常規熱連軋二級控制模型探索

任連波，楊建芳，夏煥梅

（河鋼集團邯鋼公司，河北 邯鄲 056015）

2250mm 熱軋數學模型引自日本TEMIC公司，包括FSU、RSU、HTT、FTC及CTC控制模型，分別對粗軋機組、精軋機軋制力、變形抗力、穿帶速度、精軋區域冷卻水及層流冷卻區域冷卻水組數等參數進行設定并下發一級PLC執行，模型對同家族鋼種長期控制數據及上下兩塊帶鋼軋制參數進行自學習，以適應現場設備及軋制工況條件的變化，從而達到對帶鋼寬度、厚度及溫度的精確控制；模型的控制精度直接影響熱軋產品的表面質量及各項力學性能指標，在生產中需不斷對模型進行升級以適應多品種鋼軋制需求。

1 模型預計算過程

帶鋼軋制過程中模型對帶鋼進行多次預計算，包括Course0、Course1、 Course2、 Coursef，圖一為帶鋼在不同區域模型計算控制圖，不同模型對帶鋼預計算位置不同；其中Course0計算均為帶鋼在加熱爐具備出爐條件，位于板坯出鋼位；RSU模型對粗軋軋制過程進行設定，對Course1的計算條件為出鋼完成信號，在定寬機入口進行Course2計算，定寬機出口進行Course3計算，在帶鋼出R1粗軋機后進行Pass_Pass計算；其他模型也根據帶鋼在不同位置進行計算。Course0計算不向一級PLC系統下發，只有帶鋼跟蹤信號到達相應設定位置分別進行Course1、 Course2、Coursef計算，此時計算的設定參數模型通過C3橋下發到相應的PLC進行控制；軋制過程中模型以樣本sample為單位對帶鋼進行跟蹤，現模型設定薄規格產品每個樣本長度為4.5m，4.0mm以上厚度規格產品每個樣本長度2.5m，軋制時模型把每個樣本設定參數下發到一級PLC，一級根據模型下發參數進行軋制，同時把現場機架間冷卻水流量、軋制力、帶鋼速度、終軋溫度、卷取溫度、層冷集管開啟支數等大量信息反饋到二級模型，模型根據一級傳輸的信息對控制上存在的厚度、終軋溫度及卷取溫度偏差進行計算，調整帶鋼軋制速度、機架間冷卻水量及層冷集管開啟支數等參數以達到帶鋼目標厚度、終軋溫度及卷取溫度。

2 溫控模型的優化實施

熱軋生產過程中，終軋溫度、卷取溫度是極為重要的工藝參數，準確預報各個環節的溫度變化是精確實現模型控制的重要前提，軋制溫度的預計算是否準確，對整個設定計算具有非常重要的意義。良好的模型設定要求同一鋼種工藝穩定，兩批次軋制現場工況差異較小；但在生產中經常出現同一鋼種帶鋼化學成分變化或現場工況條件例如帶鋼加熱溫度、冷卻水溫度、集管控制精度等發生變化，導致控制上存在較大的偏差；同時熱軋新品種開發較多，開發階段產品質量控制不穩定，因此在生產中需不斷對模型進行維護及優化。

帶鋼在F7精軋機咬鋼完成后開始加速，薄規格產品加速度較大，軋制過程中最大運行速度達到20m/s，厚規格產品如X80管線鋼等穿帶速度較低、加速度較小，一般設定為0.01m/s2的加速度，最大運行速度2.5 m/s2左右；在生產中薄規格產品如果帶鋼尾部加熱溫度略高時，由于帶鋼速度較快終軋溫度會高于目標溫度（終軋溫度控制曲線如圖二所示），厚規格產品速度較低，帶鋼尾部溫降較大，時常出現尾部溫度低等現象，產品性能不穩定。FTC模型在對加速度計算時不分厚度規格應用一個補償系數，控制以模型參數表設定加速度進行控制，缺少動態計算調節功能，模型控制精度低，帶鋼速度調節能力較差。

圖2 終軋溫度控制圖

從產品質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，設定以速度調節為主，機架間冷卻水量基本沒有進行調節，造成帶鋼在前段加速后終軋溫度FDT超出目標值，到帶鋼尾部由于受拋鋼速度的限定又急劇減速，導致帶鋼尾部卷取溫度CT控制也較差。

針對生產中存在較多的技術難題，對模型進行了優化，增加了根據帶鋼目標厚度對帶鋼加速度計算的補償功能。在FTC模型源程序中增加變量，定義為浮點型數組，創建函數與帶鋼厚度的對應關系，該數組包括28個組元素，數據以帶鋼厚度進行劃分，對應28個厚度區間；帶鋼軋制時模型根據三級下發的PDI帶鋼軋制目標厚度信息自動對應0-27個厚度代碼grt_idx，并讀取該代碼對應的模型參數。在配置文件中對帶鋼尾部加速度補償因數進行優化設定，薄規格軋制穿帶速度、加速度及運行速度較大，軋制中以速度的調整滿足帶鋼終軋溫度要求，所需速度調整量較大，對加速度補償因數設定較大。

圖1 模型預計算控制圖

厚度增加時依次減小該補償值，14.0mm以上厚規格產品所需加速度較小，以較低是加速度軋制以滿足終軋、卷取溫度要求，因此該補償因數設定為0，即在軋制時對加速度不進行補償，以模型設定較小加速度進行控制。

3 優化實施控制效果

本項目的實施，帶鋼2.75-3.5mm厚度規格產品終軋溫度過程控制能力顯著提升,杜絕了帶鋼高加速導致的后段帶鋼FDT偏高現象，該規格產品過程控制能力CPK值達到1.3以上，過程控制能力較好，熱軋產品性能顯著提升。

4 結束語

目前具有自學習功能的智能化模型控制系統在熱軋廠取得了較好的應用效果，模型應用精確的預設定及溫度動態調節功能，在實際生產中對帶鋼軋制過程中溫度偏差糾正較快，模型設定精度較高。