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摘要:宽度精度控制是热轧带钢产品质量的重要指标,偏差每减小1mm,成材率可以提高0.1﹪左右。自动宽度控制模型复杂,实现起来难度高。本文介绍的短行程控制有效解决了头尾失宽,带钢缩颈补偿技术有效解决拉伸引起的失宽,动态补偿技术增强了自宽度适应控制效果,文章对于冶金带钢轧制宽度控制系统的设计应用有很大的参考价值。
关键词:宽度自动控制;反馈控制;短行程
1、概述
宽度尺寸精度是热轧带钢产品质量的重要指标,良好的宽度精度不仅可以降低带钢的切边损耗,提高产品的成材率,而且将给热轧用户及后部工序创造更好的生产条件。宽度偏差每减小1mm,成材率就可以提高0.1﹪左右。因此,宽度控制技术的开发与应用对节能降耗,提高经济效益尤为重要。
国内外的宽度自动控制系统配置各不相同,但大多数使用类似的方法,用两种独立的控制策略控制轧件头尾和中部,即头尾部的短行程控制和轧件本体的宽度自动控制系统,包括前馈控制、轧制力反馈控制、宽度动态设定等。
2、带钢宽度智能动态控制
2.1带钢头尾短行程控制(SSC)
短行程控制是在大侧压下用于克服板坯头尾部所产生的失宽及提高板带成材率的一项先进技术。基本思想是:根据大侧压调宽时带钢头尾部收缩的轮廓曲线,在轧制过程中不断改变立辊轧机的辊缝,使其变化曲線与辊缝的变化对称且相反,以补偿侧压失宽量。再经过水平轧制后,使带钢头尾部的宽度失宽量减少到最低限度。
在实际控制中,立辊的短行程控制曲线可用2段或多段直线近似代替。短行程曲线的头部端点的开口度最大,随着轧制的进行逐步缩小开口度直到达到静态开口度,尾部则相反,这样带钢通过平辊的继续轧制,可使带钢头尾部的不规则形状得到改善。头尾短行程头尾控制距离通常取1～1.5m.。
立辊开口度随轧入长度收小的曲线应根据粗轧区出口处测宽仪所测信息及事先统计所得的存于计算机内的曲线来确定(应用粗轧出口测宽仪信息对曲线进行学习修正)[1]。为了实现SCC还需对板坯头尾及轧入长度进行跟踪和计算以便按要求曲线对开口度放开进行控制。为了计算轧入长度应以头部到达立辊前HMD及尾部离开HMD作为起点按立辊速度进行延时计算。短行程控制示意图如图1所示
2.2轧制力反馈宽度自动控制(RF-AWC)
轧制力宽度自动控制是针对轧制力变化引起的立辊轧机有载辊缝波动,而相应调节侧压位移量以补偿辊缝的波动,保持有载辊缝恒定,确保轧出的带坯全长度上宽度均等。因此,AWC可对水印或黑银影响以及对清理凹陷影响起到补偿的控制作用。AWC控制属于一种反馈控制修正法,它根据轧制力变化的反馈信号计算出辊缝波动的补偿调节,进而通过液压系统迅速实现辊缝波动的补偿调节,从而达到消除板宽偏差的目的。
2.3前馈宽度控制(FF-AWC)
反馈宽度自动控制能有效地控制带钢宽度偏差,但对板坯上留有的火焰清理点及加热炉步进梁遗留在板坯上的水印,反馈自动控制效果并不理想。因为板坯上的火焰点经立辊轧制时,这些点的轧制力必然缩小,轧出的宽度小于平均宽度。当板坯上的水印经立辊轧制时,由于这些点温度偏低,轧制力必须会偏大,轧出宽度大于平均宽度,形成轧制力的波动,使板带经水平轧制产生新的宽度偏差,前馈宽度控制能对这种偏差进行预先补偿。即计算机通过模型对该控制点预先确定好一个工作点,自动对板坯上的火焰点放大辊缝,对板坯上的水印减小辊缝以保证轧机出口宽度均匀。
粗轧带钢宽度不但直接受到立辊轧制的影响,同样与紧接着的水平辊轧制相关。若粗轧区立辊前不设置测宽仪,只在平辊后设置测宽仪,带钢的宽度补偿只能通过对逆向道次水平辊的轧制速度的积分获得板坯位置和长度,相应位置的轧制力存储在与测量点位置成比例的内存地址中。当正向轧制时,根据轧制长度从对应的位置存储器中读出轧制力数值,该数值与平均轧制力相减的结果乘以前馈补偿系数作为立辊侧压系统的位置设定点。
当带钢到达立辊轧机时,若系统确定执行前馈宽度控制模式,则在立辊咬钢延迟几秒钟以后,再进入前馈宽度控制模式。
2.4带钢缩颈补偿(NEC)
缩颈(宽度变窄)是由于精轧机组活套起套时对刚套冲击以及卷取机咬入带钢后由速度控制切换到张力控制不当所造成。为此可以采用在粗轧区通过立辊开口度控制产生一个反向“凸颈”来加以补偿[2],如图2为缩颈补偿图,图3为缩颈开始点和结束点,为卷取缩颈补偿值。缩颈补偿需要知道三个参量:缩颈起始位置L1、缩颈结束位置L2、缩颈量,但考虑到精轧仪所测的为成品带钢的缩颈,确定L1、L2时应变换。
2.5动态补偿(DSU)
动态设定功能仅用于粗轧区最后一个道次,即为了提高粗轧出口宽度的设定精度,对末道次立辊开口度进行重新设定,动态设定控制模型为[3]:
式中,—立辊开口度动态设定计算值/mm;
—立辊开口度设定值/mm;
—立辊开口度修正量/mm;
—立辊入口侧板宽实测值/mm;
—水平宽展量/mm;
—动态设定/mm;
—动态设定增益;
—最后道次出口侧目标宽度值/mm。
3、结论
在综合运用以上几种控制方式的基础上,智能宽度控制系统在实践中取得了良好的效果,特别是头尾短行程的运用使产品的宽度精度大大改善,取得了很大的经济效益,也为智能宽度控制的进一步优化推展奠定了基础。
参考文献:
[1]蒋慰孙,俞金寿。过程控制工程。北京:烃加工出版社出版,1988.
[2]孙一康,带钢热连轧数学模型基础。北京:冶金工业出版社,1979.
[3]孙一康,带钢热连轧的模型与控制。北京:冶金工业出版社,2002.
关键词:宽度自动控制;反馈控制;短行程
1、概述
宽度尺寸精度是热轧带钢产品质量的重要指标,良好的宽度精度不仅可以降低带钢的切边损耗,提高产品的成材率,而且将给热轧用户及后部工序创造更好的生产条件。宽度偏差每减小1mm,成材率就可以提高0.1﹪左右。因此,宽度控制技术的开发与应用对节能降耗,提高经济效益尤为重要。
国内外的宽度自动控制系统配置各不相同,但大多数使用类似的方法,用两种独立的控制策略控制轧件头尾和中部,即头尾部的短行程控制和轧件本体的宽度自动控制系统,包括前馈控制、轧制力反馈控制、宽度动态设定等。
2、带钢宽度智能动态控制
2.1带钢头尾短行程控制(SSC)
短行程控制是在大侧压下用于克服板坯头尾部所产生的失宽及提高板带成材率的一项先进技术。基本思想是:根据大侧压调宽时带钢头尾部收缩的轮廓曲线,在轧制过程中不断改变立辊轧机的辊缝,使其变化曲線与辊缝的变化对称且相反,以补偿侧压失宽量。再经过水平轧制后,使带钢头尾部的宽度失宽量减少到最低限度。
在实际控制中,立辊的短行程控制曲线可用2段或多段直线近似代替。短行程曲线的头部端点的开口度最大,随着轧制的进行逐步缩小开口度直到达到静态开口度,尾部则相反,这样带钢通过平辊的继续轧制,可使带钢头尾部的不规则形状得到改善。头尾短行程头尾控制距离通常取1～1.5m.。
立辊开口度随轧入长度收小的曲线应根据粗轧区出口处测宽仪所测信息及事先统计所得的存于计算机内的曲线来确定(应用粗轧出口测宽仪信息对曲线进行学习修正)[1]。为了实现SCC还需对板坯头尾及轧入长度进行跟踪和计算以便按要求曲线对开口度放开进行控制。为了计算轧入长度应以头部到达立辊前HMD及尾部离开HMD作为起点按立辊速度进行延时计算。短行程控制示意图如图1所示
2.2轧制力反馈宽度自动控制(RF-AWC)
轧制力宽度自动控制是针对轧制力变化引起的立辊轧机有载辊缝波动,而相应调节侧压位移量以补偿辊缝的波动,保持有载辊缝恒定,确保轧出的带坯全长度上宽度均等。因此,AWC可对水印或黑银影响以及对清理凹陷影响起到补偿的控制作用。AWC控制属于一种反馈控制修正法,它根据轧制力变化的反馈信号计算出辊缝波动的补偿调节,进而通过液压系统迅速实现辊缝波动的补偿调节,从而达到消除板宽偏差的目的。
2.3前馈宽度控制(FF-AWC)
反馈宽度自动控制能有效地控制带钢宽度偏差,但对板坯上留有的火焰清理点及加热炉步进梁遗留在板坯上的水印,反馈自动控制效果并不理想。因为板坯上的火焰点经立辊轧制时,这些点的轧制力必然缩小,轧出的宽度小于平均宽度。当板坯上的水印经立辊轧制时,由于这些点温度偏低,轧制力必须会偏大,轧出宽度大于平均宽度,形成轧制力的波动,使板带经水平轧制产生新的宽度偏差,前馈宽度控制能对这种偏差进行预先补偿。即计算机通过模型对该控制点预先确定好一个工作点,自动对板坯上的火焰点放大辊缝,对板坯上的水印减小辊缝以保证轧机出口宽度均匀。
粗轧带钢宽度不但直接受到立辊轧制的影响,同样与紧接着的水平辊轧制相关。若粗轧区立辊前不设置测宽仪,只在平辊后设置测宽仪,带钢的宽度补偿只能通过对逆向道次水平辊的轧制速度的积分获得板坯位置和长度,相应位置的轧制力存储在与测量点位置成比例的内存地址中。当正向轧制时,根据轧制长度从对应的位置存储器中读出轧制力数值,该数值与平均轧制力相减的结果乘以前馈补偿系数作为立辊侧压系统的位置设定点。
当带钢到达立辊轧机时,若系统确定执行前馈宽度控制模式,则在立辊咬钢延迟几秒钟以后,再进入前馈宽度控制模式。
2.4带钢缩颈补偿(NEC)
缩颈(宽度变窄)是由于精轧机组活套起套时对刚套冲击以及卷取机咬入带钢后由速度控制切换到张力控制不当所造成。为此可以采用在粗轧区通过立辊开口度控制产生一个反向“凸颈”来加以补偿[2],如图2为缩颈补偿图,图3为缩颈开始点和结束点,为卷取缩颈补偿值。缩颈补偿需要知道三个参量:缩颈起始位置L1、缩颈结束位置L2、缩颈量,但考虑到精轧仪所测的为成品带钢的缩颈,确定L1、L2时应变换。
2.5动态补偿(DSU)
动态设定功能仅用于粗轧区最后一个道次,即为了提高粗轧出口宽度的设定精度,对末道次立辊开口度进行重新设定,动态设定控制模型为[3]:
式中,—立辊开口度动态设定计算值/mm;
—立辊开口度设定值/mm;
—立辊开口度修正量/mm;
—立辊入口侧板宽实测值/mm;
—水平宽展量/mm;
—动态设定/mm;
—动态设定增益;
—最后道次出口侧目标宽度值/mm。
3、结论
在综合运用以上几种控制方式的基础上,智能宽度控制系统在实践中取得了良好的效果,特别是头尾短行程的运用使产品的宽度精度大大改善,取得了很大的经济效益,也为智能宽度控制的进一步优化推展奠定了基础。
参考文献:
[1]蒋慰孙,俞金寿。过程控制工程。北京:烃加工出版社出版,1988.
[2]孙一康,带钢热连轧数学模型基础。北京:冶金工业出版社,1979.
[3]孙一康,带钢热连轧的模型与控制。北京:冶金工业出版社,2002.