。668 北京科技大学学报 第32卷 送给弯辊执行机构进行实时调节，使带钢凸度与目 控制：直接测量凸度仪采样周期可达1，s可以实现 标值接近，以纠正板形预设定模型的误差并消除各 凸度反馈控制.济钢1700ASP使用的凸度仪是MS 种不确定因素带来的干扰影响. 公司生产的X射线凸度仪，有60个通道，能够直接 热连轧凸度反馈控制系统除了包括上面所述的 测量带钢宽度方向的断面形状，检测周期为1，S满 日标凸度的设定、凸度的测量以及液压弯辊执行机 足反馈控制的要求 构以外，还包括凸度反馈控制模型和轧机系统.图1 表1主要设备参数 为凸度反馈控制系统构成简图 Table Man equpment param eters 目标凸度 控制 实际凸度 参数 数值 弯辊执行 轧机 模型 机构 -4 设计产量/10：t 250 凸度仪 宽度范围/m 900-1550 图1凸度反馈控制系统构成简图 厚度范围m 1.5-127 Fig 1 Ske tch of the crown feedback control system 生产品种 低碳、低合金和管线钢等 最大轧制力/kN 35000(F-4):30000(F5-6) 1.1轧机凸度调节机构 工作辊直径m 710/800(F日-3)：625/700(F4-F6 根据轧机机型配置的不同，调节带钢凸度的手 工作辊长度m 1700(F片2000(2-6) 段有工作辊弯辊、工作辊窜辊（如果工作辊带有特 支持辊直径m 1440/1550(-6) 殊辊形曲线)或者轧辊交叉（对℃轧机而言）.在 支持辊长度m 1700(-F6) 凸度设定中，各调节手段存在优先原则：响应慢 最大窜辊量m 士150(F2-f6) 的、灵敏度小的、轧制过程中不可动态调节的调控手 最大单侧弯辊力/N1500(2-F6 段先调，响应快的、灵敏度大的、轧制过程中可动态 调节的调控手段的设定值处于中间值，给轧制过程 中预留可调节量.由于弯辊伺服系统响应快副作 2凸度反馈控制策略分析 用少，一般都将其作为在线消除凸度偏差的主要调 现代轧机的板形调节手段一般都有两个或两个 节手段 以上，因此反馈控制必须考虑这些调节手段如何搭 济钢1700ASP是由我国自行负责工艺设计、设 配以实现最佳的板形控制.反馈控制策略就是根据 备设计和制造，具有自主知识产权的中薄板坯连铸 板形调节手段的数量和各自特点，确定对于各种调 连轧生产线，三级自动化控制系统也完全由国内自 节手段如何分配板形偏差19.济钢1700ASP的板 主研发.热连轧生产线于2006年1月16日热负荷 形调节手段有2~6的弯辊和2~4的HVC江 试车一次成功.其精轧机组由六个机架组成（文中 作辊窜辊，由于工作辊窜辊响应慢而弯辊响应快，因 以~6来表示，2~6装备有最大1500的 此凸度反馈控制选择弯辊进行调节.根据现场凸度 正弯辊系统，同时全部配备长行程的工作辊轴向窜 偏差情况，如何分配2~6各机架弯辊调节量就 辊装置，窜辊行程2~6为士150mm0,2007年 是确定控制策略的问题.下面从理论计算出发，推 下半年又增加了2~F4HVC(h阁ar沌e crown 导出适合现场的凸度反馈控制策略 工作辊，更多的设备参数见表1 2.1影响系数计算 1.2凸度仪 根据增量承载辊缝形状方程，考虑弯辊力对 在热连轧中凸度仪一般安装在精轧出口，根据 辊缝凸度的影响，可得： 测量方法的不同可分为间接测量凸度仪和直接测量 凸度仪).间接测量凸度仪使用两个C形架：一 c-震 (1) 个固定，用于测量带钢的中心厚度：另一个C形架 根据凸度遗传方程，可得出口带钢凸度方程的增 以一定速度沿带钢宽度方向来回移动，用于扫描带 量式： 钢宽度方向的厚度分布，间接计算出带钢的凸度， h 直接测量凸度仪使用一个独立©形架，能够在同一 0=(1-)+nHG (2) 时刻测量出带钢同一断面的厚度分布情况.因此， 式中，F为弯辊力，ym为承载辊缝凸度，μ四G 直接测量凸度仪测量结果不受带钢不平坦度的影 为入口带钢凸度u四G为出口带钢凸度，μ四H为 响.间接测量凸度仪检测速度慢，不利于凸度反馈 入口带钢厚度，m的出口带钢厚度，四K为轧北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 送给弯辊执行机构进行实时调节, 使带钢凸度与目 标值接近, 以纠正板形预设定模型的误差并消除各 种不确定因素带来的干扰影响 . 热连轧凸度反馈控制系统除了包括上面所述的 目标凸度的设定 、凸度的测量以及液压弯辊执行机 构以外, 还包括凸度反馈控制模型和轧机系统 .图 1 为凸度反馈控制系统构成简图 . 图 1 凸度反馈控制系统构成简图 Fig.1 Sketchofthecrownfeedbackcontrolsystem 1.1 轧机凸度调节机构 根据轧机机型配置的不同, 调节带钢凸度的手 段有工作辊弯辊 、工作辊窜辊 (如果工作辊带有特 殊辊形曲线 )或者轧辊交叉 (对 PC轧机而言 ) .在 凸度设定中, 各调节手段存在优先原则 [ 9] :响应慢 的 、灵敏度小的、轧制过程中不可动态调节的调控手 段先调, 响应快的 、灵敏度大的 、轧制过程中可动态 调节的调控手段的设定值处于中间值, 给轧制过程 中预留可调节量.由于弯辊伺服系统响应快 、副作 用少, 一般都将其作为在线消除凸度偏差的主要调 节手段 . 济钢 1700 ASP是由我国自行负责工艺设计、设 备设计和制造, 具有自主知识产权的中薄板坯连铸 连轧生产线, 三级自动化控制系统也完全由国内自 主研发 .热连轧生产线于 2006年 1月 16日热负荷 试车一次成功.其精轧机组由六个机架组成 (文中 以 F1 ～ F6来表示 ), F2 ～ F6装备有最大 1 500 kN的 正弯辊系统, 同时全部配备长行程的工作辊轴向窜 辊装置, 窜辊行程 F2 ～ F6为 ±150 mm [ 10] , 2007年 下半年又增加了 F2 ～ F4 HVC( highvariablecrown) 工作辊, 更多的设备参数见表 1. 1.2 凸度仪 在热连轧中凸度仪一般安装在精轧出口, 根据 测量方法的不同可分为间接测量凸度仪和直接测量 凸度仪 [ 11--13] .间接测量凸度仪使用两个 C形架 :一 个固定, 用于测量带钢的中心厚度 ;另一个 C形架 以一定速度沿带钢宽度方向来回移动, 用于扫描带 钢宽度方向的厚度分布, 间接计算出带钢的凸度 . 直接测量凸度仪使用一个独立 C形架, 能够在同一 时刻测量出带钢同一断面的厚度分布情况 .因此, 直接测量凸度仪测量结果不受带钢不平坦度的影 响 .间接测量凸度仪检测速度慢, 不利于凸度反馈 控制 ;直接测量凸度仪采样周期可达 1 s, 可以实现 凸度反馈控制 .济钢 1700 ASP使用的凸度仪是 IMS 公司生产的 X射线凸度仪, 有 60个通道, 能够直接 测量带钢宽度方向的断面形状, 检测周期为 1 s, 满 足反馈控制的要求 . 表 1 主要设备参数 Table1 Mainequipmentparameters 参数 数值 设计产量 /10 4 t 250 宽度范围 /mm 900 ～ 1 550 厚度范围 /mm 1.5 ～ 12.7 生产品种 低碳、低合金和管线钢等 最大轧制力 /kN 35 000 ( F1 ～ F4 ) ;30 000 ( F5 ～ F6 ) 工作辊直径 /mm 710 /800 ( F1 ～ F3) ;625/700 (F4 ～ F6) 工作辊长度 /mm 1 700 (F1 );2 000 ( F2 ～ F6 ) 支持辊直径 /mm 1 440/1 550 ( F1 ～ F6 ) 支持辊长度 /mm 1 700 (F1 ～ F6) 最大窜辊量 /mm ±150 ( F2 ～ F6 ) 最大单侧弯辊力 /kN 1 500 (F2 ～ F6) 2 凸度反馈控制策略分析 现代轧机的板形调节手段一般都有两个或两个 以上, 因此反馈控制必须考虑这些调节手段如何搭 配以实现最佳的板形控制.反馈控制策略就是根据 板形调节手段的数量和各自特点, 确定对于各种调 节手段如何分配板形偏差 [ 9] .济钢 1700 ASP的板 形调节手段有 F2 ～ F6的弯辊和 F2 ～ F4的 HVC工 作辊窜辊, 由于工作辊窜辊响应慢而弯辊响应快, 因 此凸度反馈控制选择弯辊进行调节.根据现场凸度 偏差情况, 如何分配 F2 ～ F6各机架弯辊调节量就 是确定控制策略的问题 .下面从理论计算出发, 推 导出适合现场的凸度反馈控制策略. 2.1 影响系数计算 根据增量承载辊缝形状方程 [ 14] , 考虑弯辊力对 辊缝凸度的影响, 可得: δCm = δF KF ( 1) 根据凸度遗传方程 [ 15] , 可得出口带钢凸度方程的增 量式 : δCh =( 1 -η) δCm +η h H δCH ( 2) 式中, F为弯辊力, kN;Cm 为承载辊缝凸度, μm;CH 为入口带钢凸度, μm;Ch为出口带钢凸度, μm;H为 入口带钢厚度, mm;h为出口带钢厚度, mm;KF为轧 · 668·