劉萊萌

(山東萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司板帶廠，山東 萊蕪 271126)

0 前言

萊鋼第1條熱軋生產(chǎn)線1 500 mm熱軋于2005年5月建成投產(chǎn)。2007年達(dá)到了年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力245萬t。隨著產(chǎn)量的不斷提高，精軋軋制模型存在的問題逐漸暴露出來，為了滿足生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量的要求，萊鋼對(duì)軋制模型進(jìn)行了不斷優(yōu)化，取得了良好的效果。

1 模型使用中存在的主要問題

(1)軋制力預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率低。軋制力預(yù)報(bào)值直接關(guān)系到輥縫及軋制速度的設(shè)定，偏差大會(huì)造成各機(jī)架間秒流量不等，過程控制不穩(wěn)定，厚度精度低，嚴(yán)重的會(huì)造成堆鋼。

(2)自學(xué)習(xí)效果不佳。經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后，學(xué)習(xí)效果不理想，設(shè)定值經(jīng)常出現(xiàn)較大的偏差，造成生產(chǎn)過程不穩(wěn)定。

(3)維護(hù)界面操作復(fù)雜，干預(yù)效果不理想。負(fù)荷分配不合理情況下，對(duì)絕對(duì)壓下率進(jìn)行調(diào)整，由于絕對(duì)壓力率數(shù)值相對(duì)較小(特別是后機(jī)架分配系數(shù)在0.0012～0.0015之間)，負(fù)荷調(diào)整后效果不明顯。

(4)新鋼種新規(guī)格開發(fā)適應(yīng)性差。新鋼種、新規(guī)格開發(fā)時(shí)，模型設(shè)定精度偏低，學(xué)習(xí)效果不理想。

(5)模型維護(hù)不方便，留給二級(jí)維護(hù)人員的開口較少，不能對(duì)出現(xiàn)的問題及時(shí)、有效的維護(hù)和調(diào)整。

2 原因分析

(1)造成模型軋制力預(yù)報(bào)不準(zhǔn)的主要原因:精軋入口溫度采點(diǎn)位置不合理，在熱卷箱附近，環(huán)境惡劣，外界因素影響加大，特別是冬季周圍水、氣造成采點(diǎn)不準(zhǔn)，給模型的設(shè)定的準(zhǔn)確性帶來困難;軋制負(fù)荷采用“絕對(duì)壓下率”方式，中間坯、出機(jī)架厚度的變化不能正確預(yù)算，造成軋制力波動(dòng)較大。

(2)模型自學(xué)習(xí)方式存在問題，在短期自學(xué)習(xí)較好的情況下，長期自學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)速度較慢，不能將好的過程參數(shù)保留到自學(xué)習(xí)中去，造成模型學(xué)習(xí)周期較長。

(3)對(duì)突發(fā)或檢測(cè)異常值的篩除考慮不夠全面。如因高溫計(jì)、測(cè)寬測(cè)候儀表的異常檢測(cè)值、設(shè)備故障產(chǎn)生的波動(dòng)較大的參數(shù)，模型運(yùn)行過程中不能合理判斷、篩除，造成模型繼續(xù)學(xué)習(xí)、使模型設(shè)定結(jié)果向差的趨勢(shì)發(fā)展。

(4)模型運(yùn)行前期維護(hù)界面過少，維護(hù)人員不能及時(shí)對(duì)模型進(jìn)行維護(hù)優(yōu)化。

3 采取措施

針對(duì)模型在使用過程中存在的問題及其產(chǎn)生的原因，萊鋼1 500 mm熱軋廠、自動(dòng)化部及北科大共同對(duì)精軋模型進(jìn)行了優(yōu)化，主要從以下幾個(gè)方面開展工作，取得了良好的效果。

3.1 精軋入口采溫點(diǎn)優(yōu)化

將采溫點(diǎn)適當(dāng)后移，避開環(huán)境較惡劣的熱卷箱區(qū)域，在有信號(hào)后延時(shí)2 s采點(diǎn)，共取8組，每組8個(gè)點(diǎn)，64個(gè)點(diǎn)的平均值作為精軋模型二次設(shè)定的溫度值。延時(shí)2 s使鋼坯頭部避讓1.5 m后再進(jìn)行采點(diǎn)，避免了頭部溫度較低的區(qū)域，真實(shí)反映頭部穿帶時(shí)的溫度，提高了精軋?jiān)O(shè)定模型穿帶軋制力預(yù)設(shè)定的準(zhǔn)確性。

3.2 改變負(fù)荷分配方式

由“絕對(duì)壓下率”調(diào)整為“相對(duì)壓下率”，并增加了“相對(duì)軋制力”模式。調(diào)整為相對(duì)壓下率后，各機(jī)架的壓下率［1］設(shè)定范圍非常清晰，可取得經(jīng)驗(yàn)值較多。新增的“相對(duì)軋制力”模式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)F6機(jī)架軋制力負(fù)荷范圍的控制，在生產(chǎn)冷軋用料等對(duì)斷面形狀有要求的產(chǎn)品時(shí)，得到了很好的應(yīng)用，板形質(zhì)量也得到了改善。軋制負(fù)荷分配及調(diào)整操作畫面如圖1所示。

圖1 模型設(shè)定畫面Fig.1 Graphics of model setting

3.3 提供了Excel修改工具對(duì)模型進(jìn)行維護(hù)

精軋模型主要維護(hù)常量、長期自學(xué)習(xí)系數(shù)、短期自學(xué)習(xí)系數(shù)、工藝參數(shù)等分?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。為了便于二級(jí)維護(hù)提供了Excel修改工具，不僅維護(hù)方便，各層別不同規(guī)格的相關(guān)數(shù)據(jù)一目了然。各機(jī)架負(fù)荷參數(shù)如圖2所示。

圖2 機(jī)架負(fù)荷分配表圖例Fig.2 Graphic symbol example of frame load distribution

3.4 優(yōu)化模型自學(xué)習(xí)

3.4.1 模型自學(xué)習(xí)過程

模型本身存在誤差，軋機(jī)條件也在不斷變化，為使FSU對(duì)后續(xù)鋼帶設(shè)定更準(zhǔn)確，需要調(diào)整模型的某些設(shè)定參數(shù)。FML的啟動(dòng)時(shí)序保證了FML能獲得帶鋼頭部的所有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，依據(jù)實(shí)測(cè)值調(diào)整模型系數(shù)。精軋自學(xué)習(xí)程序 FML對(duì)精軋模型的自學(xué)習(xí)項(xiàng)目包括:機(jī)架間噴水﹑機(jī)架間熱輻射溫降自學(xué)習(xí)系數(shù);軋制力模型自學(xué)習(xí)系數(shù);輥縫自學(xué)習(xí)系數(shù)。模型自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)過程如圖3所示。

圖3 模型自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)過程Fig.3 Self-adaptive and self-learning process of model

3.4.2 優(yōu)化模型自學(xué)習(xí)的速度與機(jī)制

模型的自學(xué)習(xí)主要區(qū)分為長期自學(xué)習(xí)和短期自學(xué)習(xí)。短期自學(xué)習(xí)包括輥縫誤差、軋制力自學(xué)習(xí)系數(shù)、溫降自學(xué)習(xí)系數(shù)。長期自學(xué)習(xí)包括軋制力自學(xué)習(xí)系數(shù)和溫降自學(xué)習(xí)系數(shù)。軋制力自學(xué)習(xí)系數(shù)與換批后軋制塊數(shù)、預(yù)設(shè)定軋制力和實(shí)測(cè)軋制力的誤差率有關(guān);輥縫誤差學(xué)習(xí)系數(shù)與換批后軋制塊數(shù)、預(yù)設(shè)定軋制力和實(shí)測(cè)軋制力的誤差率、預(yù)設(shè)定輥縫和后計(jì)算輥縫誤差率有關(guān)，且只進(jìn)行短期自學(xué)習(xí)。

預(yù)設(shè)定模塊:換規(guī)格軋制在預(yù)設(shè)定模型中采用長期自學(xué)習(xí)系數(shù)，否則采用短期自學(xué)習(xí)值;

自學(xué)習(xí)模塊:換規(guī)格軋制時(shí)，將上支鋼的自學(xué)習(xí)值保存到對(duì)應(yīng)檔的長期自學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)區(qū)中;將本支鋼的自學(xué)習(xí)值保存到短期自學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)區(qū)中。

自學(xué)習(xí)值的更新速度:每個(gè)自學(xué)習(xí)項(xiàng)都進(jìn)行短期更新;長期自學(xué)習(xí)更新速度為短期自學(xué)習(xí)累積值以0.3的速度更新到長期自學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)區(qū)中，以0.2的速度更新長期自學(xué)習(xí)中的相鄰檔。

3.4.3 建立模型自學(xué)習(xí)的限定條件

為保證模型向著穩(wěn)定、精度的方向?qū)W習(xí)，程序增加了模型自學(xué)習(xí)條件，如果條件滿足不了，模型自學(xué)習(xí)程序停掉，關(guān)鍵的限制條件如下:①粗、精軋高溫計(jì)正常工作;②精軋后測(cè)厚儀、測(cè)寬儀正常工作;③軋線數(shù)據(jù)跟蹤、傳輸正確;④換輥、零調(diào)正確操作;⑤末機(jī)架設(shè)定速度和實(shí)測(cè)速度的影響;⑥粗軋咬鋼時(shí)間與自學(xué)習(xí)計(jì)算時(shí)間不超過150 s;⑦設(shè)定速度和實(shí)測(cè)速度差別過大、預(yù)設(shè)定負(fù)荷分配和后計(jì)算負(fù)荷分配差別超過5%。關(guān)鍵條件的增設(shè)避免了異常過程的學(xué)習(xí)，確保模型的穩(wěn)定性。

3.5 增設(shè)離線計(jì)算模型

北科大在程序升級(jí)模型系統(tǒng)提供了計(jì)算半自動(dòng)規(guī)程的接口，利用離線模擬平臺(tái)來開發(fā)計(jì)算新規(guī)格的軋制規(guī)程。在新鋼種新規(guī)格開發(fā)前，可根據(jù)工藝條件的要求進(jìn)行軋制規(guī)格的預(yù)計(jì)算，通過計(jì)算結(jié)果了解軋制負(fù)荷與過程參數(shù)控制情況，并根據(jù)產(chǎn)品性能要求對(duì)過程參數(shù)適當(dāng)進(jìn)行控制。二級(jí)計(jì)算的軋制規(guī)程不僅能保證順利穿帶和頭部質(zhì)量，還能提高新產(chǎn)品開發(fā)成功的合格率。

4 效果

(1)軋制力預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性提高。首塊鋼軋制力預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率由原來的50%提高到75%，軋制穩(wěn)定性得到了提高。

(2)自學(xué)習(xí)速度及效果得到了改善。換輥后第三塊就能得到穩(wěn)定的軋制過程數(shù)據(jù)，軋制周期內(nèi)第二塊就能學(xué)習(xí)穩(wěn)定。

(3)模型維護(hù)方便，干預(yù)效果顯著。運(yùn)用Excel修改工具可及時(shí)對(duì)各個(gè)層別不同規(guī)格產(chǎn)品的軋制負(fù)荷分配、長短期自學(xué)習(xí)系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。操作工在實(shí)際生產(chǎn)過程中也可通過模型設(shè)定畫面對(duì)相對(duì)負(fù)荷參數(shù)進(jìn)行修訂，干預(yù)效果顯著。

(4)為新鋼種、新規(guī)格產(chǎn)品開發(fā)提供了保障。運(yùn)用離線模擬平臺(tái)對(duì)新鋼種、新規(guī)格產(chǎn)品軋制規(guī)程進(jìn)行預(yù)算，存在的問題能夠提前預(yù)知，為過程參數(shù)的調(diào)整提供支持保障。

［1］孫一康.帶鋼熱連軋的模型與控制［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2002.