常規(guī)熱連軋二級(jí)控制模型探索

任連波，楊建芳，夏煥梅

（河鋼集團(tuán)邯鋼公司，河北 邯鄲 056015）

2250mm 熱軋數(shù)學(xué)模型引自日本TEMIC公司，包括FSU、RSU、HTT、FTC及CTC控制模型，分別對(duì)粗軋機(jī)組、精軋機(jī)軋制力、變形抗力、穿帶速度、精軋區(qū)域冷卻水及層流冷卻區(qū)域冷卻水組數(shù)等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定并下發(fā)一級(jí)PLC執(zhí)行，模型對(duì)同家族鋼種長(zhǎng)期控制數(shù)據(jù)及上下兩塊帶鋼軋制參數(shù)進(jìn)行自學(xué)習(xí)，以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及軋制工況條件的變化，從而達(dá)到對(duì)帶鋼寬度、厚度及溫度的精確控制；模型的控制精度直接影響熱軋產(chǎn)品的表面質(zhì)量及各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)，在生產(chǎn)中需不斷對(duì)模型進(jìn)行升級(jí)以適應(yīng)多品種鋼軋制需求。

1 模型預(yù)計(jì)算過程

帶鋼軋制過程中模型對(duì)帶鋼進(jìn)行多次預(yù)計(jì)算，包括Course0、Course1、 Course2、 Coursef，圖一為帶鋼在不同區(qū)域模型計(jì)算控制圖，不同模型對(duì)帶鋼預(yù)計(jì)算位置不同；其中Course0計(jì)算均為帶鋼在加熱爐具備出爐條件，位于板坯出鋼位；RSU模型對(duì)粗軋軋制過程進(jìn)行設(shè)定，對(duì)Course1的計(jì)算條件為出鋼完成信號(hào)，在定寬機(jī)入口進(jìn)行Course2計(jì)算，定寬機(jī)出口進(jìn)行Course3計(jì)算，在帶鋼出R1粗軋機(jī)后進(jìn)行Pass_Pass計(jì)算；其他模型也根據(jù)帶鋼在不同位置進(jìn)行計(jì)算。Course0計(jì)算不向一級(jí)PLC系統(tǒng)下發(fā)，只有帶鋼跟蹤信號(hào)到達(dá)相應(yīng)設(shè)定位置分別進(jìn)行Course1、 Course2、Coursef計(jì)算，此時(shí)計(jì)算的設(shè)定參數(shù)模型通過C3橋下發(fā)到相應(yīng)的PLC進(jìn)行控制；軋制過程中模型以樣本sample為單位對(duì)帶鋼進(jìn)行跟蹤，現(xiàn)模型設(shè)定薄規(guī)格產(chǎn)品每個(gè)樣本長(zhǎng)度為4.5m，4.0mm以上厚度規(guī)格產(chǎn)品每個(gè)樣本長(zhǎng)度2.5m，軋制時(shí)模型把每個(gè)樣本設(shè)定參數(shù)下發(fā)到一級(jí)PLC，一級(jí)根據(jù)模型下發(fā)參數(shù)進(jìn)行軋制，同時(shí)把現(xiàn)場(chǎng)機(jī)架間冷卻水流量、軋制力、帶鋼速度、終軋溫度、卷取溫度、層冷集管開啟支數(shù)等大量信息反饋到二級(jí)模型，模型根據(jù)一級(jí)傳輸?shù)男畔?duì)控制上存在的厚度、終軋溫度及卷取溫度偏差進(jìn)行計(jì)算，調(diào)整帶鋼軋制速度、機(jī)架間冷卻水量及層冷集管開啟支數(shù)等參數(shù)以達(dá)到帶鋼目標(biāo)厚度、終軋溫度及卷取溫度。

2 溫控模型的優(yōu)化實(shí)施

熱軋生產(chǎn)過程中，終軋溫度、卷取溫度是極為重要的工藝參數(shù)，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)各個(gè)環(huán)節(jié)的溫度變化是精確實(shí)現(xiàn)模型控制的重要前提，軋制溫度的預(yù)計(jì)算是否準(zhǔn)確，對(duì)整個(gè)設(shè)定計(jì)算具有非常重要的意義。良好的模型設(shè)定要求同一鋼種工藝穩(wěn)定，兩批次軋制現(xiàn)場(chǎng)工況差異較?。坏谏a(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)同一鋼種帶鋼化學(xué)成分變化或現(xiàn)場(chǎng)工況條件例如帶鋼加熱溫度、冷卻水溫度、集管控制精度等發(fā)生變化，導(dǎo)致控制上存在較大的偏差；同時(shí)熱軋新品種開發(fā)較多，開發(fā)階段產(chǎn)品質(zhì)量控制不穩(wěn)定，因此在生產(chǎn)中需不斷對(duì)模型進(jìn)行維護(hù)及優(yōu)化。

帶鋼在F7精軋機(jī)咬鋼完成后開始加速，薄規(guī)格產(chǎn)品加速度較大，軋制過程中最大運(yùn)行速度達(dá)到20m/s，厚規(guī)格產(chǎn)品如X80管線鋼等穿帶速度較低、加速度較小，一般設(shè)定為0.01m/s2的加速度，最大運(yùn)行速度2.5 m/s2左右；在生產(chǎn)中薄規(guī)格產(chǎn)品如果帶鋼尾部加熱溫度略高時(shí)，由于帶鋼速度較快終軋溫度會(huì)高于目標(biāo)溫度（終軋溫度控制曲線如圖二所示），厚規(guī)格產(chǎn)品速度較低，帶鋼尾部溫降較大，時(shí)常出現(xiàn)尾部溫度低等現(xiàn)象，產(chǎn)品性能不穩(wěn)定。FTC模型在對(duì)加速度計(jì)算時(shí)不分厚度規(guī)格應(yīng)用一個(gè)補(bǔ)償系數(shù)，控制以模型參數(shù)表設(shè)定加速度進(jìn)行控制，缺少動(dòng)態(tài)計(jì)算調(diào)節(jié)功能，模型控制精度低，帶鋼速度調(diào)節(jié)能力較差。

圖2 終軋溫度控制圖

從產(chǎn)品質(zhì)量控制曲線中可看出，帶鋼前半段終軋溫度、卷取溫度控制較好，在帶鋼后半段由于模型采用FDTC1控制模式，設(shè)定以速度調(diào)節(jié)為主，機(jī)架間冷卻水量基本沒有進(jìn)行調(diào)節(jié)，造成帶鋼在前段加速后終軋溫度FDT超出目標(biāo)值，到帶鋼尾部由于受拋鋼速度的限定又急劇減速，導(dǎo)致帶鋼尾部卷取溫度CT控制也較差。

針對(duì)生產(chǎn)中存在較多的技術(shù)難題，對(duì)模型進(jìn)行了優(yōu)化，增加了根據(jù)帶鋼目標(biāo)厚度對(duì)帶鋼加速度計(jì)算的補(bǔ)償功能。在FTC模型源程序中增加變量，定義為浮點(diǎn)型數(shù)組，創(chuàng)建函數(shù)與帶鋼厚度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，該數(shù)組包括28個(gè)組元素，數(shù)據(jù)以帶鋼厚度進(jìn)行劃分，對(duì)應(yīng)28個(gè)厚度區(qū)間；帶鋼軋制時(shí)模型根據(jù)三級(jí)下發(fā)的PDI帶鋼軋制目標(biāo)厚度信息自動(dòng)對(duì)應(yīng)0-27個(gè)厚度代碼grt_idx，并讀取該代碼對(duì)應(yīng)的模型參數(shù)。在配置文件中對(duì)帶鋼尾部加速度補(bǔ)償因數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)定，薄規(guī)格軋制穿帶速度、加速度及運(yùn)行速度較大，軋制中以速度的調(diào)整滿足帶鋼終軋溫度要求，所需速度調(diào)整量較大，對(duì)加速度補(bǔ)償因數(shù)設(shè)定較大。

圖1 模型預(yù)計(jì)算控制圖

厚度增加時(shí)依次減小該補(bǔ)償值，14.0mm以上厚規(guī)格產(chǎn)品所需加速度較小，以較低是加速度軋制以滿足終軋、卷取溫度要求，因此該補(bǔ)償因數(shù)設(shè)定為0，即在軋制時(shí)對(duì)加速度不進(jìn)行補(bǔ)償，以模型設(shè)定較小加速度進(jìn)行控制。

3 優(yōu)化實(shí)施控制效果

本項(xiàng)目的實(shí)施，帶鋼2.75-3.5mm厚度規(guī)格產(chǎn)品終軋溫度過程控制能力顯著提升,杜絕了帶鋼高加速導(dǎo)致的后段帶鋼FDT偏高現(xiàn)象，該規(guī)格產(chǎn)品過程控制能力CPK值達(dá)到1.3以上，過程控制能力較好，熱軋產(chǎn)品性能顯著提升。

4 結(jié)束語

目前具有自學(xué)習(xí)功能的智能化模型控制系統(tǒng)在熱軋廠取得了較好的應(yīng)用效果，模型應(yīng)用精確的預(yù)設(shè)定及溫度動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功能，在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)帶鋼軋制過程中溫度偏差糾正較快，模型設(shè)定精度較高。