中厚板轧机的刚度和轧件宽度关系的研究.doc

中厚板轧机的刚度和轧件宽度关系的研究 论文摘要： 本文探讨了利用正常生产中的过程操作数据分析2500mm中厚板轧机在不同轧件宽度下的弹跳特性，得到有工程实用价值的刚度模型；结果表明在轧制不小于半个辊面宽度范围内的板带时，刚度的减小是非线性的，而且轧机辊面越宽，刚度相对于板宽的衰减越显著； 关键词：弹跳方程 刚度 衰减系数 建模 ⒈ 前言： 轧机的弹跳方程是板带厚控系统中不可忽缺的模型，它描述了辊缝、轧制力和厚度这三个关键工艺参数的内在联系，是厚控系统中轧机特性、轧件特性和工艺模型之间的技术纽带；轧制过程开始前，首先要通过弹跳方程计算压下规程给定的设定厚度和预报压力对应的辊缝设定值以便预摆辊缝，其次在轧制过程中要利用弹跳方程实时计算瞬时厚度和道次平均厚度，以实现AGC调节和辊缝自校正功能；具有一个高精度弹跳模型是任何高精度厚控系统的先决条件之一； 　中厚板轧机的弹跳方程一般通过全辊面压靠测试，在压力较小时模型具有明显的非线性特性，一般可用二次多项式描述；当压力较大时弹跳曲线近似为直线，此时可用“刚度”这一参数来描述；全辊面弹跳方程的测试和建模技术已经成熟。 弹跳方程的原理、测试和建模本身并不复杂，主要困难在于如何确保计算弹跳量所需的辊缝、压力和厚度信号有足够高的精度，特别是“真实辊缝”信号的测量和估计值一定要有足够的精度。 　轧制过程中轧机的实际弹跳曲线与轧件宽度有关，当轧件宽度显著偏离全辊面宽度时，轧机刚度和整个弹跳方程也会严重偏离全辊面压靠得到的结果。 虽然得到不同宽度下轧机的弹跳特性对于实时控制很重要，但由于受现场实验条件的限制，这方面的系统研究资料较少。生产过程中一般凭经验建立一个低精度的经验模型使用，当大批量轧制相对较宽板时，这一方法是可行的，特别是当工况和轧制力稳定时，刚度误差产生的厚差通过调整弹跳方程的“零点”可有效补偿。 　随着市场需求的变化，轧制过程可能需要在宽度大范围变化的产品之间频繁切换，此时实际刚度频繁的大幅度变化带来的误差将无法得到及时有效的补偿，导致厚度计算不准，辊缝设定误差加大，从而也破坏了工况的稳定，进一步恶化了刚度误差的影响，这种影响还特别容易引起AGC调节过程不稳定的出现[4]。 所以深入研究轧件宽度对刚度和弹跳曲线的影响对高精度厚控系统日益重要。 ⒉ 轧机刚度模型在厚控系统中的地位： 这里刚度既指轧机的线性刚度参数，也泛指轧机的刚度特性。 　如前言所述，轧机弹跳方程在厚控系统中起着技术纽带的作用，是板带厚控系统必需的基本模型之一，其精度对整个厚控系统的精度影响很大； 　弹跳方程是压下规程设定、压力AGC、在线自校正的基础；一定程度上刚度的精度代表了轧机性能和对轧机特性了解的深度；轧机弹跳方程的综合建模水平和实时应用技术从一个侧面反映了厚控系统的技术水平；是轧机厚控系统的技术支撑点之一。 ⒊ 轧机刚度的测试： 由于无法象全辊面压靠那样测试不同板宽条件下的轧机弹跳方程，所以研究不同宽度下的弹跳特性远比研究全辊面时的困难；对配备计算机厚控系统的轧机，现场测试一般有两种办法，即采用不同宽度的实验板样品的直接轧板法，和通过不同宽度产品的正常生产数据辨识的间接方法。刚度曲线测试的关键是确保弹跳量和相应压力的精度；轧板法容易实现这一点；而间接估计时，由于真实辊缝无法直接测量，从而如何准确估计出弹跳量是成败的关键。由于正常生产中只能测量成品厚度，弹跳量要通过辊缝和压力来估计，从而真实辊缝的估计就是必须解决的问题。 　　直接法中可在同一固定辊缝条件轧制不同宽度、不同厚度的实验板，只要确保出口厚度和轧制力之间有显著差异，就能相对准确地计算出不同宽度条件下的刚度；由于辊缝为常数，在计算刚度时可以消掉辊缝这一中间量；从而辊缝的大小和测量精度就不重要，只要稳定即可。这恰恰是间接法中不可回避又难于很好解决的问题。 轧板法的优点是简单、直观、处理过程稳定、分析容易且模型精度高，实验板一般用铝板，应该有足够大的压下量和足够大的轧制力，以保证厚差的精度和刚度计算的精度。其缺点是要准备足够的、合理的实验板，需要专门实验，从而成本高。通过实验设计合理安排宽度和厚度可提供更精确的估计结果。 间接法不需要专门的试验板，也不用专门安排实验，只需提供适当宽度的过程操作数据及其成品道次的实测厚度，灵活性高，可充分利用计算机控制系统提供的生产数据，除了必要的厚度测量外，几乎不需要额外成本；并且可以和系统的其它信息挖掘技术集成处理，是优选的技术方案。 不幸的是，间接法的技术处理比较困难，由于正常生产中提供的过程操作数据中的辊缝并不一定是真实辊缝，相应的“零点漂移”也无法测量；而轧制过程中存在着影响辊缝值的各种参数的调整，导致很难从这些数据中剥离出各道的真实辊缝；以至估计刚度时性能不稳定，难于得到很满意的