常规热连轧二级控制模型探索

时间：2024-11-05

任连波，杨建芳，夏焕梅

（河钢集团邯钢公司，河北邯郸 056015）

2250mm 热轧数学模型引自日本TEMIC公司，包括FSU、RSU、HTT、FTC及CTC控制模型，分别对粗轧机组、精轧机轧制力、变形抗力、穿带速度、精轧区域冷却水及层流冷却区域冷却水组数等参数进行设定并下发一级PLC执行，模型对同家族钢种长期控制数据及上下两块带钢轧制参数进行自学习，以适应现场设备及轧制工况条件的变化，从而达到对带钢宽度、厚度及温度的精确控制；模型的控制精度直接影响热轧产品的表面质量及各项力学性能指标，在生产中需不断对模型进行升级以适应多品种钢轧制需求。

1 模型预计算过程

带钢轧制过程中模型对带钢进行多次预计算，包括Course0、Course1、 Course2、 Coursef，图一为带钢在不同区域模型计算控制图，不同模型对带钢预计算位置不同；其中Course0计算均为带钢在加热炉具备出炉条件，位于板坯出钢位；RSU模型对粗轧轧制过程进行设定，对Course1的计算条件为出钢完成信号，在定宽机入口进行Course2计算，定宽机出口进行Course3计算，在带钢出R1粗轧机后进行Pass_Pass计算；其他模型也根据带钢在不同位置进行计算。Course0计算不向一级PLC系统下发，只有带钢跟踪信号到达相应设定位置分别进行Course1、 Course2、Coursef计算，此时计算的设定参数模型通过C3桥下发到相应的PLC进行控制；轧制过程中模型以样本sample为单位对带钢进行跟踪，现模型设定薄规格产品每个样本长度为4.5m，4.0mm以上厚度规格产品每个样本长度2.5m，轧制时模型把每个样本设定参数下发到一级PLC，一级根据模型下发参数进行轧制，同时把现场机架间冷却水流量、轧制力、带钢速度、终轧温度、卷取温度、层冷集管开启支数等大量信息反馈到二级模型，模型根据一级传输的信息对控制上存在的厚度、终轧温度及卷取温度偏差进行计算，调整带钢轧制速度、机架间冷却水量及层冷集管开启支数等参数以达到带钢目标厚度、终轧温度及卷取温度。

2 温控模型的优化实施

热轧生产过程中，终轧温度、卷取温度是极为重要的工艺参数，准确预报各个环节的温度变化是精确实现模型控制的重要前提，轧制温度的预计算是否准确，对整个设定计算具有非常重要的意义。良好的模型设定要求同一钢种工艺稳定，两批次轧制现场工况差异较小；但在生产中经常出现同一钢种带钢化学成分变化或现场工况条件例如带钢加热温度、冷却水温度、集管控制精度等发生变化，导致控制上存在较大的偏差；同时热轧新品种开发较多，开发阶段产品质量控制不稳定，因此在生产中需不断对模型进行维护及优化。

带钢在F7精轧机咬钢完成后开始加速，薄规格产品加速度较大，轧制过程中最大运行速度达到20m/s，厚规格产品如X80管线钢等穿带速度较低、加速度较小，一般设定为0.01m/s2的加速度，最大运行速度2.5 m/s2左右；在生产中薄规格产品如果带钢尾部加热温度略高时，由于带钢速度较快终轧温度会高于目标温度（终轧温度控制曲线如图二所示），厚规格产品速度较低，带钢尾部温降较大，时常出现尾部温度低等现象，产品性能不稳定。FTC模型在对加速度计算时不分厚度规格应用一个补偿系数，控制以模型参数表设定加速度进行控制，缺少动态计算调节功能，模型控制精度低，带钢速度调节能力较差。

图2 终轧温度控制图

从产品质量控制曲线中可看出，带钢前半段终轧温度、卷取温度控制较好，在带钢后半段由于模型采用FDTC1控制模式，设定以速度调节为主，机架间冷却水量基本没有进行调节，造成带钢在前段加速后终轧温度FDT超出目标值，到带钢尾部由于受抛钢速度的限定又急剧减速，导致带钢尾部卷取温度CT控制也较差。

针对生产中存在较多的技术难题，对模型进行了优化，增加了根据带钢目标厚度对带钢加速度计算的补偿功能。在FTC模型源程序中增加变量，定义为浮点型数组，创建函数与带钢厚度的对应关系，该数组包括28个组元素，数据以带钢厚度进行划分，对应28个厚度区间；带钢轧制时模型根据三级下发的PDI带钢轧制目标厚度信息自动对应0-27个厚度代码grt_idx，并读取该代码对应的模型参数。在配置文件中对带钢尾部加速度补偿因数进行优化设定，薄规格轧制穿带速度、加速度及运行速度较大，轧制中以速度的调整满足带钢终轧温度要求，所需速度调整量较大，对加速度补偿因数设定较大。

图1 模型预计算控制图

厚度增加时依次减小该补偿值，14.0mm以上厚规格产品所需加速度较小，以较低是加速度轧制以满足终轧、卷取温度要求，因此该补偿因数设定为0，即在轧制时对加速度不进行补偿，以模型设定较小加速度进行控制。