王海玉等：热轧带钢终轧温度的多模式控制 .941· meets the requirements of finishing-temperature control for different steels and different working conditions.As such,the proposed method improves the strip-rolling stability and the accuracy of the finishing-temperature control and enhances product competitiveness. KEY WORDS strip;hot-strip mills;finishing temperature;multi-model;quadratic programming method;acceleration 终轧温度是热轧带钢质量控制的关键因素之 各个冷却区域按等长度划分成多个单元，每个单元 一，直接影响轧制带钢的组织均匀性和力学性能稳 由节点组成.根据各带钢样本段在冷却区域单元节 定-).目前，带钢终轧温度控制策略主要有：调节 点上的运行时间和运行距离，可精确地跟踪控制带 速度和调节机架间冷却水.随着高精度带钢的控制 钢样本段的当前位置.根据带钢样本段包含的信息 标准越来越高，且热轧带钢轧制呈现品种多、批量小 和所在的冷却区域，结合带钢温降模型，可实时预测 及规格变换频繁的趋势，传统单一的终轧温度控制 各样本段的终轧温度计算值.通过选择终轧温度控 策略逐步显现一些缺陷和不足，如精度低、节奏慢、 制模式，采用调节轧制速度或调节机架间冷却水水 温度波动大.由于热轧带钢生产工况复杂多变，不 量或同时调节轧制速度和机架间冷却水水量，使带 同工况下对控制系统要求的控制性能会有不同，采 钢样本段的终温度满足目标终轧温度，从而实现 用单一的控制模式往往不能使之在各种工况下均达 带钢终轧温度精确控制，保证带钢全长温度的均 到控制性能的最佳.因此，为了获得满意的控制效 匀性 果，本文提出一种基于二次规划算法的终轧温度多 2控制模型原理 模式控制模型. 热轧带钢终轧温度控制的难点在于样本段的跟 根据各带钢样本段实时位置信息和各控制设备 踪、策略的选取和控制算法的优化等[4].文献 工作状态，终轧温度多模式控制模型选取一个或多 [11]将带钢沿长度方向均匀分为若干样本，时间一 个带钢样本段作为参与模型在线实时调节计算的控 速度一距离(TVD)曲线设定了样本在轧制时间内 制样本段，并计算各控制样本段的终轧温度计算值， 的速度和累积长度，通过计算出某样本在机架间的 从而得到各控制样本段的终轧温度计算值和目标值 位置，从而针对样本对受控对象采取相应的温控措 的偏差，再利用二次规划优化算法，在线优化各带钢 施：文献[12]采用FDTC-1和FDTC-2两种控制模 样本段的轧制速度、加速度调节量或机架间冷却水 式控制终轧温度，并从工艺制度、参数调节、模型逻 水量调节量，使各控制样本段的终轧温度趋于目标 辑3个方面提出了一系列优化措施，提高了终轧温 终轧温度.同时，根据精轧出口高温计测量的实测 度控制精度.本文将结合国内某2250mm热连轧精 值，终轧温度多模式控制模型能够计算各控制样本 轧机组，开发基于二次规划算法的终轧温度多模式 段的终轧温度计算值与实测值的偏差，通过此偏差 控制模型，针对不同钢种、不同工况下的终轧温度控 修正带钢温降模型，提高模型计算精度 制，在策略表中设置合理的参数，从而采用相适应的 多模式控制模型包含速度调节、机架间水调节、 控制模式，同时操作人员可根据带钢终轧温度控制 速度和机架间水耦合调节三种控制模式.针对不同 的实际情况，通过控制画面上的不同按钮功能选择 的钢种、不同工况下的控制需求，选择适应的控制策 不同的终轧温度控制模式，以达到最佳的控制效果. 略，以更好地实现终轧温度控制，具体流程如图1 所示. 1带钢样本段跟踪 速度调节模式：此模式为默认调节方式，该模式 不同于采用时间一速度一距离(TVD)曲线跟 利用二次规划优化法在线优化速度调节量，通过改 踪计算样本段位置，本文带钢在长度方向上按照控 变带钢在轧线上运行速度来调节终轧温度，使带钢 制周期（即连续两个带钢样本段的时间间隔）生成 全长终轧温度满足控制要求. 若干带钢样本段，每个带钢样本段都包含的信息有： 机架间冷却水调节模式：此模式下，策略表中可 运行时间、运行距离、运行速度、入口厚度、出口厚 设置功率加速度，带钢按照设置好的加速度在轧线 度、温度计算值等，根据信息的累加计算，即可实时 上运行，该模式利用二次规划优化法在线优化机架 掌握各样本段的当前状态.为了跟踪样本段在轧线 间冷却水水量调节量，通过改变机架间冷却水水量 上的位置，将轧线上从粗轧出口高温计至精轧出口 来调节终轧温度，使带钢全长终轧温度满足控制 高温计之间按照设备位置的分布以及带钢与外界具 要求. 体换热方式的不同共划分为56个冷却区域，同时将 速度和机架间水耦合调节模式：该模式利用二王海玉等: 热轧带钢终轧温度的多模式控制 meets the requirements of finishing鄄temperature control for different steels and different working conditions. As such, the proposed method improves the strip鄄rolling stability and the accuracy of the finishing鄄temperature control and enhances product competitiveness. KEY WORDS strip; hot鄄strip mills; finishing temperature; multi鄄model; quadratic programming method; acceleration 终轧温度是热轧带钢质量控制的关键因素之 一,直接影响轧制带钢的组织均匀性和力学性能稳 定[1鄄鄄3] . 目前,带钢终轧温度控制策略主要有:调节 速度和调节机架间冷却水. 随着高精度带钢的控制 标准越来越高,且热轧带钢轧制呈现品种多、批量小 及规格变换频繁的趋势,传统单一的终轧温度控制 策略逐步显现一些缺陷和不足,如精度低、节奏慢、 温度波动大. 由于热轧带钢生产工况复杂多变,不 同工况下对控制系统要求的控制性能会有不同,采 用单一的控制模式往往不能使之在各种工况下均达 到控制性能的最佳. 因此,为了获得满意的控制效 果,本文提出一种基于二次规划算法的终轧温度多 模式控制模型. 热轧带钢终轧温度控制的难点在于样本段的跟 踪、策略的选取和控制算法的优化等[4鄄鄄10] . 文献 [11]将带钢沿长度方向均匀分为若干样本,时间— 速度—距离(TVD) 曲线设定了样本在轧制时间内 的速度和累积长度,通过计算出某样本在机架间的 位置,从而针对样本对受控对象采取相应的温控措 施;文献[12]采用 FDTC鄄鄄1 和 FDTC鄄鄄2 两种控制模 式控制终轧温度,并从工艺制度、参数调节、模型逻 辑 3 个方面提出了一系列优化措施,提高了终轧温 度控制精度. 本文将结合国内某 2250 mm 热连轧精 轧机组,开发基于二次规划算法的终轧温度多模式 控制模型,针对不同钢种、不同工况下的终轧温度控 制,在策略表中设置合理的参数,从而采用相适应的 控制模式,同时操作人员可根据带钢终轧温度控制 的实际情况,通过控制画面上的不同按钮功能选择 不同的终轧温度控制模式,以达到最佳的控制效果. 1 带钢样本段跟踪 不同于采用时间—速度—距离( TVD) 曲线跟 踪计算样本段位置,本文带钢在长度方向上按照控 制周期(即连续两个带钢样本段的时间间隔) 生成 若干带钢样本段,每个带钢样本段都包含的信息有: 运行时间、运行距离、运行速度、入口厚度、出口厚 度、温度计算值等,根据信息的累加计算,即可实时 掌握各样本段的当前状态. 为了跟踪样本段在轧线 上的位置,将轧线上从粗轧出口高温计至精轧出口 高温计之间按照设备位置的分布以及带钢与外界具 体换热方式的不同共划分为 56 个冷却区域,同时将 各个冷却区域按等长度划分成多个单元,每个单元 由节点组成. 根据各带钢样本段在冷却区域单元节 点上的运行时间和运行距离,可精确地跟踪控制带 钢样本段的当前位置. 根据带钢样本段包含的信息 和所在的冷却区域,结合带钢温降模型,可实时预测 各样本段的终轧温度计算值. 通过选择终轧温度控 制模式,采用调节轧制速度或调节机架间冷却水水 量或同时调节轧制速度和机架间冷却水水量,使带 钢样本段的终轧温度满足目标终轧温度,从而实现 带钢终轧温度精确控制,保证带钢全长温度的均 匀性. 2 控制模型原理 根据各带钢样本段实时位置信息和各控制设备 工作状态,终轧温度多模式控制模型选取一个或多 个带钢样本段作为参与模型在线实时调节计算的控 制样本段,并计算各控制样本段的终轧温度计算值, 从而得到各控制样本段的终轧温度计算值和目标值 的偏差,再利用二次规划优化算法,在线优化各带钢 样本段的轧制速度、加速度调节量或机架间冷却水 水量调节量,使各控制样本段的终轧温度趋于目标 终轧温度. 同时,根据精轧出口高温计测量的实测 值,终轧温度多模式控制模型能够计算各控制样本 段的终轧温度计算值与实测值的偏差,通过此偏差 修正带钢温降模型,提高模型计算精度. 多模式控制模型包含速度调节、机架间水调节、 速度和机架间水耦合调节三种控制模式. 针对不同 的钢种、不同工况下的控制需求,选择适应的控制策 略,以更好地实现终轧温度控制,具体流程如图 1 所示. 速度调节模式:此模式为默认调节方式,该模式 利用二次规划优化法在线优化速度调节量,通过改 变带钢在轧线上运行速度来调节终轧温度,使带钢 全长终轧温度满足控制要求. 机架间冷却水调节模式:此模式下,策略表中可 设置功率加速度,带钢按照设置好的加速度在轧线 上运行,该模式利用二次规划优化法在线优化机架 间冷却水水量调节量,通过改变机架间冷却水水量 来调节终轧温度,使带钢全长终轧温度满足控制 要求. 速度和机架间水耦合调节模式:该模式利用二 ·941·