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宽厚板自动控制策略优化

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摘要：宽厚板生产中的质量问题较多，因此，必须要对宽厚板自动控制系统进行优化，以此来提高宽厚板产品的质量。本文重点阐述了宽厚板自动控制策略与优化效果。

关键词：宽厚板；自动控制；优化效果

近年来，随着经济的发展，机械、电子、军工、造船等各轻重工业对宽厚板的需求日益增加。随着用户对产品质量、品种、性能等方面要求的日益提高，其质量指标也已达到了较高的程度。

一、轧制基础理论

传统轧制理论是以理想的轧制过程为理论基础的，而实际上理想的轧制过程不可能实现。首先，轧辊不是一个理想的圆柱体，板形控制要求研究轧辊的凸度，既有辊型设计时采用的原始凸度，也有热凸度和磨损凸度，特别是近年来还为一些特定的轧辊设计了凸度曲线，如CVC轧辊就是连续可变凸度轧辊；其次轧辊远不是刚体，轧制力作用下，轧辊不但会产生弹性挠曲，而且还有弹性压扁；再次，轧件带来的热量会引起轧辊的热膨胀。尽管有限元法等数值计算方法的出现，提供了一种对轧制过程进行三维分析的有力工具，但要想精确处理轧制过程中轧件弹塑性变形、轧机弹性变形与热变形、轧件与轧机的温度变化、轧件内部的组织性能变化、系统的动态时变特性等问题，绝不是一蹴而就的事情。可见传统的轧制理论已远不能满足现代轧制技术发展的需要，实践呼换着新的、更为有力的方法出现。另外，轧件密度、温度及各方向的塑性是不均匀的。导致厚板厚度控制偏差过大的一个重要原因是轧件温度分布的不均匀性。沿钢板长度方向轧件横断面的温度差异，不仅会导致钢板发生边部波浪，而且会对轧件内部的组织性能产生较大影响。

二、优化方案的实施

1、加热炉温度控制。宽厚板轧钢对出现较多的钢板存在麻点、非金属夹杂、裂纹、龟裂等表面质量问题。经过考察分析，发现与加热炉加热不均匀、加热时间过长、加热速度控制不当，即加热炉温度控制缺陷关系密切，为此制定了温度控制方案。

采取的措施是使用模糊管理程序，该程序能较好地使调控装置按实际运行情况确定传统的PI(比例积分)参数。如图1所示，在控制器回路上增加温度模糊控制器，温度控制回路依然采用比例积分调节方式。模糊控制器根据所测炉温、炉温变化率、炉内负荷、空煤比、实际步距等工作条件计算出温度控制回路所需的比例、积分参数，传送给温度控制回路，温度控制回路由此对设定值和反馈值进行计算，得到对应现场执行机构的输出信号，从而实现温度的闭环调节。模糊控制器仅用简单的开/关指令，操作工在画面上选择即可连通或断开模糊控制器。如果断开模糊控制器，温度控制回路的比例积分参数就为原先方式调定的缺省值。这种模式方便灵活，易于调试。

图1系统主要模式

2、动态板型控制。所需弯辊量需要通过二级模型计算，在二级模型优化中运用测厚仪测量结果，操作员可手动消除控制过程中模型设定的不足和扰动。二级系统在每道次之后做一次计算，修正下一道次的弯辊量。动态板形控制通过自动化手段投入二级弯辊模型，对板形控制效果进行改善，极大地减少了钢板凸度，双边浪、中浪等钢板板形质量问题也越来越少。钢板板形测量装置运用测厚仪时，动态板形控制的执行机构为精轧机现有的弯辊系统，其测量结果不需要改动现有的设备，在升级现有软件后进行控制。在改造一级系统时，弯辊系统必须要频繁动作，所以阀台蓄能器的容量会增加，提高了液压系统的响应速度。在新增加的二级动态板形控制模型中，弯辊量向TDC传输时可运用系统原有空闲的备用通道，最终弯辊命令输出就是原有的手动弯辊量和新增二级模型弯辊量的总和。改造二级系统时，需在现有服务器基础上进行升级，以新的独立进程方式运行新的动态板形控制模型，通过中间件系统与一级数据交互。

3、控制冷却。在粗、精轧机轧制后，在进入MULPIC水冷区前，钢板的温度不均匀，冷却过程的跟踪误差加剧了冷却模型的偏差，钢坯长度方向的温度也出现了不均匀的现象。在钢坯出炉计算预设定时，要结合实测终轧温度对终轧后的一次修正设定进行计算，注意提高控冷过程的及时性和可靠性，二次修正计算进入水冷区时的实际开冷温度。目前长度方向温度不均的情况可通过微跟踪来消除，其工作原理是沿长度方向将钢坯分成若干物理段，跟踪物理段的状态，对在轧线上钢坯处的具体位置进行跟踪，这就是微跟踪。

1)预设定计算处。钢坯的数据档案建立需要控制系统接收钢坯出炉消息后进行，钢坯物理段长度的确定需要控制系统结合输入的成品钢坯长度进行，对钢坯的微跟踪物理段进行划分。通过钢坯原始PDI数据，预设定计算其控冷参数。

2)一次修正设定计算处的微跟踪。钢坯在进行最后一个道次轧制时，钢坯头部抵达轧机后的测温仪时控制系统根据计时器的读数和钢坯的运行速度，计算出钢坯各物理段到轧机后测温仪的距离。扫描高温计将测得的钢坯各物理段的实际温度传给控制系统，并根据各物