.1 短期自适应模型短期自适应模型 2009.1RAL 带钢经过最后一个活跃机架并且再计算完成后，计算长期适应值，并按带钢厚度、宽度、硬度等级所产生的索引代码保存到长期适应值文件中。当轧相同类型带钢时，从长期适应文件中读取相应的长期适应值，同短期适应值一起作为基础辊缝凸度的一部分。 6.2 长期自适应模型长期自适应模型 2009.1RAL 平平直直度度适适应应值值是由于平直度测量值与再计算值之差所导致辊缝凸度的变化量。 当再计算结束后，收到平直度实际数据时，进行平直度适应值计算。 平直度适应值作为反馈值用于轧辊横移和弯辊力的计算过程。6.3 平直度自适应模型平直度自适应模型 2009.1RAL 弯弯辊辊力力适适应应值值是由于弯辊力实测值与预设定值的偏差导致的辊缝凸度变化量。 弯辊力适应值应用于轧辊横移位置和计算弯辊力的计算过程。 当收到实测弯辊力时，对每个机架都进行弯辊力适应值计算。 6.4 弯辊力自适应模型弯辊力自适应模型 2009.1RAL 谢谢各位安钢专家！谢谢各位安钢专家！致致 谢谢2009.1
