安鋼爐卷軋機(jī)厚度控制系統(tǒng)的改進(jìn)

劉建君

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

0 前言

隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，中厚板軋機(jī)的厚度控制水平得到了大幅提高，中厚板軋機(jī)普遍裝備了軋機(jī)設(shè)定模型和液壓厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)(HGC)，厚度控制精度也己成為現(xiàn)代化中厚板生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。產(chǎn)品良好的頭部厚度命中精度和縱向厚差，是保證中厚板軋機(jī)實(shí)現(xiàn)負(fù)公差軋制的關(guān)鍵，而負(fù)公差軋制的控制水平，直接影響到中厚板產(chǎn)線(xiàn)的成材率。提高厚度控制精度，最大限度的實(shí)現(xiàn)負(fù)公差軋制，已經(jīng)成為中厚板生產(chǎn)線(xiàn)提高產(chǎn)線(xiàn)成材率的重要手段。

安鋼爐卷軋機(jī)調(diào)試過(guò)程中，由于當(dāng)時(shí)所生產(chǎn)的品種和規(guī)格有限，軋機(jī)設(shè)定模型和AGC控制系統(tǒng)沒(méi)能夠深入優(yōu)化，隨著日后生產(chǎn)中品種和規(guī)格的不斷開(kāi)發(fā)，模型的軋制力預(yù)估精度和AGC的控制精度的不足逐漸暴漏出來(lái)，截止到2010年底，爐卷軋機(jī)平軋產(chǎn)品的同板差大約為0.4mm，卷軋產(chǎn)品的同板差達(dá)到0.6mm以上，并且鋼板的頭部厚度命中率也不高，這種情況不僅造成尺寸偏差帶來(lái)的質(zhì)量異議，而且嚴(yán)重影響了爐卷軋線(xiàn)的負(fù)公差控制水平。隨著鋼鐵產(chǎn)業(yè)利潤(rùn)率的不斷下滑，改善控制精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，最大幅度的降低產(chǎn)品成本，已成為擺在爐卷軋線(xiàn)面前的重要課題。因此，提高爐卷軋機(jī)的頭部厚度控制精度、降低鋼板的同板縱向厚度差，已經(jīng)成為爐卷軋機(jī)促進(jìn)負(fù)公差軋制，提高成材率，降低機(jī)組成本的關(guān)鍵途徑。

1 爐卷軋機(jī)厚度控制存在的問(wèn)題分析

1.1 軋制力預(yù)估精度偏低，導(dǎo)致鋼板頭部厚度偏差較大

爐卷軋機(jī)所軋鋼種，大部分為品種材，對(duì)于不同的鋼種，模型中需要對(duì)應(yīng)定義一條和溫度相關(guān)聯(lián)的變形抗力系數(shù)曲線(xiàn)，而這條曲線(xiàn)一般都需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)才能獲得，在鋼種的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于條件所限，不可能對(duì)每個(gè)鋼種都進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，只能根據(jù)其他鋼種的曲線(xiàn)相應(yīng)微調(diào)后使用。再加上在生產(chǎn)的過(guò)程中，由于煤氣壓力和熱值的波動(dòng)，加熱質(zhì)量也不太穩(wěn)定，導(dǎo)致模型對(duì)各道次的預(yù)估軋制力精度偏低，而各道次的預(yù)擺輥縫值也是基于預(yù)估軋制力而來(lái)，導(dǎo)致鋼板的頭部厚度偏差較大。通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，在改進(jìn)之前，模型的預(yù)估軋制力精度大約在90%左右，在中間道次，軋制力的偏差經(jīng)常達(dá)到600 t以上，末期道次，軋制力的偏差大約在200 t～300 t左右，爐卷軋機(jī)的剛度經(jīng)測(cè)試大約為800 t左右，由此造成的厚度偏差在0.3 mm～0.4 mm，所以，提高軋制力的預(yù)估精度，是減小爐卷軋機(jī)鋼板頭部厚度偏差的重要途徑。軋制力預(yù)估計(jì)算的關(guān)鍵輸入條件主要是所軋鋼板的材料特性和軋制期間的溫度，其中鋼種的變形抗力系數(shù)和溫度的對(duì)應(yīng)曲線(xiàn)，在模型中可以通過(guò)自學(xué)習(xí)不斷加以修正，隨著所軋塊數(shù)的增加，這條曲線(xiàn)也越來(lái)越接近其真實(shí)的特性。軋制中軋件的溫度，主要是通過(guò)溫度模型的計(jì)算，跟蹤軋件從加熱爐出爐后到軋制結(jié)束整個(gè)過(guò)程中各種熱量的變化過(guò)程，包括軋件輻射所散發(fā)出去的熱量，下表面和輥道接觸損失的熱量、除磷水帶走的熱量、和軋輥接觸損失的熱量等各種散熱過(guò)程，通過(guò)這些計(jì)算得到軋制過(guò)程中軋件的平均溫度，用于模型軋制力的預(yù)估。所以，如何利用軋線(xiàn)上關(guān)鍵位置上安裝的高溫計(jì)，正確修正模型的計(jì)算溫度，是提高軋制力預(yù)估精度的關(guān)鍵。

1.2 軋件縱向同板差偏大，軋制過(guò)程板形不易控制

一般來(lái)說(shuō)，軋件縱向厚度的同板差控制，主要靠液壓AGC系統(tǒng)來(lái)完成，液壓AGC的控制功能主要包括：軋輥偏心補(bǔ)償、油膜厚度補(bǔ)償、軋機(jī)彈跳補(bǔ)償MMC、輥縫儀厚度控制Gage meter AGC、測(cè)厚儀監(jiān)控Monitor AGC等功能，其中MMC、Gage meter AGC和Monitor AGC都有相對(duì)和絕對(duì)兩種控制模式。MMC主要根據(jù)預(yù)估軋制力和實(shí)測(cè)軋制力直接的偏差、軋機(jī)的剛度曲線(xiàn)來(lái)決定軋鋼過(guò)程中輥縫的補(bǔ)償量;Gage meter AGC則根據(jù)由實(shí)測(cè)軋制力和軋機(jī)剛度曲線(xiàn)計(jì)算出來(lái)的軋件厚度和目標(biāo)軋制厚度之間的偏差、軋件的塑性系數(shù)等來(lái)決定輥縫的補(bǔ)償量;Monitor AGC則直接根據(jù)測(cè)厚儀測(cè)量得出的軋件厚度對(duì)輥縫進(jìn)行調(diào)整，這種方式對(duì)測(cè)厚儀測(cè)量精度和維護(hù)水平要求很高，目前由于現(xiàn)場(chǎng)工況很難投用。爐卷軋線(xiàn)產(chǎn)品同板差較大，主要原因?yàn)镸MC和Gage meter AGC的控制參數(shù)未能得到優(yōu)化，MMC和Gage meter AGC的補(bǔ)償輸出未能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需要。

1.3 測(cè)厚儀測(cè)量精度偏低及工作環(huán)境惡劣不能正常投運(yùn)

測(cè)厚儀的正常使用和測(cè)量精度的保證，是Monitor-AGC功能投運(yùn)和模型正常反饋的前提條件，但是由于爐卷軋機(jī)的測(cè)厚儀安裝位置緊靠軋機(jī)出口，受高壓除鱗水和現(xiàn)場(chǎng)水汽的影響，工作環(huán)境惡劣，導(dǎo)致測(cè)厚儀不能正常使用，主要問(wèn)題如下：

1)測(cè)厚儀水冷套冷卻系統(tǒng)效果差，系統(tǒng)采用循環(huán)泵對(duì)測(cè)厚儀水冷套進(jìn)行閉環(huán)供水，并通過(guò)水冷換熱器對(duì)閉環(huán)水進(jìn)行換熱，夏天換熱器外部冷卻水在正常使用就已經(jīng)達(dá)到32℃，水冷套溫度常會(huì)達(dá)到50℃甚至更高，而導(dǎo)致測(cè)厚儀必須退出生產(chǎn)線(xiàn)降溫;

2)合金補(bǔ)償系統(tǒng)不完善，測(cè)厚儀輸出精度低，嚴(yán)重影響厚度質(zhì)量性能;

3)測(cè)厚儀防撞系統(tǒng)差，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致軋機(jī)后板坯翹頭而將測(cè)厚儀撞壞的情況，測(cè)厚儀每次被撞都需要花費(fèi)大量的時(shí)間和人力來(lái)完成恢復(fù)工作。

2 改進(jìn)措施

2.1 優(yōu)化軋機(jī)設(shè)定模型，提高軋制力預(yù)估精度

1)優(yōu)化模型中軋件溫度的計(jì)算和修正功能：在高壓水除磷后、軋機(jī)機(jī)前、機(jī)后和層流入口處都安裝有高溫計(jì)，利用這些高溫計(jì)，系統(tǒng)可以在軋件經(jīng)過(guò)高溫計(jì)下時(shí)自動(dòng)采集軋件的上表面溫度，通過(guò)測(cè)量得到的軋件表面溫度和計(jì)算得到的軋件表面溫度之間的偏差，模型修正軋件的計(jì)算溫度。通過(guò)分析測(cè)量溫度和計(jì)算溫度之間的偏差，發(fā)現(xiàn)原來(lái)模型系統(tǒng)中對(duì)測(cè)量溫度的采信度設(shè)定的太低，導(dǎo)致測(cè)量溫度不能很好的用來(lái)修正計(jì)算溫度。因此將規(guī)程設(shè)定模型中關(guān)于溫度反饋的幾個(gè)參數(shù)加以調(diào)整，提高表面溫度的采信度，同時(shí)加大計(jì)算溫度和測(cè)量溫度之間允許的偏差范圍，通過(guò)這些調(diào)整后，計(jì)算溫度和測(cè)量溫度之間的偏差逐步減小，特別是在軋制的后期道次中，隨著軋件逐漸變薄，機(jī)前和機(jī)后高溫計(jì)的測(cè)量溫度更加接近軋件的平均溫度，利用上述修正可以更加準(zhǔn)確地得到軋件的真實(shí)溫度。軋件平均溫度的計(jì)算得到改進(jìn)后，預(yù)估軋制力和實(shí)際軋制力之間的偏差大幅縮小，從而大幅提高模型在精軋道次的軋制力預(yù)估精度，使?fàn)t卷軋機(jī)在日常生產(chǎn)中，精軋道次的軋制力預(yù)估偏差基本控制在100 t以?xún)?nèi)，爐卷軋機(jī)的剛度大約為800 t/mm，這樣軋件的頭部厚度誤差就基本控制在了0.15 mm以?xún)?nèi)，有效地提高了鋼板的頭部厚度命中率。爐卷軋機(jī)的工藝布置如圖1所示。

圖1 爐卷軋線(xiàn)布置圖

2)擴(kuò)展鋼種分組個(gè)數(shù)，優(yōu)化鋼種分組。爐卷軋機(jī)在設(shè)計(jì)之初，考慮的鋼種基本為普碳產(chǎn)品、普通低合金產(chǎn)品、船板等有限的品種，外方在模型設(shè)計(jì)時(shí)按照產(chǎn)品大綱將所有的產(chǎn)品分了6個(gè)鋼組，但隨著爐卷軋線(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的不斷推進(jìn)，鋼種越來(lái)越多，產(chǎn)品系列也不斷擴(kuò)展，這樣原有的6個(gè)分組已經(jīng)不能滿(mǎn)足按照材料屬性、軋制要求相近的原則分組的要求。一些強(qiáng)度和軋制溫度要求差別較大的鋼種不得已分在同一個(gè)鋼組，而模型中關(guān)于軋制力計(jì)算的一部分自學(xué)習(xí)參數(shù)(模型表DRF)是按照鋼種和厚度級(jí)別來(lái)組織自學(xué)習(xí)，這樣就造成了這些鋼種自學(xué)習(xí)的互相干擾，軋制力和溫度控制得不到持續(xù)優(yōu)化的問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，對(duì)模型的源程序和配置文件、數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)存儲(chǔ)過(guò)程等進(jìn)行了修改，將模型中鋼種原有的6個(gè)分組擴(kuò)展到12個(gè)分組，將爐卷所有鋼種按照材料屬性和軋制溫度等一些要求進(jìn)行了重新分組，并根據(jù)新的分組特點(diǎn)對(duì)模型表中的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，這樣就避免了將軋制過(guò)程中差異較大的鋼種放在同一個(gè)鋼組導(dǎo)致的軋制力預(yù)估互相影響，使得軋機(jī)設(shè)定模型的自學(xué)習(xí)方向性更好，軋制力預(yù)估更加準(zhǔn)確。

3)針對(duì)卷軋中頭尾溫差大，增加頭部軋制力修正系數(shù)。爐卷軋機(jī)在卷軋生產(chǎn)過(guò)程中，卷取爐的爐膛溫度一般控制在850℃左右，正向道次時(shí)，軋件的頭部和板體部分進(jìn)入到機(jī)后卷取爐進(jìn)行保溫，軋機(jī)的尾部暴露在卷取爐之外;反過(guò)來(lái)，在反向卷軋過(guò)程中，軋件的尾部和板體進(jìn)入到卷取爐內(nèi)保溫，軋件的頭部暴露在卷取爐外。這樣，由于頭部和尾部交替暴露在卷取爐外，而板體部分大部分時(shí)間在卷取爐內(nèi)卷在一起，周?chē)h(huán)境溫度的巨大溫差和輻射面積的差異，造成了卷軋過(guò)程中軋件頭尾和板體之間很大的溫差。根據(jù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，正常卷軋過(guò)程中，軋件頭尾和板體的溫差達(dá)到80℃，而規(guī)程設(shè)定模型的溫度反饋計(jì)算采用的是板體部分的溫度測(cè)量數(shù)據(jù)，軋制力設(shè)定計(jì)算也是根據(jù)板體的溫度進(jìn)行計(jì)算，因此造成了卷軋產(chǎn)品頭部軋制力設(shè)定偏差較大的問(wèn)題，導(dǎo)致卷軋產(chǎn)品的頭部厚度精度偏低。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，對(duì)卷軋產(chǎn)品的頭尾預(yù)估軋制力做了相應(yīng)的優(yōu)化，針對(duì)不同規(guī)格的卷軋產(chǎn)品，對(duì)頭部的軋制力預(yù)估給予相應(yīng)的補(bǔ)償系數(shù)，提高軋件頭部軋制力的預(yù)估量，這樣就大幅減小了卷軋產(chǎn)品頭部預(yù)估軋制力和實(shí)測(cè)軋制力之間的偏差，減小了卷軋產(chǎn)品頭部的厚度偏差。

4)軋制規(guī)程的標(biāo)準(zhǔn)化。隨著爐卷軋線(xiàn)品種規(guī)格的不斷開(kāi)發(fā)，一些高級(jí)別產(chǎn)品對(duì)軋制規(guī)程的要求相對(duì)較高，不僅要保證規(guī)程計(jì)算模型各個(gè)道次軋制力預(yù)估的精度，而且每個(gè)道次的相對(duì)壓下率要求也比較嚴(yán)格，且控溫軋制過(guò)程二次開(kāi)軋的厚度和溫度要求也非常嚴(yán)格，為了滿(mǎn)足這些鋼種的要求，相應(yīng)地修改了模型程序和相關(guān)的模型表，在模型表DRF中增加了對(duì)應(yīng)于各個(gè)道次的最大壓下量和最大相對(duì)壓下率的限制，對(duì)于這些鋼種和特殊的規(guī)格，只需在模型表DRF中規(guī)定相應(yīng)道次的壓下量限制，配合主傳動(dòng)參數(shù)的調(diào)整，就可以基本滿(mǎn)足軋制的工藝要求，并且使這些鋼種和規(guī)格的鋼板在軋制過(guò)程中的規(guī)程保持穩(wěn)定，提高工藝控制的穩(wěn)定性。

2.2 優(yōu)化AGC控制系統(tǒng)參數(shù)，減小同板差

1)修正軋制力的計(jì)算方法，優(yōu)化軋機(jī)剛度特性曲線(xiàn)。軋制力通常由位于壓下螺絲下的測(cè)壓儀信號(hào)計(jì)算得到，對(duì)測(cè)壓儀進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，支撐輥平衡、工作輥彎輥固定平衡正常投用，將當(dāng)前的測(cè)壓儀信號(hào)標(biāo)定為零，在軋制過(guò)程中，直接引用測(cè)壓儀信號(hào)作為實(shí)際軋制力，但軋制過(guò)程中板形模型輸出的工作輥彎輥力給定通常與固定平衡力相差甚遠(yuǎn)，彎輥力給定范圍在60 t～450 t，固定平衡力為150 t，故所使用的軋制力誤差范圍在-90 t～300 t之間，對(duì)于模型軋制力的預(yù)估、輥縫設(shè)定、AGC控制系統(tǒng)影響甚大，因此在計(jì)算軋制力時(shí)，考慮實(shí)際彎輥力與固定平衡力的偏差，使計(jì)算的軋制力更準(zhǔn)確。增加了軋制力自動(dòng)標(biāo)定功能，由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、液壓系統(tǒng)壓力變化、機(jī)械間隙磨損等原因會(huì)引起隨時(shí)間出現(xiàn)的測(cè)量誤差的漂移，為消除此誤差長(zhǎng)時(shí)間累加的影響，在壓靠中引入軋制力自動(dòng)標(biāo)定功能，較好地解決了此問(wèn)題。厚度控制原理是依靠軋機(jī)彈跳方程和軋件塑性方程得到軋機(jī)彈塑曲線(xiàn)進(jìn)行控制，控制中采用的軋機(jī)剛度特性曲線(xiàn)必須盡可能接近軋機(jī)的實(shí)際特性，可以通過(guò)軋機(jī)剛度測(cè)試獲得的數(shù)據(jù)處理后得到軋機(jī)剛度特性曲線(xiàn)，在修正了軋制力的計(jì)算方法后，重新進(jìn)行軋機(jī)剛度測(cè)試，原軋機(jī)剛度測(cè)試的最大測(cè)試壓力為3000 t，而軋機(jī)設(shè)計(jì)的最大軋制力為7000 t，考慮實(shí)際軋制能力等因素，所以測(cè)試時(shí)采用最大測(cè)試壓力為6300 t。軋機(jī)剛度測(cè)試獲得的數(shù)據(jù)受現(xiàn)場(chǎng)因素的影響，不能理想地描述軋機(jī)的剛度特性曲線(xiàn)，不能直接引用，所以必須對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用合適的擬合函數(shù)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合化，從而得到軋機(jī)剛度特性曲線(xiàn)，對(duì)比兩次的軋機(jī)剛度曲線(xiàn)，兩者有明顯的差異，遂更新了模型、一級(jí)AGC中的軋機(jī)剛度曲線(xiàn)。

2)強(qiáng)化了軋機(jī)剛度控制(MMC)的作用。提高液壓缸響應(yīng)速度：軋機(jī)咬鋼后軋機(jī)剛度控制開(kāi)始作用，從跟蹤曲線(xiàn)看，控制作用慢，作為最主要的控制作用不能發(fā)揮出其應(yīng)有的作用，影響因素有控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不合理，液壓系統(tǒng)響應(yīng)慢等，對(duì)這些因素逐項(xiàng)排查，并做了液壓缸響應(yīng)測(cè)試，通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的具體分析，發(fā)現(xiàn)較長(zhǎng)頭尾厚度超差很大原因是因?yàn)橐簤焊椎捻憫?yīng)速度不夠快，分析程序發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)對(duì)液壓缸位置改變的限制為0.1 mm/s，導(dǎo)致需要較長(zhǎng)的時(shí)間液壓缸才能補(bǔ)償?shù)轿?。因此將液壓缸的速度斜率改為MMC控制平軋時(shí)為0.2 mm/s，卷軋時(shí)0.6 mm/s，提高液壓缸響應(yīng)速度。強(qiáng)化MMC控制：通過(guò)分析MMC控制程序，發(fā)現(xiàn)當(dāng)實(shí)測(cè)軋制力和預(yù)估軋制力偏差較大時(shí)，MMC就會(huì)自動(dòng)從絕對(duì)控制模式切換為相對(duì)控制模式。實(shí)際上鋼板的溫度分布不均勻，鋼板的頭部、尾部溫度與板體溫度相比要低，頭部尾部的軋制力比板體軋制力要大，故在頭部咬鋼時(shí)就會(huì)出現(xiàn)實(shí)測(cè)軋制力和預(yù)估軋制力偏差較大的情況，MMC以鋼板頭部實(shí)際軋制力為目標(biāo)進(jìn)行鎖定的相對(duì)控制模式，這樣就不利于AGC系統(tǒng)跟隨模型的設(shè)定值，因此將MMC控制的絕對(duì)模式相對(duì)模式切換的門(mén)檻值放寬，使MMC的控制作用更強(qiáng)，能夠快速準(zhǔn)確跟隨模型的設(shè)定值。

3)修正GM-AGC中厚度的計(jì)算方法，優(yōu)化GM-AGC。修正了厚度計(jì)式自動(dòng)厚度控制(GMAGC)中厚度的計(jì)算方法，提高了利用軋機(jī)測(cè)量鋼板厚度的精度，根據(jù)軋制類(lèi)型對(duì)控制方式進(jìn)行了參數(shù)分類(lèi)選擇控制，滿(mǎn)足了在不同軋制條件下能夠有效降低鋼板縱向的同板差。通過(guò)對(duì)Gage meter AGC控制程序的分析，發(fā)現(xiàn)在一級(jí)控制系統(tǒng)中Gage meter thickness的計(jì)算存在錯(cuò)誤，軋件的軋出厚度從理論上講應(yīng)該由實(shí)測(cè)軋制力和軋機(jī)模數(shù)決定，但是在控制系統(tǒng)中Gage meter thickness的計(jì)算參考是平軋時(shí)100%依靠預(yù)估軋制力，卷軋時(shí)是20%的實(shí)測(cè)軋制力和80%的預(yù)估軋制力，這樣就造成Gage meter AGC的控制嚴(yán)重依賴(lài)于模型的預(yù)估精度，當(dāng)軋制力預(yù)估出現(xiàn)較大偏差時(shí)不能起到正確的調(diào)節(jié)作用。據(jù)此對(duì)程序進(jìn)行修改，將Gage meter thickness的計(jì)算改為平軋時(shí)參考50%的實(shí)測(cè)軋制力和50%的預(yù)估軋制力，卷軋時(shí)參考80%的實(shí)測(cè)軋制力和20%的預(yù)估軋制力。對(duì)縱向厚度精度起了較好的微調(diào)作用。

4)優(yōu)化軋輥偏心控制和彎輥補(bǔ)償。多種AGC控制相互作用，如若調(diào)整不當(dāng)則會(huì)出現(xiàn)惡化的現(xiàn)象，針對(duì)加熱爐水梁黑印引起的MMC和軋輥偏心控制之間的干擾，優(yōu)化了軋輥偏心控制;針對(duì)厚度控制對(duì)板形所起的不良影響，對(duì)彎輥補(bǔ)償進(jìn)行了優(yōu)化，減小了彎輥力對(duì)厚度的影響，無(wú)論彎輥給定多少，拋鋼后才投入固定平衡給定，同時(shí)根據(jù)實(shí)際軋制力對(duì)彎輥力進(jìn)行補(bǔ)償，板形彎輥補(bǔ)償功能原理，軋制力越大，輥縫形狀正凸變大，板凸度變大，易起邊浪，故軋制力變大，彎輥隨之變大，輥型正凸，維持鋼板凸度。降低了操作人員的板形調(diào)整工作量，也改善了板形。

2.3 增加人工對(duì)規(guī)程的優(yōu)化及卡量結(jié)果修正模型的功能

1)軋機(jī)輥縫平移功能的開(kāi)發(fā)和操作界面的優(yōu)化。操作人員通過(guò)前幾道次測(cè)厚儀或者軋制力的觀察，可以大致預(yù)估出最后道次軋制鋼板和目標(biāo)厚度之間的偏差，但在軋機(jī)自動(dòng)軋制的條件下無(wú)法對(duì)預(yù)擺輥縫進(jìn)行有效的提前干預(yù)。針對(duì)這種情況，通過(guò)修改操作界面，在水平輥縫操作界面中增加輥縫干預(yù)輸入窗口，修改二級(jí)系統(tǒng)程序，增加畫(huà)面和模型設(shè)定輥縫參數(shù)下發(fā)過(guò)程之間的接口，在PD腳本中添加相應(yīng)的代碼，實(shí)現(xiàn)操作人員對(duì)輥縫設(shè)定的修正。根據(jù)厚度控制改進(jìn)的需要，改進(jìn)爐卷軋機(jī)的操作界面，新設(shè)計(jì)了軋制規(guī)程的彈出窗口，使操作人員可以方便地查看軋制中軋件的軋制規(guī)程，對(duì)比預(yù)估軋制力和實(shí)測(cè)軋制力，更加方便地預(yù)估實(shí)際的軋出厚度并及時(shí)加以調(diào)節(jié)。

2)增加操作人員根據(jù)卡量厚度修正模型的功能。在爐卷軋機(jī)厚度控制系統(tǒng)的原設(shè)計(jì)中，測(cè)厚儀的測(cè)量結(jié)果，不僅僅用于Monitor-AGC的在線(xiàn)控制鋼板同板差，同時(shí)鋼板頭部的測(cè)量結(jié)果還要用于模型對(duì)鋼板的實(shí)際厚度和計(jì)算厚度之間偏差的自學(xué)習(xí)，以此來(lái)消除由于軋輥的熱脹和磨損等計(jì)算誤差帶來(lái)的厚度偏差。這些學(xué)習(xí)的結(jié)果存于模型表VRF中的gap_vern_lp和gap_vern_ip兩個(gè)變量中，其中g(shù)ap_vern_lp來(lái)源于最后一道次測(cè)量厚度和計(jì)算厚度之間的偏差，gap_vern_ip來(lái)源于軋制后期正向道次測(cè)量厚度和計(jì)算厚度之間的偏差。但是，由于爐卷軋機(jī)的測(cè)厚儀按照位置緊靠軋機(jī)出口，受高壓除鱗水和現(xiàn)場(chǎng)水汽的影響，工作環(huán)境非常惡劣，導(dǎo)致測(cè)厚儀的維護(hù)成本較高。在生產(chǎn)過(guò)程中，操作人員會(huì)在矯直機(jī)后卡量鋼板的厚度，根據(jù)卡量厚度情況調(diào)整目標(biāo)厚度的偏差。如果能夠?qū)⒉僮魅藛T的卡量結(jié)果和模型計(jì)算結(jié)果直接的偏差，代替測(cè)厚儀測(cè)量結(jié)果和計(jì)算結(jié)果之間的偏差，反饋到模型，使模型能夠基于操作人員的測(cè)量結(jié)果修正gap_vern_lp，就可以提高模型中最后道次厚度的計(jì)算精度，從而使目標(biāo)厚度的設(shè)定簡(jiǎn)單準(zhǔn)確。根據(jù)這個(gè)思路，我們研究了模型中g(shù)ap_vern_lp和gap_vern_ip基于偏差的自學(xué)習(xí)算法，將人工卡量結(jié)果代替測(cè)量結(jié)果進(jìn)行自學(xué)習(xí)計(jì)算，同時(shí)，將原來(lái)只能通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)查看的模型表數(shù)據(jù)gap_vern_lp和gap_vern_ip引入到操作界面上，設(shè)計(jì)了彈出式窗口，如果根據(jù)卡量結(jié)果需要修正這兩個(gè)值，只需在窗口中輸入保存，操作界面就會(huì)向模型發(fā)送模型表VRF更新事件，使模型重新讀取VRF表中各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并將更新后的數(shù)據(jù)用于剩余道次的厚度設(shè)定計(jì)算或者下一塊的厚度設(shè)定計(jì)算，使操作人員的卡量結(jié)果可以用于模型的設(shè)定計(jì)算。

3 改進(jìn)效果分析

3.1 軋制力預(yù)估精度大幅提高，頭部厚度命中率顯著改善

經(jīng)過(guò)上述模型和AGC控制系統(tǒng)的改進(jìn)后，爐卷軋機(jī)規(guī)程設(shè)定模型的軋制力預(yù)估精度得到了顯著的提高，在對(duì)厚度控制至關(guān)重要的后期精軋道次，模型預(yù)估軋制力的偏差由原來(lái)的300 t左右減小到目前的100 t以?xún)?nèi)，各道次軋制力預(yù)估精度由原來(lái)的平均90%左右提高到目前的95%以上。平軋產(chǎn)品的頭部厚度偏差達(dá)到了0.15 mm以?xún)?nèi)，卷軋產(chǎn)品的頭部厚度偏差也達(dá)到了0.2 mm以?xún)?nèi)，鋼板的頭部厚度命中率也得到了大幅的提高，由攻關(guān)前的不足90%提高到目前的95.4%以上。

3.2 同板差大幅減小

經(jīng)過(guò)AGC控制系統(tǒng)的改進(jìn)后，MMC的響應(yīng)速度顯著提高，針對(duì)卷軋產(chǎn)品頭尾低溫導(dǎo)致的軋制力偏大，液壓缸的響應(yīng)速度和調(diào)節(jié)行程顯著改善;同時(shí)，通過(guò)對(duì)軋制力計(jì)算的優(yōu)化，消除了彎輥力造成的軋機(jī)作用到軋件上軋制力的計(jì)算錯(cuò)誤，使gauge meter厚度的計(jì)算更加精確。同時(shí)，經(jīng)過(guò)對(duì)GM-AGC的優(yōu)化，使gauge meter AGC的控制作用得到了強(qiáng)化，保整了鋼板長(zhǎng)度方向上的厚度偏差在要求的范圍內(nèi)。經(jīng)過(guò)上述改進(jìn)，由表1和表2的對(duì)比可以看出，平軋產(chǎn)品的同板差由原來(lái)的0.4 mm減少到了目前的0.15 mm以?xún)?nèi)，卷軋產(chǎn)品的同板差也由原來(lái)的0.6 mm以上降低到目前的0.25 mm以?xún)?nèi)，產(chǎn)品的尺寸精度得到了大幅的改善。

表1 改進(jìn)前同板差抽查結(jié)果

表2 改進(jìn)后同板差抽查結(jié)果

3.3 負(fù)公差軋制得到保障，成材率顯著提高

經(jīng)過(guò)對(duì)鋼板頭部厚度精度和同板長(zhǎng)度方向厚度差控制的改進(jìn)后，產(chǎn)品的尺寸精度大幅改善，具備了嚴(yán)格執(zhí)行負(fù)公差軋制的條件，在此基礎(chǔ)上，生產(chǎn)車(chē)間嚴(yán)格執(zhí)行負(fù)公差軋制，將產(chǎn)品的厚度控制目標(biāo)確定在產(chǎn)品國(guó)標(biāo)負(fù)公差下限加0.4 mm的厚度上，使相應(yīng)的投坯量得到顯著降低，成材率得到大幅提升，據(jù)統(tǒng)計(jì)，爐卷機(jī)組成材率2011年達(dá)到93.26%，居國(guó)內(nèi)同類(lèi)機(jī)組第一，比計(jì)劃指標(biāo)提高1.76%。比攻關(guān)目標(biāo)提高1.26%。較2010年91.76%的平均值提高了1.50%，這個(gè)比例的提高對(duì)于中厚板生產(chǎn)線(xiàn)是質(zhì)的提高，給爐卷機(jī)組帶來(lái)了非常巨大的直接經(jīng)濟(jì)效益。爐卷軋線(xiàn)2010年、2011年成材率月對(duì)比如圖所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

圖2 爐卷軋線(xiàn)2010年、2011年成材率月對(duì)比

通過(guò)對(duì)爐卷軋機(jī)厚度控制精度的攻關(guān)，爐卷軋線(xiàn)產(chǎn)品的厚度精度得到了大幅的提高，平軋產(chǎn)品和卷軋產(chǎn)品的頭部厚度偏差和同板差都大幅下降，厚度命中率達(dá)到95.4%，為整條軋線(xiàn)的負(fù)公差控制提供了可靠的技術(shù)保障。

［1］ 袁敏，田勇.1780軋線(xiàn)數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用及優(yōu)化.冶金自動(dòng)化，2006(4)：15-19.

［2］ 夏小明，張永雪，曹偉文.GE板形模型的功能及應(yīng)用.寶鋼技術(shù)，2006(2)：11-13.