第5期 何安瑞等：热带钢轧机板形综合控制技术开发 .521 凸度实测值大于凸度目标值时，增加上游机架的弯 个多月的生产数据统计分析，采用板形综合控制技 辊力：反之，降低上游机架的弯辊力，为保证在进行 术后，轧后带钢的板形质量达到了国内同行业的先 凸度反馈调节时不对平坦度造成影响，对下游机架 进水平，与国际知名的电气供应商提供的质量保证 的弯辊力也要进行相应调整， 值相当，表1和表2分别为凸度和平坦度统计结 凸度反馈控制采用的是基于数字PID控制器 果 的算法，可实现对带钢全长的凸度反馈控制，改善带 表1凸度统计结果 钢全长的凸度精度， Table 1 Statistic data of strip crown 2.4平坦度反馈控制 成品厚度/mm 精度/m 统计带钢块数命中率/% 如果在精轧机组出口安装能快速检测出带钢轧 1.23.0 土18 705 93.12 后平坦度的平坦度仪，则可在L1实现平坦度反馈 3.14.0 土18 912 95.73 控制， 4.15.0 土18 1026 96.92 根据平坦度仪检测带钢实际平坦度值，与目标 5.16.0 ±18 717 96.61 平坦度值进行比较，得出平坦度反馈控制偏差，依次 >6.1 ±18 431 95.33 通过调整精轧机组末两机架的弯辊力，以消除平坦 度偏差 表2平坦度统计结果 平坦度目标值为零时，表示精轧出口带钢完全 Table 2 Statistic data of strip flatness 平坦：平坦度目标值为正时，表示中浪轧制：平坦度 厚度/ 宽度/ 精度/ 统计带 命中 目标值为负时，表示边浪轧制，由于精轧出口带钢 mm mm 10 钢块数 率/% 宽度存在温差，带钢经层流冷却和轧制空冷后，带钢 1250 ±25 1168 96.59 4 平坦度会发生变化，精轧出口轧出完全平坦的带 >1250 ±25 449 94.29 钢，冷却到室温后，带钢又会出现平坦度缺陷，因 1250 ±20 431 97.23 此，应根据不同的钢种、规格，预先确定合理的平坦 >1250 ±20 1743 96.67 度控制目标即补偿策略，使产品平坦度良好 在热轧板形控制中，一次浪形和二次浪形较多， 另外，为了适应市场变化的需要和满足连俦连 尤其是二次浪形.由于一次浪形的产生原因主要与 轧的工艺要求，实现自由规程轧制是必需的，这主要 穿带操作和运行稳定控制有关，自动控制效果并不 体现在两方面一同宽轧制和交叉轧制，其中又包 明显，因此一次浪形主要靠操作员通过压下倾调来 含厚度和钢种跳跃，从实际生产来看，采用综合板 控制，而对于二次浪形，弯辊调节非常有效，是当前 形控制技术后，这两者都能得到满足，同宽轧制长 热轧平坦度反馈控制要完成的主要工作 度一般都在40~70km,有时超过90km,且板形良 当平坦度实测值大于平坦度目标值时，表示中 好.这相对CSP(compact strip production)生产线一 间浪大，应降低下游机架的弯辊力：反之，则存在边 个轧制单位内总的轧制长度只有30~40km具有很 浪，应增加相应机架的弯辊力， 大的优势， 平坦度反馈控制采用的是基于数字PID控制 交叉轧制虽然是市场要求，但交叉轧制会极大 器的算法，实践证明该算法可快速消除平坦度偏 地恶化轧后板形，尤其是在轧制长度较大、工作辊已 差⑧)，另外，由于卷取机卷上带钢后建立了张力，在 经磨损严重时，要将带钢凸度控制在目标范围内非 张力作用下检测到的平坦度信号不能反映实际平坦 常困难，从实际轧制来看，通过合理使用窜辊策略、 度情况，因而不能继续进行平坦度反馈控制，即平坦 采用辊形技术改善轧机的板形控制性能和针对交叉 度反馈控制的有效控制时间段为带钢出精轧机组平 轧制的弯辊力设定策略等手段，能够实现较大范围 坦度仪ON开始至卷取机ON结束， 的宽度、厚度和钢种交叉轧制，轧后带钢的板形较 好，图2为其中一个交叉轧制单位的规格变化及轧 3效果评估 后凸度和平坦度的情况，从图中可以看出，这个轧 经过近两年的开发和实施（包括离线模型建立、 制单位中宽度规格有2种：1513,1256mm;厚度规 在线编程和调试等诸多复杂过程)，将全部板形控制 格有9种：最厚为9.70mm,最薄为2.75mm;钢种 技术（包括辊形和控制模型）应用于工业宽带钢热连 有Q235B和St02Z:轧制总长度为76.95km,从轧 轧机，待全部板形控制功能稳定运行后，通过对三 后板形来看，也能满足要求凸度实测值大于凸度目标值时‚增加上游机架的弯 辊力；反之‚降低上游机架的弯辊力．为保证在进行 凸度反馈调节时不对平坦度造成影响‚对下游机架 的弯辊力也要进行相应调整． 凸度反馈控制采用的是基于数字 PID 控制器 的算法‚可实现对带钢全长的凸度反馈控制‚改善带 钢全长的凸度精度． 2∙4 平坦度反馈控制 如果在精轧机组出口安装能快速检测出带钢轧 后平坦度的平坦度仪‚则可在 L1实现平坦度反馈 控制． 根据平坦度仪检测带钢实际平坦度值‚与目标 平坦度值进行比较‚得出平坦度反馈控制偏差‚依次 通过调整精轧机组末两机架的弯辊力‚以消除平坦 度偏差． 平坦度目标值为零时‚表示精轧出口带钢完全 平坦；平坦度目标值为正时‚表示中浪轧制；平坦度 目标值为负时‚表示边浪轧制．由于精轧出口带钢 宽度存在温差‚带钢经层流冷却和轧制空冷后‚带钢 平坦度会发生变化．精轧出口轧出完全平坦的带 钢‚冷却到室温后‚带钢又会出现平坦度缺陷．因 此‚应根据不同的钢种、规格‚预先确定合理的平坦 度控制目标即补偿策略‚使产品平坦度良好． 在热轧板形控制中‚一次浪形和二次浪形较多‚ 尤其是二次浪形．由于一次浪形的产生原因主要与 穿带操作和运行稳定控制有关‚自动控制效果并不 明显‚因此一次浪形主要靠操作员通过压下倾调来 控制．而对于二次浪形‚弯辊调节非常有效‚是当前 热轧平坦度反馈控制要完成的主要工作． 当平坦度实测值大于平坦度目标值时‚表示中 间浪大‚应降低下游机架的弯辊力；反之‚则存在边 浪‚应增加相应机架的弯辊力． 平坦度反馈控制采用的是基于数字 PID 控制 器的算法．实践证明该算法可快速消除平坦度偏 差［8］．另外‚由于卷取机卷上带钢后建立了张力‚在 张力作用下检测到的平坦度信号不能反映实际平坦 度情况‚因而不能继续进行平坦度反馈控制‚即平坦 度反馈控制的有效控制时间段为带钢出精轧机组平 坦度仪 ON 开始至卷取机 ON 结束． 3 效果评估 经过近两年的开发和实施（包括离线模型建立、 在线编程和调试等诸多复杂过程）‚将全部板形控制 技术（包括辊形和控制模型）应用于工业宽带钢热连 轧机．待全部板形控制功能稳定运行后‚通过对三 个多月的生产数据统计分析‚采用板形综合控制技 术后‚轧后带钢的板形质量达到了国内同行业的先 进水平‚与国际知名的电气供应商提供的质量保证 值相当．表1和表2分别为凸度和平坦度统计结 果． 表1 凸度统计结果 Table1 Statistic data of strip crown 成品厚度／mm 精度／μm 统计带钢块数 命中率／％ 1∙2～3∙0 ±18 705 93∙12 3∙1～4∙0 ±18 912 95∙73 4∙1～5∙0 ±18 1026 96∙92 5∙1～6∙0 ±18 717 96∙61 ＞6∙1 ±18 431 95∙33 表2 平坦度统计结果 Table2 Statistic data of strip flatness 厚度／ mm 宽度／ mm 精度／ IU 统计带 钢块数 命中 率／％ ≤4 ≤1250 ±25 1168 96∙59 ＞1250 ±25 449 94∙29 ＞4 ≤1250 ±20 431 97∙23 ＞1250 ±20 1743 96∙67 另外‚为了适应市场变化的需要和满足连铸连 轧的工艺要求‚实现自由规程轧制是必需的‚这主要 体现在两方面－－－同宽轧制和交叉轧制‚其中又包 含厚度和钢种跳跃．从实际生产来看‚采用综合板 形控制技术后‚这两者都能得到满足．同宽轧制长 度一般都在40～70km‚有时超过90km‚且板形良 好．这相对 CSP（compact strip production）生产线一 个轧制单位内总的轧制长度只有30～40km 具有很 大的优势． 交叉轧制虽然是市场要求‚但交叉轧制会极大 地恶化轧后板形‚尤其是在轧制长度较大、工作辊已 经磨损严重时‚要将带钢凸度控制在目标范围内非 常困难．从实际轧制来看‚通过合理使用窜辊策略、 采用辊形技术改善轧机的板形控制性能和针对交叉 轧制的弯辊力设定策略等手段‚能够实现较大范围 的宽度、厚度和钢种交叉轧制‚轧后带钢的板形较 好．图2为其中一个交叉轧制单位的规格变化及轧 后凸度和平坦度的情况．从图中可以看出‚这个轧 制单位中宽度规格有2种：1513‚1256mm；厚度规 格有9种：最厚为9∙70mm‚最薄为2∙75mm；钢种 有 Q235B 和 St02Z；轧制总长度为76∙95km．从轧 后板形来看‚也能满足要求． 第5期 何安瑞等： 热带钢轧机板形综合控制技术开发 ·521·