摘要：鋼板軋制過程中，過程自動化模型不能收到生產(chǎn)線上的實際鋼板溫度，預(yù)測軋制力計算不能實現(xiàn)閉環(huán)控制。根據(jù)過程自動化模型對軋制力的計算方法，結(jié)合軋機(jī)彈跳，重點分析軋制過程中一級自動化的反饋數(shù)據(jù)對軋制力再計算的影響，修改二級自動化程序，完成閉環(huán)控制，提高軋制力預(yù)測精度

關(guān)鍵詞：爐卷軋機(jī)，預(yù)測軋制力，實際軋制力，流變應(yīng)力

0前言

南鋼爐卷軋機(jī)生產(chǎn)是在完全自動的情況下完成的，軋制過程不需要操作人員的參與。控制程序分為過程自動化控制（二級），一級自動化控制（一級）。二級的主要功能是：結(jié)合原料的尺寸與成品的尺寸、軋制方式等，根據(jù)速度溫度模型、軋制力模型等相關(guān)模型，進(jìn)行每一道次的壓下量分配、軋制力計算（只計算本體）、鋼板溫度計算、每一道次出口厚度對應(yīng)的一級輥縫值計算等。一級自動化控制是按照二級下達(dá)的道次輥縫值與軋制力對實際生產(chǎn)過程進(jìn)行自動化控制。因此，二級預(yù)測的精確與否與成品的厚度、板形有直接的關(guān)系。

1生產(chǎn)現(xiàn)狀及存在問題

2009年，聘請外方專家對二級模型鋼種文件按坯料鋼種、原料尺寸與成品尺寸、生產(chǎn)方式等條件進(jìn)行了有效分類，把板卷廠的所有鋼種分為12個家族8000多個模型鋼種文件，以此減少因為原料與成品尺寸等的不同對預(yù)測軋制力產(chǎn)生的影響。近年來，客戶對成品外觀提出更高的要求、冶煉時調(diào)整合金成分或者新鋼種的開發(fā)等原因，板坯化學(xué)成分發(fā)生了變化，但二級模型鋼種文件內(nèi)與化學(xué)成分有關(guān)的數(shù)據(jù)并沒有得到更新，結(jié)果導(dǎo)致某些鋼種預(yù)測的軋制力與實際的軋制力嚴(yán)重不符，造成了厚度出格、瓢曲等缺陷。

2二級軋制力模型與模型鋼種文件的關(guān)系

軋制力的計算主要是流變應(yīng)力的計算，流變應(yīng)力的公式中四個關(guān)鍵參數(shù)均來自對應(yīng)的模型鋼種文件

流變應(yīng)力公式：

其中：

T：當(dāng)前鋼板的溫度

ε：塑性變形

：軋制過程中的塑性變形速率

A，△Q，m，n四個參數(shù)來自對應(yīng)的模型鋼種文件

根據(jù)流變應(yīng)力公式，在模型鋼種文件內(nèi)參數(shù)不變的情況下，通過一級反饋的軋制力很容易反計算出當(dāng)前的溫度T

3生產(chǎn)過程與軋制力修正

爐卷軋機(jī)前后各有一個卷取爐，軋機(jī)與卷取爐之間水氣比較大，熱金屬檢測器只能安裝到卷取爐的外側(cè)，離軋機(jī)比較遠(yuǎn)，機(jī)前位置距軋機(jī)6.4米，機(jī)后位置距軋機(jī)20.9米。軋制的板子短、卷軋時，熱金屬檢測器都不能檢測到有效的鋼板實際溫度。如圖2。軋制過程中，沒有現(xiàn)場實際溫度的反饋，二級模型無法完成閉環(huán)，只能處于一個獨立的單元，無法根據(jù)現(xiàn)場的實際溫度對先前預(yù)測的軋制力進(jìn)行修正，失去了短期自學(xué)習(xí)（道次自適應(yīng)）應(yīng)有的作用，這是軋制力不準(zhǔn)確最主要原因。

4提高軋制力預(yù)測精度的措施

根據(jù)二級程序的特點，提高軋制力預(yù)測精度主要是修改短期自學(xué)習(xí)。

4.1利用一級反饋軋制力分別計算頭尾與本體軋制力

每一道次軋制時，軋鋼二級每100毫秒收到一條軋鋼一級發(fā)來的實時軋制力，本道次軋制結(jié)束后，二級根據(jù)這些數(shù)據(jù)計算出平均的軋制力（頭尾與本體分別計算），針對該計算結(jié)果，二級計算機(jī)通過軋制力計算模型很容易反推出當(dāng)前道次的溫度，把該溫度修正后運用到下一道次的軋制力計算中。同時因為溫度發(fā)生了變化，下道次軋機(jī)入口的厚度、道次壓下量等需要根據(jù)當(dāng)前計算的溫度重新計算。

通過軋制力反饋計算出的溫度彌補了二級模型對冷卻水的計算不準(zhǔn)確、軋制間隔時鋼板的溫降計算等問題。

4.2統(tǒng)一二級預(yù)測軋制力與一級實測軋制力

目前二級發(fā)送到一級的預(yù)測軋制力包括兩個部分：一是鋼板產(chǎn)生塑性變形需要的變形力、二是為了保持板形所需要的彎輥力。軋制過程中一級實時傳到二級的軋制力是剔除彎輥力的壓頭壓力。一級工程師修改電氣通信程序，直接把軋機(jī)上壓頭實測的力傳給二級，二級再結(jié)合軋機(jī)牌坊彈跳與軋制力的關(guān)系（見表1），進(jìn)行每一道次出口厚度計算。出口厚度精度的提高為下一道次的壓下精度提供了保證。

軋制力（牛） 1.00E+07 2.00E+07 3.00E+07 4.00E+07 5.00E+07 6.00E+07 7.00E+07 8.00E+07

牌坊彈跳量（米） -1.07E-04 1.37E-03 2.60E-03 3.82E-03 5.00E-03 6.16E-03 7.28E-03 8.38E-03

表1：軋機(jī)牌坊彈跳與軋制力的關(guān)系

4.3厚度偏差參加軋制力計算

操作人員為修正成品厚度輸入到二級模型系統(tǒng)的厚度偏差，沒有參加軋制力的計算，這樣生產(chǎn)薄規(guī)格產(chǎn)品時，每一個道次的壓下量僅有0.5毫米，而厚度偏差有時達(dá)到0.3毫米，厚度偏差對精軋道次軋制力影響比較大。因此，二級計算時，不僅把厚度偏差補償一級的輥縫值，而且要計算出產(chǎn)生這么多厚度變化需要多少軋制力，把重新計算的軋制力發(fā)送到一級。修正后的軋制力預(yù)測精度得到大大提高，修正前后兩個道次軋制力比較，如下圖3。

5結(jié)論

5.1軋制力預(yù)測精度提高后，軋制力的偏差基本控制到5%以內(nèi)。

5.2去年每月生產(chǎn)中，平均厚度問題導(dǎo)致的非計劃400余噸，自從軋制力修正后該非計劃量減至150噸；

5.3預(yù)測精度提高后寬薄規(guī)格瓢曲率降低了50%，市場不好的情況下，為南鋼盈得了許多重要客戶。

作者信息：單承勤（1979-）男，漢族，江蘇省南京市，現(xiàn)供職于南京南鋼股份有限公司中厚板卷廠，中級工程師.